摘要：高压直流输电技术虽然已发展多年，但远未达到成熟，其运行的可靠性和经济性仍然受到地理环境、社会环境、气象条件等复杂因素的影响，线路故障时有出现，对电网安全运行造成了较大的影响。因此，研究高压直流输电线路的常见运行故障，对于推动我国高压直流输电技术的发展具有非常重要的意义。
关键词：高压输电；直流输电；线路故障；故障定位
在高压直流系统运行过程中，其中故障率最高的元件就是直流系统故障，尤其是在一些地形复杂的地区，在远距离的传输过程中，很容易受到树枝、污秽、雷击等环境因素的影响，导致线路绝缘水平的降低，从而导致线路发生闪络、对地故障等，而由于其线路传输距离远，所经过的地形条件复杂，一旦其发生故障，在故障点的查找过程中具有很大难度，加大故障定位技术的研究力度，以便于快速准确的做好高压直流输电线路的故障定位工作是非常必要的。
一、高压直流输电系统简介
在网络元件的构成上，直流与交流输电系统存在着一定差异。直流输电系统由三部分组成，分别是整流站、逆变站和直流线路。总体上遵循交流―直流―交流形式的一个电路系统。在电力电子系统领域中，最开始应用的最成熟的也就是高压直流输电技术了。
高压直流输电系统有很多种类型的、不同种的端子数目，还有不一样的换相方式和连接方式，所以也有着许多不同的分类方法。直流送电的关键环节是换流器部分，但由于换流器里面元件不同特性可以对其进行分类。具体分类如下：
（1）长距离直流输电
这是高压直流输电系统的一种主要形式，可以实现把电能从电源中心传送到负荷中心，又电能可以只沿一个方向或者双方向运送，可以由此可以将长距离的直流输电分成单方向直流和双方向直流运输两种方式。
（2）BTB方式直流输电
这种方式可以看做是两组换流器，通过把平波电抗器反并联，所以这种输电方式也叫背靠背式（BTB）。
这种方式没有直流输电线路，在同一场所的两侧都设置有换流器，它拥有快速潮流反转功能，交流输电系统的频率改换和功率调控都可以借此实现，方便且实用。
二、高压直流输电线路故障
在高压直流输电系统中，最容易发生故障的元件就是直流输电线路，一般来说，直流输电线路的路线都比较长，不过，直流输电线路所经过的地区地形都比较复杂，而且线路是直接裸露在空气中，没有任何的保护措施，因此，雷击、污秽、树枝等环境因素都会导致直流输电线路发生故障。
2.1雷击故障
直流输电线路具有两个极，其所具备的电压极性是相反的，异性相吸、同性相斥，根据这一原则，电云容易向不同极性的直流极线放电，这样一来，对于直流输电线路来说，如果两个极处于相同的地点中，那么不存在这两个极同时遭受雷击的可能。一般来说，当直流输电线路遭受雷击时，时间是非常短暂的，在这一瞬间，直流电压会升高到一定的数值，随后在再下降，在电压升高的过程中，如果电压值超过了雷击处绝缘所能承受的数值，那么直流输电线路就会产生故障。
2.2对地闪络
在高压直流输电线路中，设置了许多的杆塔，杆塔配有相应的绝缘，高压直流输电线路是直接裸露在空气中的，自然环境中的雾、雪、树枝、污秽等因素都会对杆塔的绝缘产生不同程度的影响，当绝缘发生损坏，就会产生对地闪络现象。一旦发生对地闪络现象，就需要采取相应的措施来解决，如果未进行解决，那么熄弧就会变得困难。高压直流输电线路在运行的过程中，如果受到某种故障的影响，电压会突然发生变化，那么线路就会进行放电，进而影响高压直流输电系统，造成故障的产生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3换流阀短路故障
换流阀位于换流器的主回路中，换流阀短路表现为其两端都失去阻断能力。从换流阀的基本结构和原理出发，可以认为换流阀短路故障是由整流器短路或逆变器短路引起的。整流器在阻断期间通常会承受反向电压，当该反向电压异常增大时，就会出现逆弧的风险，进而导致瞬时反向导通，也就是发生了短路现象。
三、高压直流输电线路故障定位技术
3.1小波变换技术
小波变换技术具体较好的时域局部化功能，可以在任意的时间段中提供对应的行波信号的传播频率，进而精确快捷地查出波头。因此，在对高压直流的输电线路定位故障位置时，可以应用小波变换的方法提取出故障行波的特征以及消除因行波的色散给测距精度带来的影响。然而，在其中需要按照行波的特征作为依据选择分解的尺度与小波基。通常状况下，能够把小波的变换方法应用于单、双级的高压直流的输电线路。然而，在具体运用过程中，需要把小波基的种类、窗口宽、信号分解的尺度以及采样率等加以考虑。若是判断小波基没有自适应性，那么不能在故障定位的分析时应用一组小波基。
3.2故障定位技术
所谓故障定位技术，是指根据有关参数和测量得到的电压、电流，利用分析计算的方法，将故障点的距离计算出来。故障分析法比较简单，具有较强的可行性，对于测距的目的，利用现有的故障录波器就可以实现。在故障定位技术中，也包含两种，一种是单端量法，另一种是双端量法。在单端量法中，只使用本侧信息，比较容易实现，但是对侧系统的影响是无法避免的；在双端量法中，虽然不存在影响问题，但是在获取对侧信息时，需要借助通信技术，进而又产生了数据同步、计算量大的问题。
3.3独立分析技术
这是一种盲源分离的形式，在运用的时候有着以下特征：一是对目标与环境的需要很低，在提取特点、辩别语音上可观测应用价值；二是应用FastICA的算法对多通道传感器的直流电流与电压信号盲源进行分离，可以恢复系统故障的源信号，这样可以提炼故障的特点；三是应用FastICA的算法对直流线路的故障电流信息进行处理，可以分离电流特点的信号，测出行波的波头初始数值以及第二行波的波头抵达测量点的时间，进而判定出极性的关系，最后完成故障的测距。需要注意独立分量方法会受到源信号的独立关系的影响，而且高斯的信号最多只有一个。
3.4特定频率分析法
直流输电的线路是一种单一线路，可以经过提炼特定的频率分析故障测距。对于高压直流的输电线路特定频率进行提取，可应用参数频率的估算法。在具体的应用过程中，特定频率的方法运用的特征大体分为四点：一是直流输电的线路故障具体的距离和行波频谱之间的数学关系，能够从故障的行波频谱实际的角度测距故障；二是根据行波特定的频率测距法往往不会受到行波波头的辩别，利用分析暂态的电压频谱，可以得到行波特定频率的成分以及故障的测距；三是按照线路的两端信息，以Prony的算法可以提取行波特定的频率，进而定位故障位置；四是可以把特定频率法和行波法结合成新型的高压直流的输电线路定位故障法，即单端行波的故障测距方法，这样利用分解集成的检验模态提取行波高频的分量，利用对行波波头的识别对时间的参数进行提取，进而选取行波的波速。
四、结语
近年来，我国高压直流输电系统得到了快速的发展，由于直流输电线路比较容易发生故障，而且查找故障比较困难，因此，本文对故障定位方法进行分析。在高压直流输电线路故障定位中，故障分析法故障定位的实用价值更高，应该在高压直流输电线路故障定位中大力的推广及应用，进而及时有效的解决直流输电线路产生的故障，保障高压直流输电系统的正常运行。
参考文献：
[1]李兴源.高压直流输电系统的运行和控制[M].北京：科学出版社，2015，6
[2]舒印彪.中国直流输电的现状及展望[J].高电压技术，2014，30（11）：1-2.
[3]刘振亚.特高压直流输电理论[M].北京：中国电力出版社，2015
论文作者:钟伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：故障论文; 线路论文; 高压论文; 电压论文; 系统论文; 频率论文; 技术论文; 《电力设备》2018年第32期论文;