一種新型故障測距技術(shù)的介紹

郭志偉

（云南電網(wǎng)公司昭通供電局，云南 昭通 657000）

1 前言

云南省地處山區(qū)，屬雷電頻發(fā)地帶，因此輸電線路不可避免的會產(chǎn)生各種短路故障。輸電線路故障的準(zhǔn)確定位，能夠縮短故障修復(fù)時間，提高供電可靠性，減少停電損失。對于占絕大多數(shù)的能夠重合成功的瞬時性故障來說，準(zhǔn)確地測出故障點位置，可以區(qū)分是雷電過電壓造成的故障，還是由于線路絕緣子老化、線路下樹枝擺動造成的故障，以及時地發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有針對性的措施，避免事故再一次發(fā)生。

2 故障測距的介紹

2.1 故障測距的概念

故障測距，主要指輸電線路發(fā)生故障后，采用相應(yīng)的方法確定故障地點，以便于迅速的消除故障，恢復(fù)線路的正常供電。

2.2 故障測距的作用：

2.2.1 縮短故障修復(fù)時間，提高供電可靠性，減少停電損失。

2.2.2 減輕人工巡線工作量。

2.2.3 發(fā)現(xiàn)造成線路瞬時故障的絕緣薄弱點、線路走廊下的樹支等事故隱患，及時處理，防止故障的再一次發(fā)生。

2.3 故障測距方法

目前，故障測距的方法主要有三種：

a、故障分析法：根據(jù)故障時電壓、電流錄波圖估算故障離。

b、阻抗法：通過測量阻抗來計算故障距離。

c、行波法：通過測量電壓、電流行波在線路上傳播的時間，計算故障距離。

阻抗測距原理

根據(jù)在母線處測量到的阻抗（電抗）值計算故障距離

x-故障距離

R0,L0-單位長度電阻、電抗值

2.4 傳統(tǒng)測距方法的弊端

2.4.1 傳統(tǒng)測距方法測距誤差大

采用故障分析法和阻抗法的測距由于對故障時的各種電氣量有很強的依耐性，因此不可避免的造成測距誤差大，并受多種因素影響，包括：故障點弧光電阻電源阻抗電壓、電流互感器變換誤差、線路不對稱（換位）影響、長線分布電容、線路走廊地形變化，引起零序參數(shù)變化等。

2.4.2 傳統(tǒng)測距方法適用性差

不宜用于以下線路：直流輸電線路、帶串補電容線路、T接線、部分同桿架設(shè)雙回線。

2.4.3 行波測距的介紹測量行波在母線與故障點之間的傳播時間來測定線路故障距離（時間X速度），測距精度高，適用范圍廣。

目前行波測距的具體方法主要有三種：

單端法優(yōu)點：只需要在線路一端安裝裝置，投資少；缺點：波形分析困難，可靠性差雙端法優(yōu)點：可靠性高，測距準(zhǔn)確；缺點：需要在線路兩端安裝裝置及通信配合。

利用重合閘信號的方法適用于測量永久短路及斷線故障實際應(yīng)用中，三種方法配合使用，確保測距可靠性及精度。

圖1 行波向線路兩端傳播示意圖

設(shè)線路長度為L，故障產(chǎn)生的初始行波波頭到達兩側(cè)母線的時間分別為TM和TN，如圖1所示。裝于線路兩端測距裝置記錄下故障行波波頭到達兩側(cè)母線的時間，則故障點到母線M及N的距離XM、XN分別為

其中n是行波在線路上波速度，一般在光速的97-99%之間

2.4.4 行波測距裝置的構(gòu)成：

圖2 行波測距裝置安裝示圖

圖3 行波測距現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集框圖

線路兩端裝置使用專用網(wǎng)絡(luò)進行交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙端測距。

2.4.4 行波測距裝置在云南電網(wǎng)的應(yīng)用

在云南電網(wǎng)的對越供電線路和500kV及以上電壓等級的線路中均采用了行波測距裝置，山東科匯的行波測距裝置主界面現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理裝置由數(shù)據(jù)采集單元及后臺PC機組成。數(shù)據(jù)采集單元用于記錄故障行波數(shù)據(jù)，而后臺PC機用于讀取、保存并處理數(shù)據(jù)采集單元記錄的故障數(shù)據(jù)，并與系統(tǒng)主站或其他變電站的裝置通信交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)雙端測距。

2.4.5 行波測距的運行維護

XC2000系列行波測距裝置的正常巡視檢查

2.4.5.1 指示燈：

GPS2000：電源指示燈亮，1PPS燈每一秒鐘閃爍一次。失步指示燈不亮。

XC-21：電源指示燈：全亮;DAU板燈全亮。數(shù)碼管顯示當(dāng)前時間：時.分.秒，應(yīng)與GPS2000同步。

I/O板燈：應(yīng)與GPS2000的1PPS燈同步閃爍工控機：顯示器應(yīng)顯示測距軟件操作系統(tǒng)主菜單。

調(diào)制解調(diào)器：應(yīng)有TR燈與33.6燈顯示。

2.4.5.2 行波測距裝置的運行維護注意事項：

2.4.5.2.1觀察各指示燈是否顯示正常。

觀察XC-21與GPS-2000顯示時間是否正確。

觀察XC-21是否有Error__顯示。若有，參照說明書加以判別、分析。例如：

顯示Error 02為T-GPS2000串口數(shù)據(jù)接收不到。

顯示Error 03為T-GPS2000的PPS脈沖丟失。

顯示Error 21為測距軟件未打開或工控機死機。

2.4.5.2.2 GPS對時裝置的檢查：天線安裝位置合適，保證GPS不失步運行。（失步時有指示燈閃爍;同時,XC-21提示ERROR 3錯誤）

2.4.5.2.3 XC-21：主要不應(yīng)提示 ERROR 2,3,21錯誤。

ERROR 2:收不到GPS串口信號；ERROR 3：GPS 失步；ERROR 21：不能與后臺機通訊

2.4.5.2.4當(dāng)?shù)貦C及軟件：停止運行時，20分鐘后XC-21會提示ERROR 21錯誤（以提示停止與XC21通訊）。同時，遠程通訊功能喪失，MODEM不能應(yīng)答（只有33.6k燈亮，MODEM不能應(yīng)答；能應(yīng)答時，33.6K燈、TR燈同時亮）。

結(jié)語

行波測距技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)線路故障的精確定位,特別是雙端行波測距方法，具有簡單、可靠、易于實現(xiàn)、適用性廣的優(yōu)點，隨著GPS的應(yīng)用及通信技術(shù)的發(fā)展，具有很強的生命力。XC系列行波測距系統(tǒng)的研制成功標(biāo)志著行波故障測距技術(shù)進入了實用化階段，相信行波測距會成為將來輸電線路的主要測距方法，為解決長期以來困擾電力部門線路故障查找難的問題發(fā)揮重要的作用。

[1]中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度管理規(guī)程(2008年版)

[2]電網(wǎng)技術(shù)（2009版）

[3]廣東輸電與變電技術(shù)（2008版）