高壓直流輸電線路故障診斷分析

陳錦松

中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司天生橋局 貴州 興義 562499

1 前言

在國內(nèi)經(jīng)濟市場蓬勃發(fā)展的大環(huán)境支持下，國家對電能的需求量也得到相應的提高，持續(xù)穩(wěn)定的提供電能已經(jīng)成為了一個對城市最基本的生活保障。高壓直流輸電與交流輸電相比較之下，前者桿塔結構簡單，線路造價成本低，在增強系統(tǒng)中可靠性更高，并且不增加限制電路系統(tǒng)的短路容量，便于實現(xiàn)電力系統(tǒng)的非同期聯(lián)網(wǎng)運行以及不同頻率的電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，適用于高電壓、遠距離、大容量輸電。正因為其明顯的優(yōu)勢，直流輸電也得以迅速穩(wěn)健的發(fā)展，于此同時，怎樣維持高壓直流輸電系統(tǒng)的性能，確保系統(tǒng)高效、可靠、安全的運營并及時預測可能出現(xiàn)的系統(tǒng)故障，成為當前電力從業(yè)人員面臨的一大挑戰(zhàn)[1]。

2 常見故障特征分析

基于高壓直流輸電線路的高速建設以及大范圍運營，一部分關于直流線路管理運營問題也相繼出現(xiàn)，目前來說，在管理運行工作中的一大難題就是直流輸電線路的雷害防治工作等，下面文章針對幾個常見故障進行分析，并對其特征進行描述:

2.1 雷擊 雷擊的主要特征有再瓷質絕緣子表面放電的痕跡相對比較明顯，燒傷位置的中間一般是白色或者在白色部分中帶有一些小黑點，會導致瓷釉發(fā)生掉落的情況，另外在痕跡的邊緣則通常是黃色或者黑色。相對玻璃絕緣子來說，放電的痕跡就沒有那么明顯，但是放電弧會在玻璃鋼裙邊形成很多小塊的暗紋，當電流強度不斷增加時，就很有可能會發(fā)生自爆的現(xiàn)象[2]。

在高壓直流輸電線路兩個極的電壓極性是相反的，根據(jù)物理學中異性相吸、同性相斥的原理，電云可能會向不同極性的直流極線放電。所以針對雙極直流輸電線路來說的話，兩個極在相同的地點相同的時間被雷擊中的概率微乎其微。而一般的直流線路被雷擊的時間并不長，雷擊令直流電壓突然升高后再下降。假如直流線路絕緣無法承受突然提高的電壓時，就有可能導致直流線路發(fā)生對地閃絡放電的情況。

2.2 污閃 污閃的主要特征是會沿絕緣子的表面進行放電，大多數(shù)絕緣子表面會造成各個程度的不同燒傷，通常放電通道產(chǎn)生的燒傷痕跡也不會是直線的形狀，往往沒有規(guī)律的分布在絕緣子表面。與此同時，導線往往不會存在明顯灼傷痕跡，而金具和絕緣子的鋼帽、鋼腳等銜接部分在一定程度上會出現(xiàn)輕微灼傷的痕跡。相對于平時正常狀態(tài)下的絕緣子，發(fā)生故障問題絕緣子的放電聲音也會有所不同，前者的放電聲音一般是有規(guī)律可循的“沙沙”的聲音，而后者放出的放電聲音則是“嗞嗞”作響。

3 高壓直流輸電線路故障定位方法分析

高壓直流輸電線路相對來說情況比較復雜特殊，一旦其出現(xiàn)故障問題就會影響正常供電服務，為了更好的判斷該故障發(fā)生在什么位置，一般主要采用行波法和故障分析法這兩種方式。在相關工作人員進行直流輸電線路故障定位時，其方法往往是非常多樣化的，這就要求我們在掌握理論知識的同時，還要切實了解其中的技術要點，以便于在實際操作過程中更好的運用[3]。

與傳統(tǒng)的行波法有所區(qū)別，目前主流的行波法除了包括單端法和雙端法，還另外涵蓋小波變換法、數(shù)學形態(tài)法、希爾伯特—黃變換法、固有頻率法以及獨立分量法等等。其中希爾伯特黃變換法是一種新型的極具代表性的信號處理技術，對處理非線性以及非平穩(wěn)信號有清晰的物理意義，使用得當?shù)那闆r下，不止可以對行波波頭進行有效檢測，還能對計算故障距離起到幫助作用，同時再與信號自身在時域中實施自適應的分解進行結合，不會引發(fā)在奇函數(shù)和分解尺度上的選取問題[4]。

而對于故障分析法，若是依據(jù)電氣量來源進行區(qū)分，也可分為單端法和雙端法兩種方式，而依據(jù)線路模型進行區(qū)分，則又可將其分為集中參數(shù)法與分布參數(shù)法兩種方式。另外，將其依據(jù)電氣量的形式進行區(qū)分，可以區(qū)分為頻域法和時域法兩種方式。其中對于直流輸電線路故障測距問題，分布參數(shù)法有自己獨特優(yōu)勢，利用其可以做到對任意定位的暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)時段中數(shù)據(jù)進行定位，從而直接可以運用到相關的故障數(shù)據(jù)，并且不需要另外進行時域頻域的轉換。該方法主要是以分布參數(shù)模型為基礎對故障進行定位，從而通過兩端打壓和電流對兩端沿線電壓的分布進行計算，通過電壓故障點對故障進行定位。

4 結束語

綜上所述，高壓直流輸電在我國輸電中占據(jù)著不可比擬的位置，其本身先天具有的很多優(yōu)勢，讓其在高電壓和大容量及遠距離的輸電工程中得到了全面運用，同時又因為其線路故障定位存在很多高難度的問題，無時無刻不在要求著我們必須加快對這一問題分析與處理，希望本文中對高壓直流輸電線路故障定位方法分析，可以有效幫助到相關工作人員找到故障并排除故障，以便于為眾多電力客戶提供更加優(yōu)質高效的服務。