师效钢 白海清
（内蒙古乌兰察布市电业局 内蒙乌兰察布 012000）
摘要：高压输电线路，是我国电网系统中的一个重要的组成部分，承载着输送电能的重要任务，由于高压输电线路的分布范围非常广，非常容易发生故障。如何准确、快速的定位故障线路位置，是电网维护领域的基本任务，也是故障工作排除的重要组成部分。对现有的高压输电线路故障定位技术进行了研究，分析介绍了目前应用最为广泛的高压输电线路故障定位方法，并分析了目前方法存在的问题以及对未来高压输电线路故障定位技术的发展做出了展望。
关键词：高压输电线路；故障定位；线路故障
一、高压输电线路的故障类型
其一，永久性故障此类故障是指一个或者多个导体对地以及导体之间的短路故障。这种故障多产生于外力，如风暴、施工、地震等，对输电线路造成严重的机械性损害。发生此类故障时，不可能成功地进行重合闸。
其二，瞬时性故障这类故障多属于因雷电等过电压而引起的闪络，也可能因树枝或鸟类造成短时间导体对地或导体之间的接触。发生此类故障时，不会造成致命性的绝缘伤害，可以成功地进行重合闸。
其三，绝缘击穿此类故障多因输电线老化、冰雪，使之瞬时性过电压闪络破坏、污秽等原因而造成线路的某一点绝缘性能下降。在低电压情况下不会产生故障状态，在正常运行的电压情况下，会导致绝缘击穿，造成短路，并且重合闸不成功，故障切除后没有明显被破坏的迹象。
其四，隐性故障该类故障是在发展到瞬时性闪络或是输电线击穿导致永久性故障之前，一般不可测。它不妨碍电力系统的正常运行，但会缩小输电线路绝缘因承受电压冲击所设计的余量。此类故障即指一般的绝缘性老化，在正常的电压情况下不击穿。
二、高压输电线路主要的故障定位方法分析
高压输电线路的故障定位一直以来都是电力系统研究的重要课题。根据故障测距的原理、应用电力线路模型以及被测量和测量设备的差异，输电线路故障测距的方法包括行波法和阻抗法两类。
2.1基于行波法的输电线路故障定位技术
行波故障定位技术起初是应用于交流输电线路故障定位工作中，行波定位技术在上世纪四十年代产生，在开展相关的研究中发现，暂态的行波在传播的过程中，速度是非常稳定的，但是一旦线路发生相应的故障，就会导致暂态行波的传播时间以及出现故障的距离来判断故障点。基于行波法的输电线路故障定位技术是依据行波传输的理论来完成高压输电线路的故障定位。当高压输电线路中产生故障后，会沿着电力传输故障行波，且其传播的速度与光速差不多，利用这一点，通过对行波传输至母线处所需要的测量以及记录，能够对故障的位置进行确定。
故障产生的行波会在故障点以及阻抗不连续的点发生折射，依据采用的单双端信息量及相关的原理，行波定位法可分为A、B、C、D等几种类型。
当今的电网厂站一般都装了微机故障、微机保护的记录设备，现有的设备能够满足工频故障定位的数据需求，具有实现费用低、容易实现的特点。但是，常规的故障测距法一般是构建在相关的假设之上，而实际的电网运行情况与理论之间存在着一定的误差。对此，可以通过合理的误差弥补措施和多端输电线路数据的采用等方式，尽可能的改善相关算法的精确度，然而系统的高阻接地、多电源输电线路、断线故障等情况除外。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在实际的故障定位工作中，行波故障定位技术最核心的内容为标定波头起始时刻以及波头的识别，这就对相关工作人员提出了较高的要求，尤其是在波头识别的过程中，相关的工作人员必须要能够具备较高的专业素质，这也使得这一工作具有较强的主观性，自动化实现起来就有较大的难度，但是若是在实际的故障定位工作中，行波波头幅值及过渡电阻受到限制，就会导致定位的精度与可靠性受较大的影响，故障定位位置的准确性也就难以得到保证，因此，在实际的高压直流输电线路故障定位工作中，若单纯的应用行波故障定位技术，是难以保证其定位结果的可靠性。
2.2基于阻抗法的系统输电线路故障定位方法分析
基于阻抗法的高压输电线路故障定位技术通过对故障情况下的电压、电流值的测量以及相关计算，获得故障回路的阻抗参数，鉴于高压输电线路的长度和阻抗成比例，故据此能够求解出测量点与故障位置之间的实际线路距离。依据阻抗测距方法中测量的电气量位置的不同，可以将其分为基于单端电压及电流量的单端算法两种。对于这两种方法，可以从以下方面进行阐述：（1）关于单端算法。相对于双端算法，单端算法具有造价不高、简约可靠、不会受到通信条件的制约等特点，同时也存在测量距离精度偏低的缺点：（2）现代通信技术以及全球定位技术的不断发展促进了利用双端电气量的测距算法的实现。双端法能够从原理上克服单端法的不足，能够实现更高精度的故障定位。同时，依据数据同步方式的不同，双端法可以分为自同步以及不同步算法。
2.3基于故障分析法的系统输电线路故障定位方法分析
故障分析法主要是依据相关测量结果及参数得到电流、电压等值，通过分析计算的方法，对故障点的距离开展计算。与其他的方法相比，故障分析法是一种较简单的故障定位方法，其可行性较强，在实际应用中，若要完成对故障点距离的测量，通过先用的故障录波器就能够很好的完成。在故障分析法中，单端测量法、双端测量法是两种常用的方法。但单端测量法虽操作简单，但是适用的范围较窄，不可避免的会对对侧系统产生一定的影响；若使用双端法，不会产生相互影响的问题，但需要借助其他通信技术获得对侧信息。
三、基于电压行波的高压输电线路故障测距方法的研究
3.1电压行波故障测距方法的基本原理
电压行波法有两类。本文以其中一类为例，对电压行波故障测距的基本原理进行简要的阐述。这种类型的定位原理是基于在测量终端和故障点产生的行波反射进行的。这种类型只需在线路一端安装相关的设备，并且其的定位精度不受过渡电阻的影响。它可以检测高压输电线路是否出现瞬时故障或永久故障，但存在的反射波头不易提取。这种定位方法通常使用高速采集的装置采集相关的高压输电线路故障的行波数据，然后用相关的算法来识别波头，并计算故障点的位置，从而对高压输电线路故障进行精确的定位。因此，电压行波法的主要问题是波前的提取算法的研究。终端总线上的行波信号是非常复杂的，包括初始行波、母线上的非故障线的反射波、故障点的反射波和终端总线上的反射波。
3.2高压输电线路故障测距系统的设计
输电线路故障测距系统主要包括硬件部分和软件部分，这两部分在高压输电线路故障的定位中都有着至关重要的地位。硬件部分主要完成行波信号的采集。在高压输电线路的故障定位系统中应设计相关的硬件设施平台，确保信号的有效采集。当线路发生故障时，产生的电压行波通过电压传感器传递到采样启动单元，从而进行高速的采集，获得有效的数据。当满足行波启动条件时，可以启动A/D转换进行采集数据，利用GPS同步时钟记录启动的时间，从而可以提高工作的效率。
结束语
本文在国内外现有输电线路故障定位方法的基础上，对基于电压行波的输电线路故障定位方法进行了探索和研究，给出了基于电压行波的高压输电线路故障的定位方法，并在此基础上完成了定位系统硬件平台的设计，给出了详细的设计方案和系统工作原理，对于进一步提高高压输电线路故障定位的方法及其系统的研究、应用，无论是从理论研究还是从实践开发商，都具有很好的指导和推广的意义。
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论文作者:师效钢,白海清
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/28
标签：故障论文; 线路论文; 高压论文; 方法论文; 电压论文; 测量论文; 阻抗论文; 《云南电业》2019年6期论文;