摘要：在高压输电线路中，接地故障造成的破坏较为严重，不但会影响输电工作的正常展开，更有可能会引发重大的安全事故。因此，在输电线路发生接地故障后，及时通过监测找出故障所在并进行修复处理很有必要。本文简单介绍输电线路接地故障，对该故障的监测方法进行分析，并就如何有效处理输电线路接地故障展开探讨。
关键词：输电线路；接地故障；监测；处理
在输电线路发生接地故障之后，将会导致输电工作难以正常进行，严重时更容易对整个系统的安全运行造成威胁。及时、快速地找出故障原因，并采取正确、合理的措施进行处理，能够将故障造成的危害降至最低，因此输电线路接地故障的监测方法与处理的相关研究，一直都是电力企业的重要研究内容。
一、输电线路接地故障概述
高压输电线路单相接地故障是极为常见的故障，通常所说的输电线路接地故障也就是指的这一故障。高压输电线路有三相，而且在正常输电情况下三相线的电压会呈现对称状态，从而保障输电稳定。而在输电线路发生单相接地故障后，故障相对地电压将会降低，而非故障两相的相电压则会升高，但其线电压却依旧会保持对称状态。因此在短时间内，单相接地故障并不会影响对用户的连续供电。但是在单相接地故障发生后电网依旧长时间运行，那么非故障两相的对地电压过高，很可能使得电力系统部分被击穿而导致相间短路，从而影响输电工作的正常进行，严重时更有可能对设备及系统造成破坏，危及相关人员的人身安全。
二、输电线路接地故障监测方法分析
（一）接地故障检测装置监测方法
当前常用的输电线路接地检测装置有三种。第一种是巡检故障检测仪，也就是利用传统绝缘电阻表进行监测，其原理在于把输电线路始末两端的接地线断开过后，利用绝缘电阻表来对线路展开单相绝缘电阻检测。如果绝缘电阻读数为零的话，那么就说明线路中依旧存在接地线，也就是线路发生了接地故障，反之则说明输电线路未发生接地故障。但是，由于输电线路中存在电压互感器等设备，这些设备的电感线圈接地也会导致绝缘电阻读数为零，因此这种监测方法实际上并不准确和可靠。第二种是故障录波器。故障录波器是一种具备自动记录功能的输电线路接地故障监测设备，在接地故障发生后，其能自动记录整个故障过程中各种电气量的变化情况，通过对这些记录信息的对比分析，可以准确找出接地故障位置。第三种装置则是输电线路故障距离测试仪。该装置的原理是根据波的传输理论，波在架空线路上传播，遇到开路或短路点时，会发生反射，在线路上产生驻波。波的频率不同，驻波波峰波谷出现的位置则不同。通过改变波的频率，可使波的波谷正好出现在信号的注入点。由于架空线路波速是固定的，在已知波速的情况下，就可以计算出线路的长度。该装置具备图形和数字显示功能，操作方便，能够快速、准确地监测到接地故障位置，不过只能在停电线路上进行使用。
（二）行波故障监测方法
行波故障监测方法的原理在于输电线路发生故障后，输电线路会在故障位置产生向两端母线传播的行波，行波会在折射与发射的过程中因为畸变和衰减而逐渐稳定。通过对行波进行监测，就能够快速、准确地找到故障点位置。实际上，行波故障测距方法有A、D、E、F四种，各种测距方法间存在一定的差异和不同。其中，A型测距方法是利用检测波头与反射波头到达监测位置的时间差及波速来计算故障点位置；D型测距方法则是以行波到达线路两端的时间差和波速来确定故障点位置；至于E型和F型行波测距方法，其关键就在于通过对故障线路进行重合闸时所产生的暂态行波进行分析，从而实现定位故障点的目的。与另外两种输电线路接地故障定位方法相比，行波法不但在精确度上具有巨大优势，更能实现输电线路接地故障的有效监测。
行波故障监测方法的关键在于获取行波信号，并能够快速完成数据采集工作和同步双端时间，这也是其能够实现对输电线路接地故障进行有效监测的关键。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前常用的故障行波信号获取方式是利用电容式电流互感器来实现，这是因为其可以对电流行波信号进行传输变换，及其适合输电线路接地故障的行波测距，同时还具有操作简单、使用方便、结果可靠的优点，因而在行波故障监测方法中得以广泛应用。而在数据采集方面，则需要确保测距装置的采样频率不能小于奈奎斯特频率的二倍数值，才能充分保障抽样定理得以有效利用。在同步实践方面，随着全球GPS系统的快速发展，其已经被广泛应用于高压输电线路接地故障的行波故障监测法之中。这是因为其具有自动监测的功能，同时还具有超高的精度，成分满足行波故障监测法的需求，能够快速、有效、精准地完成双端时间同步。
（三）基于相位差式接地故障监测法
行波故障监测方法虽然具有诸多优点，例如精度较高、受系统影响较小等，但其本身依旧有着一些缺陷。其中较为明显的一点就在于，如果使用的是无源行波法，那么故障点产生的行波本身突变极为不明显，难以被有效检测出来。而如果使用双端有源行波法，那么就对通信通道的稳定性要求极高。而且，行波法对高阻接地故障监测作用不明显，难以有效找出故障所在。因此，利用监测电流和电压及电流之间的相位差来实现有效监测的新方法出现在人们视野之中，也就是所谓的基于相位差式接地故障监测法。顾名思义，该监测方法的核心在于利用检测电流与故障线路电压及电流之间存在相位差这一事实，来对故障线路进行分析和计算，从而找出故障位置所在。在分析计算的过程中，相量分析是必不可少的，对称分量法也是关键的分析方法，通过该分析方法可以有效得出输电线路接地故障的边界条件，同时结合相电流、序网方程等展开计算，则能得到短路故障点的电压与电流的各序分量。
在利用该方法进行监测时，需要用到对应的装置，从而实现有效测量相位差及监测电流和接受故障监测信息的目的。监测装置获取三相输电线路上相关电能参数信息后，会对该部分信息进行实时分析及处理，并会将电能参数信息与分析结果传递给相关工作人员。工作人员则可以结合相位差式分析法来对故障段进行确定，找出故障位置所在。与行波故障监测方法相比，基于相位差式接地故障监测方法同样能做到实时、精确监测故障，而且不存在前者的各种问题，更能实现远程监控，是输电线路接地故障在线监测的有效方法，在未来还有极大的发展和应用潜力。
三、输电线路接地故障处理策略
在输电电路接地故障发生后，值班人员及时应当对故障发生时间、接地相别等相关信息进行准确记录。在利用监测方法找出故障段过后，应当由两名技术人员互相配合到故障段进行排查和维修处理。如果在接地故障段带有重要用户线路，而且不能通过其它电源对其供电的情况下，则需要事先进行通知，然后再进行故障排查检修，这样可以防止突然停电对重要用户的生产作业造成严重影响。在处理输电线路接地故障时，技术人员应当对电压互感器的工作状态进行监督，从而避免其出现发热严重而损坏的情况。与此同时，技术人员还需要消弧线圈互补续保费严格监视，防止其顶层油温过高而引发安全事故。在找出故障点过后进行维修处理时，技术人员不能直接使用隔离开关来断开接地点，否则很容易引发严重的安全事故。如果在必须使用隔离开关来进行接地点断开操作的情况下，那么则需要对故障相进行处理并连接辅助接地，然后才能将其断开。总而言之，输电线路接地故障的处理应当以安全和减少损失为第一要务，并要在合理利用分析方法或者故障监测方法找出故障位置后，再进行故障处理，不得在未找到故障位置的情况下随意操作。
结束语
随着我国电网规模的逐渐扩大，输电线路接地故障监测方法及处理的相关研究也变得越来越重要，是保障输电安全及稳定的关键所在。在实际工作中合理应用各种故障监测方法及处理办理，能够快速、有效、准确地找出故障位置并进行修理，能够最小化接地故障带来的损害。上文简单介绍了行波故障监测方法和基于相位差式接地故障监测方法，并就如何处理输电线路接地故障机进行了探讨，希望有利于输电的安全和稳定。
参考文献
[1]张金波,吴纵,张博. 一种新型输电线路接地故障监测方法的研究[J]. 自动化技术与应用,2017,36(04):92-98.
[2]陈佳佳. 输电线路高阻接地故障检测的新方法研究[D].上海交通大学,2017.
论文作者:王泽武,马尚睿
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：故障论文; 线路论文; 方法论文; 相位差论文; 位置论文; 发生论文; 波速论文; 《基层建设》2018年第30期论文;