關(guān)于高壓直流輸電線路的故障定位分析

劉誠斌

（國網(wǎng)河南省電力公司三門峽供電公司，河南 三門峽472000）

0 前言

在高壓輸電系統(tǒng)中，有兩種輸電方式：直流輸電、交流輸電。與交流輸電相比，直流輸電的輸送容量比較大，而且能夠輸電的距離比較遠(yuǎn)，因而在遠(yuǎn)距離輸電、分布式能源接入電網(wǎng)等供電領(lǐng)域中，直流輸電應(yīng)用的非常廣泛。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，最容易出現(xiàn)故障的就是直流輸電線路，由于直流輸電線路的線路比較長，而且跨越的地區(qū)地形比較復(fù)雜，再加上環(huán)境惡劣的影響，查找工作比較難以開展，為了盡快的恢復(fù)故障，就需要采取相應(yīng)的故障定位方法，來有效的查找故障。

1 高壓直流輸電線路故障

在高壓直流輸電系統(tǒng)中，最容易發(fā)生故障的元件就是直流輸電線路，一般來說，直流輸電線路的路線都比較長，不過，直流輸電線路所經(jīng)過的地區(qū)地形都比較復(fù)雜，而且線路是直接裸露在空氣中，沒有任何的保護(hù)措施，因此，雷擊、污穢、樹枝等環(huán)境因素都會導(dǎo)致直流輸電線路發(fā)生故障。

1.1 雷擊

直流輸電線路具有兩個極，其所具備的電壓極性是相反的，異性相吸、同性相斥，根據(jù)這一原則，電云容易向不同極性的直流極線放電，這樣一來，對于直流輸電線路來說，如果兩個極處于相同的地點(diǎn)中，那么不存在這兩個極同時(shí)遭受雷擊的可能。一般來說，當(dāng)直流輸電線路遭受雷擊時(shí)，時(shí)間是非常短暫的，在這一瞬間，直流電壓會升高到一定的數(shù)值，隨后在再下降，在電壓升高的過程中，如果電壓值超過了雷擊處絕緣所能承受的數(shù)值，那么直流輸電線路就會產(chǎn)生故障。

1.2 對地閃絡(luò)

在高壓直流輸電線路中，設(shè)置了許多的桿塔，桿塔配有相應(yīng)的絕緣，高壓直流輸電線路是直接裸露在空氣中的，自然環(huán)境中的霧、雪、樹枝、污穢等因素都會對桿塔的絕緣產(chǎn)生不同程度的影響，當(dāng)絕緣發(fā)生損壞，就會產(chǎn)生對地閃絡(luò)現(xiàn)象。一旦發(fā)生對地閃絡(luò)現(xiàn)象，就需要采取相應(yīng)的措施來解決，如果未進(jìn)行解決，那么熄弧就會變得困難。高壓直流輸電線路在運(yùn)行的過程中，如果受到某種故障的影響，電壓會突然發(fā)生變化，那么線路就會進(jìn)行放電，進(jìn)而影響高壓直流輸電系統(tǒng)，造成故障的產(chǎn)生。

1.3 其他故障

除了上面闡述的雷擊及對地閃絡(luò)故障之外，高壓直流輸電線路在運(yùn)行的過程中，還會產(chǎn)生其他的故障，比如高阻接地、直流線路短線等。無論是哪種故障的產(chǎn)生，如果未進(jìn)行妥善的解決，那么都會對高壓直流輸電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

2 高壓直流輸電線路的故障定位分析

2.1 直流輸電線路行波故障定位

最初，當(dāng)交流電路發(fā)生故障時(shí)，采取的故障定位方法就是行波故障定位。20世紀(jì)40年代末期，行波故障定位誕生，暫態(tài)行波在進(jìn)行傳播時(shí)，擁有著非常穩(wěn)定的速度，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，暫態(tài)行波會在母線和故障點(diǎn)之間進(jìn)行傳播，根據(jù)傳播的時(shí)間，確定出故障的距離。從理論上來講，線路類型、故障電阻及兩側(cè)系統(tǒng)不會對行波法測距產(chǎn)生任何影響，行波法測距依然具有比較好的可靠性，而且精度也比較高。在交流電路故障中，行波定位法還存在著一些缺點(diǎn)，比如故障行波產(chǎn)生的不確定性、行波信號的提取、超高速的采樣頻率等。

與交流線路相比，直流線路在采用行波定位時(shí)，有著兩方面非常顯著的優(yōu)勢：一是行波定位的故障初相角不會對直流線路產(chǎn)生影響；二是在直流輸電線系統(tǒng)中，母線的結(jié)構(gòu)幾乎不會發(fā)生變化，而且只有一條出線，無需進(jìn)行分辨，其他線路不對故障定位產(chǎn)生影響。基于這兩方面的優(yōu)勢，在直流輸電線路的故障定位中，基本只會采用行波故障定位。當(dāng)前，在直流輸電線路中，有兩種行波故障測距基本原理，一是A型單端原理，一是D型雙端原理，在實(shí)際的應(yīng)用中，主要應(yīng)用的為D型，A型只做輔助用。

在對直流輸電線路進(jìn)行故障定位時(shí)，行波故障定位所依賴的是識別波頭、標(biāo)定波頭起始時(shí)刻。在進(jìn)行波頭的識別及標(biāo)定時(shí)，相關(guān)的工作人員要具備較高的素質(zhì)，這在一定程度上阻礙了自動化的實(shí)現(xiàn)。不過，當(dāng)過渡電阻、行波波頭幅值受到限制時(shí)，定位的可靠性及精度就會受到影響，進(jìn)而無法準(zhǔn)確的確定故障發(fā)生的位置。由此可以得知，在進(jìn)行直流輸電線路故障定位時(shí)，僅僅依靠行波故障定位，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，而且可靠性也比較差。

2.2 直流輸電線路故障分析法故障定位

所謂故障分析法，是指根據(jù)有關(guān)參數(shù)和測量得到的電壓、電流，利用分析計(jì)算的方法，將故障點(diǎn)的距離計(jì)算出來。故障分析法比較簡單，具有較強(qiáng)的可行性，對于測距的目的，利用現(xiàn)有的故障錄波器就可以實(shí)現(xiàn)。在故障分析法中，也包含兩種，一種是單端量法，另一種是雙端量法。在單端量法中，只使用本側(cè)信息，比較容易實(shí)現(xiàn)，但是對側(cè)系統(tǒng)的影響是無法避免的；在雙端量法中，雖然不存在影響問題，但是在獲取對側(cè)信息時(shí)，需要借助通信技術(shù)，進(jìn)而又產(chǎn)生了數(shù)據(jù)同步、計(jì)算量大的問題。故障分析法的優(yōu)點(diǎn)在于具有較強(qiáng)的可靠性，對采樣的要求也比較低，但缺點(diǎn)是線路參數(shù)的精度會對其產(chǎn)生比較大的影響，因此在精度上，要差于行波故障定位。

在對直流輸電線路的故障進(jìn)行定位時(shí)，故障分析法采用的是基于分布參數(shù)模型的時(shí)域法，這種方法具有非常大的優(yōu)勢，在故障發(fā)生的整個過程中，會產(chǎn)生許多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都可以用來定位，在進(jìn)行測距時(shí)，時(shí)域-頻域之間無需進(jìn)行轉(zhuǎn)換。基于這些優(yōu)點(diǎn)，在未來的直流輸電線路故障定位中，故障分析法將會成為發(fā)展趨勢。故障分析法在進(jìn)行故障定位時(shí)，所采用的方法為時(shí)域法，通過時(shí)域法，任一段暫態(tài)數(shù)據(jù)都可以用來進(jìn)行故障定位，這對于行波故障定位的方法來說，具有更為廣闊的定位空間。并且時(shí)域法所需要進(jìn)行的采樣率比較低，可靠性比較高，在實(shí)際的直流電路故障定位中，具有非常高的實(shí)用價(jià)值。因此，應(yīng)該大力推廣故障分析法的發(fā)展及應(yīng)用。

3 結(jié)論

近年來，我國高壓直流輸電系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展，由于直流輸電線路比較容易發(fā)生故障，而且查找故障比較困難，因此，本文對故障定位方法進(jìn)行分析。在高壓直流輸電線路故障定位中，可以采用的方法為行波故障定位和故障分析法故障定位，通過對二者的分析可知，故障分析法故障定位的實(shí)用價(jià)值更高，應(yīng)該在高壓直流輸電線路故障定位中大力的推廣及應(yīng)用，進(jìn)而及時(shí)有效的解決直流輸電線路產(chǎn)生的故障，保障高壓直流輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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