摘要：随着城市化进程的不断加快，电网的建设也在迅速的发展。尤其是带并联电抗器的超高压电缆线路，在电网建设中得到广泛应用。为了更好的推动其未来的发展，保障电网的安全，对电缆线路故障类型进行分门别类是十分有必要的。如何更好的对故障类型进行分类呢？可以对不同性质的故障参残余电压进行分析，在分析的过程中为故障的判别提供良好的依据。混合电路发生故障的过程中，其电路两侧的断路器会跳开，在跳开后可以利用相关的算法获得电压频率。
关键词：带并联；电抗器；超高压电缆；架空混合线路
引言：超高压电缆凭借自身的优势，尤其是在环境保护与经济建设方面的重要作用在电网中得到了广泛的应用。这种架空混合线路，能够在很快的提高故障的恢复效率，保证供电系统更加稳定，是非常具有经济效益的。对于以往的混合线路的重合闸而言，系统在重合之前难以对故障本身的性质进行判别，当重合闸本身发生问题时，将会产生一系列的负面影响，不仅不能迅速恢复电力的正常运行，而且还会对线路造成一定程度的损害。
一、架空混合线路故障识别方法现状分析
众所周知，线路故障大多数针对于线路的单相接地故障，这种输电线路发生故障的可能性是比较低的。虽然说，输电线路故障发生的次数比较少，但是一旦发生电缆故障问题，其损害程度是远远大于其他性质的故障。因此，研究和分析三相永久性故障识别方法显得尤为重要。由于线路提供的信息特别少，在进行相关研究时，研究难度还是非常大。一些学者通过不懈的努力，已经在三相永久性故障识别方法的研究过程中取得了很好的成果。例如：对永久性的故障就可以根据残余电压的方式进行判别，当过渡的电阻值较大时，就可以将其判别为永久性故障。此外，还有通过电感电容的方法对其进行判别，这种方法涉及到数学计算方法，尤其是一些微积分的应用，无形之中加大了故障识别方法的难度。除此之外，还可以利用自由震荡幅值分离的方法进行故障性质的甄别，这种方法对于采样率的要求特别高，而且在进行故障识别时效果不是很明显，对研究人员的素质要求也较高，在此不作讨论。
针对目前混合线路故障识别方法现状，可以清晰的看到在混合电缆线路中安装电抗器是非常有必要的。之所以要安装电抗器，最为主要的原因就是架空混合线路的参数特征与一般的架空线路存在着较大的差异。因为架空线路的电容值为0，极其受到电缆等影响，所以在电缆线路中安装电抗器是非常有必要的。因此本文将对不同性质故障的残余电压特质进行分析，进而为混合线路故障识别方法提供新的依据。
二、对残余电压进行分析
当架空混合线路发生故障之后，断路器将会跳开。并联电抗器本身具备一定的实用价值，最为明显的就是当故障发生之后，其本身的补偿作用将会使电弧迅速熄灭，而且混合输电线路呈现出T型等效。在实际的电缆线路中，其金属护层是接地的，而且彼此之间的电容为0。所以可以得出，不同电缆之间的电路是存在很大差异的。
对于一些瞬间故障的残余电压来说，在实际发生故障时，残余电压主要就是由不同频率的周期分量组成，电压的频率是由电容决定的，而且与电阻的大小没有具体的关系。对于差模电压频率来说，主要由带并联电抗器的电感电容决定的，与电阻没有太大的关系。因此，对于永久性的残余电压来讲，当发生一定故障之后，故障会一直存在，而且线路沿线的电压都是相同的。此时，对应的差模电压为0。也就是说，当发生永久性故障时，忽略线路本身的阻抗，混合线路中的等效线路与瞬间性故障时相同。总的来说，零模电压是具有一定频率的衰减周期分量。因此当发生瞬时性故障时，这种故障的相残余电压主要由零模电压与差模电压组成。那么当发生永久性故障时，其残余电压仅仅包括零模电压。
三、仿真验证
仿真验证的过程就是检验识别方法是否真正有效的过程。简单来说，如果在线路中发生了一定程度的故障，在故障结束之后，可以通过差模电压来进行验证。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆究其原因，就是当发生故障时，其幅值很大，在衰减的过程中是很慢的，通过差模电压就可以很好的进行验证。对于永久性故障来说，通过检验差模电压中的振幅大小就可以来判断是瞬时性故障还是永久性故障。在利用相关的仿真软件时，可以更加准确的得出：对于永久性故障来说，其差模电压含有很低的高频分量，从一定程度上来看通过过滤的算法可以很好的将其进行过滤，此时的幅值接近为零，虽然瞬时性故障的幅值很高，但是与永久性的故障还是存在很大的差距，可以很清晰的辨别出来。由于瞬时性故障在熄弧后的电压幅值是不一样的，其大小与故障等都存在很大的关系，因此可以将差模电压幅值的最大者来判断是否为瞬时性故障。总而言之，对于不同的线路负载、不同的故障，通过以上的方式方法都可以很好的判断其为永久性故障还是瞬时性故障。
四、影响故障识别方法的因素
架空混合线路三相永久性故障识别方法主要就是依据差模电压的幅值来进行判断的，通过差模电压的幅值可以更好的分辨出故障的类型。那么在进行故障判别时，其影响因素主要可以从以下几个方面来看：
（一）从故障时刻的角度来看
从某种情况下看，故障时刻是影响储能分布的重要影响因素。众所周知，由于电路上的电容与电压都是不变的，所以在发生故障之后，电流电压都会分量产生。而且电路在发生障碍时具有很大的随机性，电压电流的衰减周期存在很大的差异，在这样的情况下，将会直接的影响到差模电压的幅值大小。
（二）从跳闸的角度来看
对于超高压输电线来说，线路的断路器都会采用过零跳开的方式。而且通过仿真验证可以得出，不同的跳闸时刻不太会影响到元件的能量分布，因此在跳闸时差模电压的影响是很小的。当时由于在跳闸的过程中分量是在逐渐减少的，所以跳闸的时间越长，那么其幅值越小，同时也就表明线路的跳闸时间很短。所以虽然跳闸时刻对故障判断依据影响很小，但是也是值得注意的。
（三）从熄弧时刻的角度来看
熄弧时刻与跳闸时刻大致一样，也就是说熄弧时刻也不会对元件的能量影响很大，但是不得不说其熄弧时间的长短影响着能量的衰减程度。简单来说，也就是当熄弧的时间越长时，差模电压的幅值就会越小，但是从从整体上来看不会影响到电压幅值的大小关系，也就是说电压幅值的大小关系与熄弧时刻不会产生太大的关系。
（四）从过渡电阻来看
通过相关数据可以得出，在线路电容的中的衰减数与电阻是成正比的。由于线路的电阻小，所以从过渡电阻的角度来看其对熄弧的影响很大。而且一些仿真实验也证明了过渡电阻的对判断的影响很大，而且在其值较大的程度下很可能对瞬间性故障与永久性故障判别有误。
五、架空混合线路三相永久性故障识别方法
通过本文对三相永久性故障识别方法的分析可以得出，以上的仿真实验是针对于三相永久性故障进行的。简单来讲，当线路中发生接地故障时，发生故障的接地点将会对零模电压产生影响。对于永久性故障而言，在发生故障时其电压将会变为零；对于瞬时性障碍来说，其在发生故障时还会有零模电压，因此储能衰减将会变得很小。
结论：综上所述，针对架空混合线路三相永久性故障提出判断的方法，最为主要的就是对残余电压进行分析，然后采用适合的方法。通过相关实验发现，无论是瞬时性故障还是永久性故障都离不开零模电压。通过零模电压可以更好的判断出其故障为永久性故障还是瞬时性故障。希望通过本文的阐述，可以对架空混合线路三相永久性故障方法的判断提供有力的依据。
参考文献：
[1]张云柯，李博通，贾健飞，荆方杰，刘轶超.带并联电抗器的超高压电缆-架空混合线路三相永久性故障识别方法[J].电力自动化设备，2017，37（10）：107-111+125.
论文作者:钟冬明
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：故障论文; 电压论文; 永久性论文; 线路论文; 发生论文; 方法论文; 残余论文; 《电力设备》2018年第19期论文;