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摘要：经济的发展，促进人们用电需求的增多，输电线路，是我国电网系统中的一个重要的组成部分。输电线路承载着输送电能的重要任务，由于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。本文就66kV输电线路故障定位技术展开探讨。
关键词：66kV输电线路；故障；定位技术；阻抗法
引言
输电线路是电力系统的命脉，担负着传送电能的重任，也是电力系统中最容易发生故障的元件。如果在高压直流输电线路发生故障后，能快速、准确地排除故障，不但能提高电力系统运行的可靠性，而且可以减少因为停电而造成的巨大损失。因此，准确可靠的故障测距技术对提高输电线路运行的可靠性，减少因停电造成的综合损失，减轻人工巡线的劳动强度具有重要的意义。
166kV输电线路故障定位技术的作用
第一， 利用SCADA技术和移动通信网络技术构成的故障定位系统，当输电线路中发生故障时，此系统可以快速检测出发生故障的位置，并在相应监控主站上显示发生故障的种类和时间，并进行报警，同时把故障相关信息第一时间传输到操作人员的移动终端设备上，可以很大程度上缩短故障维修的时间和停电时间，降低故障造成的损失。第二，能够帮助故障维修人员对故障进行科学合理的分析，并制定相应的故障维修方案和预防故障再次发生的措施。第三，对输电线路中发生的瞬时故障，可以及时提醒维修人员该线路中存在的薄弱点，进行行之有效的防护，避免发生更大的故障。这一方面可以降低输电线路中故障维护的费用，另一方面一旦输电线路中发生故障，就可以第一时间对相应的故障进行分析，并找到故障发生的原因和具体位置，提高故障处理的效率，保障66kV输电线路安全、可靠地运行。
2输电线路故障定位的分析现状
据分析统计，输电线路具有距离长且需跨越不同地形与气候区域特点，这就导致其所处的运行条件恶劣，易发生故障，且故障巡线工作的开展难度大。此运行情况下，会在很大程度上影响永久性故障的恢复时间。继电保护技术的发展，使得线路故障切除的时间大幅缩短，虽降低线路运行过程的损伤问题，但局部绝缘缺陷因明显破坏痕迹，其故障点定位问题更没有得到有效的解决。目前，输电线路的故障定位原理单一，均采用行波原理，难以应对运行条件复杂的故障点定位需求。线路大多设置较长，具有明显的分布参数特性，故障定位人员需要采用分布参数模型来保证故障点定位的精度。相关人员应从结合输电线路的实际运行情况对现有的故障定位分析方法进行优化，以提高输电线路工程建设使用的安全可靠性。
366kV输电线路故障定位技术
3.1阻抗法故障定位技术
阻抗法故障定位法是输电线路故障定位的一种重要方法，其理论原理如下图所示
当离母线M处L公里的F点发生故障时，其故障点的接地电阻为Rf，在母线M处检测获得的电压与电流之间的关系为： 
两侧的故障电流和为： 
M一端测得的阻抗为： 
在阻抗法的具体应用时，通过测得输电线路发生故障时的电流与电压量，利用上述原理得到输电线路故障回路的阻抗，再根据输电线路的长度与阻抗成正比的关系，通过代数法或微分方程法来进行故障点的距离测算。代数法是利用线路发生故障时的工频电压和电流量进行分析计算，从而得到故障点的距离，微分方程法则是根据三相输电线路的微分方程来计算分析故障点的位置的。许多专家学者对基于阻抗法的定位技术提出了非常多种类的优化和改良理论，并以此建立了许多输电线路故障定位算法，在此不多赘述。
3.2SCADA技术
SCADA技术是数据采集技术和监视控制系统的简称，该技术是以计算机为基础的DCS和电气自动化监控系统，是输电线路中EMS系统的主要技术，具有信息完整、效率高、能快速诊断出线路故障位置的优势，也是目前我国输电线路中电力调度的主要技术，具有无可替代的作用。
3.3行波法故障定位技术
由于测距过程中，精度和可靠性在理论上可以不会收到线路类型、故障类型、故障电阻等因素的影响，行波测距法以其独特的性质应运而生。随着微电子技术和行波理论研究领域的不断进步，特别是GPS定位系统的卫星通讯设备以及小波理论的发展，为行波测距法的实施创造了重要的条件，行波测距法得到了巨大的发展。行波测距法目前可以分为A-F共六种方法，其中A、C、D三种类型的方法应用的比较普遍。A型行波测距法是基于单端定位测距的，故障点在发生故障时会产生行波，这组行波传播到测量点后，又由测量点母线发射的行波传向故障点，而又会在故障点处发生反射，重新回到测量点，根据在此过程中测量到的时间t和波速v就可以根据公式 
确定故障点的距离X；C型的行波测距法也是一种基于单端定位的方法，在输电线路发生故障时，定位装置在线路的开始的一段注入高电压高频率的脉冲电波，根据这组电波从注入点到故障位置的往返时间t和电波的速度v就可以确定故障位置X；D型故障测距法则是一种基于双端行波测距的方法，这种方法，通过检测输电线路发生故障是产生的初始行波的波头到达的时间，利用行波到达输电线路两端所经过的时间之间的差值，就可以对故障进行定位，这种方法可以充分利用目前先进的全球定位系统GPS时钟接收模块，实现两端时间同步，从而精确的进行故障距离定位。其计算方法如下：
其中Xm是输电线路m端到故障点的距离，tm是故障初始行波波头到达m端tn故障初始行波波头到达n端的时刻。在实际应用过程中，单端行波法类型的定位方法，是利用注入的信号波速已知的情况下，通过故障点产生的初始行波及其反射波到达检测装置点的时间差来进行故障点的故障定位，双端行波法则是利用故障点到两端检测点的时间差来进行故障定位的，行波法实现起来比较依赖设备，但是更为简单精确。
3.4传感器技术
无论是波形法还是故障分析法，在输电线路故障定位时都需要获得相应的信号，此时就需要用到传感器技术和互感器技术对故障数据进行采集，从而达到定位故障的目的。但传感器和互感器在具体应用过程中，会产生较大的误差，从而影响故障定位的准确性。可以把电压互感器和电容结合在获取行波信号上，则可以有效获得故障点的暂态信号，但此种方式会增加系统输电线路的安全隐患，对相关技术有很高的要求。
结语
66kV输电线路中应用故障定位技术，不但能缩短故障抢修的时间和停电时间，而且还能保证输电线路持续稳定的运行。我国对输电线路故障的研究已近50年，取得了累累硕果，但无论是行波法故障定位技术还是数字化建模定位技术，都有一定的局限性。而故障录波法定位技术和其他定位技术相比具有明显的优势，值得大范围推广应用。单一的故障定位方法难免具有局限性，因此，在实际操作中，要结合更多智能化输电线路故障定位技术，才能保证故障定位的准确性。
参考文献：
[1]张云柯，李博通，李斌，等.超高压输电线路直流融冰过程中接地故障定位技术[J].电力系统自动化，2017，41（20）：105-111.
论文作者:程鹏
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/9
标签：故障论文; 线路论文; 技术论文; 发生论文; 输电线论文; 阻抗论文; 时间论文; 《建筑模拟》2018年第30期论文;