高壓輸電線路的故障測距方法

祝光仁

摘 ?要：在電力系統運行過程中，經常會有故障出現于高壓輸電線路中，影響正常的供電;針對這種情況下，要保證使電力系統能夠安全穩定的運行，就需要準確的對高壓輸電線路測距，以便更快的處理故障。文章簡要分析了高壓輸電線路的故障測距方法，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：高壓輸電線路;故障測距;方法探究

中圖分類號：TM930.12 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0110-02

為了促使電力系統能夠安全穩定的運行，高壓輸電線路的準確故障測距是非常重要的一項技術措施，需要引起人們足夠的重視。在不斷的研究中，如今出現了諸多的故障測距方法，如故障分析法、行波法等，在具體實踐中，需要結合具體情況，科學的選擇和應用。

1 ?故障分析法

故障分析法如今已經得到了較為廣泛的應用，具體來講，如果系統運行方式和線路參數已經被掌握，那么我們可以將測量裝置得到的電壓電流給應用過來作為函數，之后加上故障錄波記錄的故障數據，就可以有效地構建電壓電流回路方程，這樣故障距離就可以計算出來。

1.1 ?利用單端數據的故障分析法

阻抗法、電壓法以及解方程法等都是借助于單端數據的故障分析法，阻抗法指的是有故障出現時，對線路一端的電壓電流進行計算，然后將故障回路的阻抗給求出來，因為有正比關系存在于測量點和故障點之間，那么故障距離就可以被求出來。電壓法指的是如果輸電線路的某一部位出現了故障，將故障點處電壓的最小值給充分利用起來，來科學計算故障相電壓的沿線分布情況，在找出來故障相電壓的最低點之后，就可以實現故障測距的目標。通過對比我們可以發現，前者計算方式太過復雜。

1.2 ?利用雙端數據的故障分析法

借助于雙端數據的故障分析法，包括多種類型，如借助于兩端電流一端電壓的方法、解微分方程的方法等。

1.3 ?影響故障分析法測距精度的因素

①線路參數的測量，要對多種條件進行假設，方可以計算輸電線路參數，但是無法符合現場實際情況，很多因素都會影響到高壓輸電線路的參數，如沿線地質、氣候、大地電阻率的分布等，并且季節的改變，也會影響到線路長度，容易有測距誤差產生。

②工頻電氣量的采集問題，因為將工頻電氣量應用到算法中的電流和電壓中，而非周期分量、工頻量和各次諧波分量都存在于故障暫態過程電流和電壓中，因此，在故障測距之前，需要數字濾波采集到的各種數據。

③采樣數據的同步性問題，將同步算法應用過來，首先就需要對線路兩端同步采樣的問題進行解決，實踐研究表明，傳統的數據同步方法出現了諸多的問題。那么就可以應用先進的GPS技術，但是需要配備一些硬件設備，如GPS接收裝置等，需要較高的造價成本，同時，GPS只有可靠穩定的運行，方可以開展測距工作。

④信息的采集會受到現場硬件的延遲，那么數據同步無法真正的實現，因此，就在一定程度上限制了它的應用。

2 ?行波法

在行波傳輸理論的基礎上，我們研究出另外一種測距方法——行波法，如果輸電線路的某一部位出現了故障，沿著線路就會傳輸故障行波，除了故障點之外，在其他阻抗不連續點也會出現折射或者反射問題，那么通過計算故障行波的傳輸時間，就可以將故障距離計算出來。

2.1 ?行波的獲取

暫態行波有著較寬的覆蓋頻帶，為了保證能夠在二次側對線路上的暫態行波進行觀察，就對電壓和電流信號變換回路的響應速度提出了很高的要求。如行波傳輸速度和光速相等，那么為了保證測距分辨率不超過500 m，就需要嚴格控制電壓和電路暫態信號變換回路輸出信號的上升時間，控制相應變換回路額截止頻率。如今，電容式電壓互感器被廣泛應用到超高壓線路上，但是電容式電壓互感器沒有較好的行波傳變特性，在較大程度上限制了電壓行波法的應用。而常規的電流互感器，則可以對100 kHz以上的暫態電流信號進行傳變，因此與行波測距的要求較為符合。有文獻對行波測距的失效點問題進行了研究，如果有兩相短路故障發生于電壓過零點附近或者兩相電壓相等處，故障就會產生很弱的行波，并且在很大的工頻量信號上疊加，再加上其他因素的干擾作用，檢測難度較大，那么行波測距算法就失去了效果。

2.2 ?行波波頭的識別

可以采用硬件或者軟件等方法來識別行波波頭，導數法、相關法和匹配濾波器法等都是傳統檢測波頭的方法，在使用這些算法時，很多因素都會產生限制作用，特別是不容易檢測和識別單端行波法故障點反射波，那么故障測距精度就受到了較大程度的影響。因為有大量噪聲信號存在于采集到的行波信號中，那么就無法準確捕捉行波波頭。有專家提出了一種方法，結合非線性闕值法去噪，應用模極大值線的方法，來對含噪聲行波信號的奇異點進行檢測，通過實踐研究表明，相較于傳統的單尺度尋找奇異點方法，這種方法的準確程度更高。

2.3 ?行波的傳播及波速的確定

在實際輸電線路中，很多因素都會影響到行波的傳播，在三相輸電線路上傳播行波，可以將其分為線模分量和零模分量，有文獻研究了大地電阻率、分段地線、分裂導線和過渡電阻等對地模和線模行波傳播的影響，得出這樣的一個結論，因為有諸多因素都會影響到行波地模，而線模受到較小的影響，因此，在故障定位用行就選作線模。

有文獻對行波傳輸的色散特性進行了研究，地模主要引起了行波色散;在行波傳播過程中，因為高頻分量有著較快的衰減速度，因此故障距離和故障類型就會直接影響到行波中的有效頻率分量范圍。在計算波速時，要將故障距離和故障類型等因素給充分納入考慮范圍。

另外，還有諸多方法來確定行波波速，如借助于線路參數對波速進行計算，對線路的行波波速進行實測，還有借助于外部故障在線調整波速的方法，這樣，測速的精度得到了顯著提升。

3 ?結 ?語

通過上文的敘述分析我們可以得知，高壓輸電線路因為自身的一些特點，在運行過程中經常出現各種各樣的故障，嚴重影響到電力系統正常運行，對人們的正常供電也會受到影響，因此，需要對故障測距產生足夠的重視。如今，微機保護或者微機故障記錄裝置安裝于電力系統各個廠站，通過系統現有的設備分析相關數據，就可以采用故障分析法，實現起來更加的方便。但是在應用過程中會出現諸多的誤差，需要相關人員深化研究，提升測量精度。

參考文獻：

[1] 李強，王銀樂.高壓輸電線路的故障測距方法[J].電力系統保護與控制，2009，（23）.

[2] 楊東明.高壓輸電線路故障測距方法的研究[J].價值工程，2011，（18）.

[3] 楊志超.高壓輸電線路故障測距方法比較[J].油氣田地面工程，2009，（7）.

[4] 史永軍，秦學，張海亮.高壓輸電線路的故障測距方法[J].大科技，2012，（22）.