湖北工业大学电气与电子工程学院 湖北武汉 430068
摘要：随着输电网的快速发展，电网安装的无功补偿装置以及柔性交流输电装置和相关清洁能源并网应用使得电网整体呈现动态化，对当前既有的故障定位方式有很大影响。加强对高压输电故障定位技术的研究，对于电网安全稳定运行有着重要作用。因此该文对高压输电线路故障定位技术及应用相关方面进行分析。
关键词：高压输电线路；故障定位技术；故障模型
中图分类号：TM726 文献标识码：A
一般输电线路在发生故障后，故障点通常在线路上会产生向两侧传播的暂态行波信号，其包括很多故障信息，因此，为了在识别初始行波的波头方面精准快速，对输电线路故障的定位有着非常重要的作用。
1输电线路故障定位技术的作用
在电网维护当中输电线路故障定位技术有着很重要的作用，其主要表现在3个方面：①能够节约时间。输电线路故障定位技术的合理应用在一定意义上能够使得运行维护人员能够快速确定故障点，使维修人员减少巡线时间。②降低经济损失。在输电线路当中如果产生故障，难免会带来相应的经济损失，故障定位技术的合理应用能够让运行维护人员在对故障点确定之后及时地排除和维修，降低经济损失。③能够对线路薄弱点实施合理的分析。输电线路有时会产生瞬时故障都是产生在线路的薄弱部位，而故障定位技术的应用使得运行维护人员能够及时对薄弱部位进行分析，从而采用科学合理的措施实施保护，避免其产生永久故障，使得线路维护成本降低，将输电线路的安全以及稳定性不断提升。
2电力电缆故障产生的原因
2.1电缆质量不过关
电缆制造工艺水平低不达要求、工厂的生产过程不够规范、生产环境达不到要求、制作过程节约成本。如使用的电缆附件不合格、不配套、偷工减料等生产出的产品不达标不合格，最终严重影响电缆的正常使用，容易发生故障。
2.2电缆绝缘劣化
引起电缆绝缘劣化的原因有很多。当电缆负荷过重引起发热，温度超过电缆材料的允许温度时会产生氧化分解等化学反应，反应生成物由于电离作用使电缆绝缘电阻和耐压性能下降。电晕放电会侵蚀绝缘，使电缆绝缘的耐电强度下降并逐渐发展为树枝状放电。较恶劣的电缆运行环境也会对电缆造成损坏，其形态是溶胀、溶解、龟裂。
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2.3外力损伤
外力损伤造成的电缆故障存在多方面原因，例如电缆在运输及安装过程发生弯折碰撞；在地下电缆附近有正在进行开挖的工程；电缆没有铺设在有保护作用的管道内而是直接埋在深度不够的地下，因此受到车辆碾压、地面下陷等的作用使电缆扭曲变形。
2.4长期过负荷运行
不同电压等级电缆所承受的负荷能力不同，如果负荷过重超过电缆的承受能力那么电缆就会过热，长期运行可能会损坏绝缘层甚至起火。
3高压输电线路故障定位技术及应用
在输电线路产生故障时，线路当中通常会有动态性的暂态电压行波以及电流行波，这些暂态行波中通常主要有故障距离以及方向等故障信息。和阻抗法相比，行波故障定位方式不会受到过渡电阻以及系统振荡对其产生的影响，采用行波实施故障定位现阶段受到广泛的应用。
同时传统当中采用的双端输电线路已经被逐渐淘汰，对于T型线路来讲，其有着节约投资以及输送功率大等特点。这种输电线路在相应的电压等级当中应用逐渐普遍，国内外一些对T型线路故障定位的算法也在不断增大。下面主要就对其进行详细的分析和探讨。
3.1 输电线路故障分析法
故障分析法是在阻抗法原理的基础上扩展改进而来的，借助的工具主要为故障录波器，在实际工程中应用广泛。输电线路发生故障时，线路观测点的电压电流均为包含故障距离在内的多参数函数，利用故障时记录的多组测量点电压电流数据，代入分析得到的故障距离函数表达式中即可计算出故障距离等多个未知参数。阻抗法原理简单，易于操作，但受到过度阻抗、系统线路参数、电压电流变换器等因素的影响，测量结果误差较大，而随着故障录波器的广泛应用，研究人员逐渐利用录波器记录的数据减小误差，常用方法有解微分方程法、故障电流相位修正法、对称分量法、解二次方程法。根据故障时输电线路上电压分布的规律发现不同时刻的电压差值在故障点处最小，并构造了关于故障距离与线路电压的测距函数，通过求解测距函数的最小值来确定故障位置。为了消除线路参数对测距结果的影响，采用分布参数线路模型，定义了关于线路电压和距离的相位法、幅值法定位函数。为了消除过渡阻抗对测距结果的影响，采用解微分方程的方法，将故障后故障点之后的系统简化为电阻与电感串联的形式，并把此电感、电阻与故障距离、过渡电阻作为微分方程的四个参数进行求解。这种方法对于阻值不变的高阻故障测距结果误差有较好的改善，但没有考虑到阻值快速变化的故障。故障分析测距法大多针对某一类故障情况具有良好的测距能力，但是在应用中需要根据实际故障情况从数量巨大的测距方法中选出合适的一种方法才能获得准确的测距结果。
3.2 故障智能测距
随着研究人员对测距方法的不断探索，人工智能理论也越来越多的被应用到输电线路故障测距中。常用的方法有神经网络，专家系统，模糊理论等。在应用时，大多把故障分析法与智能测距算法结合起来，用智能算法求解方程参数，或根据故障信息得出故障信号与故障点之间的位置映射函数。是把故障分析法与智能算法结合在一起，在利用故障微分方程求解故障距离时采用蚁群算法，减小测距误差。根据小波分析法提取出故障信号，神经网络算法的特点把故障后的暂态信息与故障点位置做映射，根据大量的训练样本拟合出最符合实际情况的故障位置函数。提出利用神经网络（ANN）来实现故障测距，采用线路一端工频量输入神经网络，完成故障测距的任务。但采用智能算法求解故障距离时，由于故障后电气量系统参数、故障阻抗、故障距离、负荷电流、输电线路参数变化等各种因素的影响，需要数量庞大的训练样本才能求出较为准确的故障距离，因此把智能测距应用于输电线路故障定位还有许多问题需要解决。
结束语：
总之，在T型输电线路当中，对于上述相关状况实施仿真分析，以此可以看出，在应用TT变换当中输电线路行波故障定位方式能够很好地对故障分支合理判断，并且将其故障及时定位，有着很好的准确性，因此在实际的应用中可以大力推广。
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论文作者:柯池霏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/9
标签：故障论文; 线路论文; 电缆论文; 电压论文; 距离论文; 算法论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第36期论文;