淺談高壓輸電線路接地故障的定位技術

邢津

摘要：在昀近幾年中，隨著我國社會經濟水平的不斷提高，有效帶動了我國電力行業的進一步快速發展，相應地，我國電力系統規模呈不斷擴大趨勢，隨著人們用電需求量的不斷增加，出現了越來越多的高壓遠距離輸電線路，不管是在電壓等級方面還是在傳輸功率方面，輸電線路均在不斷提升，所以在我國電力系統中，高壓輸電線路逐漸發展成為昀為重要的輸電網絡。作為高壓輸電線路與特高壓輸電線路，不但需要負責大功率電能輸送工作，而且需要負責電網的聯絡工作，能夠進行聯網運行，所以電網的整體可靠性深受高壓輸電線路運行穩定性、安全性高低的影響。基于此，本文對高壓輸電線路接地故障的定位技術進行深入研究，具有重要意義。

關鍵詞：高壓;輸電線路;故障

1 高壓輸電線路故障定位技術的重要作用

在維護電網中，常常會選用高壓輸電線路故障定位技術，這種技術發揮著極為重要的作用，具體包括：第一，有助于經濟損失的減少。在輸電線路中，一旦發生故障問題，極易帶來經濟損失，而通過運用高壓輸電線路故障定位技術，則能夠促使運行維護工作人員及時維修與排除故障點，有助于經濟損失的減少;第二，有助于時間的節約。通過合理運用高壓輸電線路故障定位技術，可以幫助運行維護工作人員更快確定故障點，有助于運行維護工作人員巡線時間的節約;第三，可以合理分析線路薄弱點。在線路薄弱部位中，輸電線路偶爾會發生瞬時故障問題，運行維護工作人員通過運用故障定位技術深入分析薄弱部位，能夠制定相應合理、科學的保護措施，能夠有效避免發生永久性故障問題，能夠有效降低線路的維護成本，能夠有效提高輸電線路的穩定性與安全性。

2 常用的高壓輸電線路接地故障定位方法

2.1 故障分析法

所謂故障分析法，就是指將測量設備在高壓輸電線路產生故障問題時獲取的電流值與電壓值作為主要依據，通過對其進行深入分析與計算后，獲取到故障點位置的一種方法。故障分析法包括兩大類，分別為單端測距法、雙端測距法。

2.1.1 單端測距法

在運用單端測距法時，因為僅需運用單側的數據與信息，便于采集與操作數據，極易被系統所接受。當高壓輸電線路發生故障問題時，針對線路系統有關參數與由線路一端檢測到的電壓值與電流值，通過將其作為依據來對故障點位置進行詳細計算。不過，單端測距法存在一定的不足之處，假如故障測距對象為雙端供電的輸電線路系統，要想將故障點側助增電流、過渡電阻對該系統的影響予以消除，僅采集單側信息是不行的，嚴重降低高壓輸電線路故障定位結果的準確率。

2.1.2 雙端測距法

雙端測距法，就是指在線路故障同時運行過程中，對兩端采集的電氣量進行故障定位的一種方法。由于雙端測距法在進行故障定位時需要在故障點電壓相同條件下根據兩側電壓電流進行相關推算工作，但是在雙端測距法中卻存在兩端數據同步問題，所以只有通過利用通信技術，才能夠同時收獲線路兩側的數據信息。

2.2 阻抗法

所謂阻抗法，就是指根據高壓輸電線路測量裝置在輸電線路發生故障問題時測量得到的電壓值與電流值，對故障阻抗進行計算，將故障阻抗與高壓輸電線路長度二者之間的正比關系作為主要依據，對故障點位置進行估算。阻抗法包括兩種類型，分別為單端測距法、雙端測距法。

2.3 行波測距法

所謂行波測距法，就是指利用輸電線路分布參數模型，對故障數據進行采集過程中輸電線路產生的行波，通過有效分析、計算后獲取故障距離的一種方法。行波測距法大致包括 4種不同類型，分別為 A、D、E、F。

3 輸電線路行波故障定位技術分析

3.1 行波的定義

當高壓輸電線路產生故障問題時，通過選用疊加原理能夠深入分析故障行波。當輸電線路出現故障問題的瞬時間，針對該暫態過程，可以將其視為將一個與故障大小相等、前方向相反的虛擬電壓源安裝在輸電線故障位置處。高壓輸電線路在虛擬電壓源影響作用下會出現向兩端母線進行傳播的行波。在整個系統中，行波會進行往返反射、折射，昀后趨于穩定狀態。

行波故障測距

2.1A型單端行波測距法

當高壓輸電線路產生故障問題時，故障點會產生電流行波與電壓行波，傳播方向與輸電線路兩端母線方向相反，在傳播過程中，故障行波會進行反射與折射，同時會出現一定程度的衰減與畸變，昀后趨于穩定狀態。其中，故障行波在故障點、輸電線路母線二者之間來回一次所需的時間用t表示。將測量裝置設置在輸電線路的母線端，對反射波頭、波頭二者之間的時間差△t進行檢測，根據行波波速，對輸電線路故障點位置進行計算。

3.2.2D型雙端行波測距法

D型雙端行波測距法，就是指運用行波波速的乘積、故障行波到達線路兩端的時間差來對輸電線路故障距離進行計算的一種方法。在運用雙端測距法時，應將檢測互感器安裝在輸電線路的兩端，與通信同步，以精準獲取行波波頭到達兩側母線的時間。

3.2.3E型、F型行波測距法

E型、F型行波測距法，主要運用故障線路重合閘時出現的暫態行波來進行故障定位工作。在進行重合閘時，選用輸電測量端得到的初始行波浪涌作為第一個正向行波浪涌，在對采集點與故障點二者之間的距離進行計算時，將以上浪涌與其在故障位置反射波二者之間的延時作為重要依據。當本端合閘產生的第一個正向行波浪涌僅存在正向行波、不存在反向行波時，便可對故障位置進行確認。

行波測距法的關鍵問題

3.1GPS時間同步裝置

在 1960年，美國首次研發成功全球導航定位系統，在昀初該導航定位系統主要用于軍事領域。然后，美國繼續深入研究導航定位系統，對其進行不斷深入計算與創新。在 1994年，美國安裝完成 24顆定位衛星，標志著 GPS的誕生。因為 GPS具有多種優勢特點，如精度高、自動監測、全天 24h工作等，全球經濟在建設發展中越來越重視與廣泛運用 GPS全球定位系統。在選用 D型雙端故障測距法過程中，為對測距精度進行提高，精準的時間同步是關鍵，而選用 GPS全球定位系統，則能夠實現輸電線路雙端時間同步的目的。

3.3.2 獲取故障行波信號

針對獲取的故障行波是電壓信號還是電流信號，主要根據輸電線路的特點與結構來進行確定，并以此為重要依據，對輸電線路母線兩端需裝置的互感器類型、規格進行確定。只要輸電線路發生故障問題，便會出現運行至母線兩端的故障電壓、故障電流行波，在這種情況下，可以通過運用母線端安裝的互感器來采集行波信號。

4 結語

綜上所述，針對當前我國的高壓輸電線路接地故障問題，傳統故障定位方法現已無法對其進行有效解決與應對，需要結合選用更多高端、高科技的高壓輸電線路故障定位技術，如輸電線路行波故障定位技術等，為確保我國電力系統的正常運行與電力的正常輸送，確保我國社會經濟的不斷可持續發展，一定要對高壓輸電線路接地故障定位技術不斷進行優化與改進。本文對高壓輸電線路接地故障的定位技術進行了深入分析，以期對有關輸電線路維護工作人員的工作起到一定的借鑒作用。

參考文獻

[1]李玉敦，王大鵬，趙斌超，等.特高壓輸電線路故障診斷與定位系統仿真研究[J].山東電力技術，2016，43（07）：1-3，17.

[2]董愛華，李志超，閔天文，等.基于多個測量點的高壓輸電線路故障定位新方法[J].控制工程，2016，23（03）：411-416.

[3]馮亞平.高壓輸電線路故障定位技術的研究[D].西安理工大學，2017.