摘要：高压直流输电线路可以实现长距离输电，具有线路走廊窄等优点，输电线路是直流电力系统最容易出现故障的环节，故障查找存在着较大的难度。本文对高压直流输电线路的常见故障进行分析，并对故障测距方式和各自的优缺点进行探讨，对故障测距过程中存在的问题提出了解决对策。
关键词：高压直流输电；故障定位；行波测距
高压直流输电线路距离比较长，经常会横跨地质复杂的区域，输电线路发生故障的可能性较大。人工排查线路故障存在着较大的难度，一些瞬时性的故障无法发现，还会耗费大量的时间和精力，这就需要采用高压直流输电线路故障测距定位技术。在高压直流输电线路中发生故障，会在线路中产生行波，行波测距法不受到过渡电阻和电力系统运行方式的影呼，可以更为准确地获取到故障点的位置信息，组织人员对高压直流线路进行抢救，保证电力系统运行的安全性和可靠性。
1高压直流输电线路的常见故障分析
雷电袭击、污秽或枝木等因素的影响会使高压直流输电线路绝缘性能降低，从而使线路产生闪络，这是最为常见的高压直流输电线路故障。高压直流输电线路短路故障，可以从逆变侧来对其进行检测，会发现直流输线路电流与电压变小，如果从线路整体来进行检则，直流电流会有增长趋势，电压则会下降。输电线路在受到雷电袭击时，会体现出异性相吸和同性相斥的特性，这是由于线路两种电压极性不同，在极性不同的输电线路中，具有电云依次放电特点，直流电压会立即变大而又降低，在电压变大的瞬间会使输电线路某个部位绝缘受损，线路则会产生对地闪络现象，会对输电线路的安全性造成影响。同时，如果杆塔绝缘性能下降，也会导致输电线路对地闪络，这就要求及时中断电源，避免造成严重的输电线路故障，不能及时将电源断开，就会使熄弧的难度变大，输电线路电压的变化会使得线路产生放电现象，继而导致出现涌流，在持续的涌流波状态下会出输电线路产生高频暂态的电流。除了上述几种故障以外，还存在线路折断、高阻接地、交流碰线等故障，会直接影响到电力系统的稳定性，需要对故障现象进行分析，不断总结故障排除经验，采取有针对性的故障定位措施。
2高压直流输电线路故障定位
2.1故障测距方式
当前，高压直流输电线路故障定位多利用单端行波、双端行波测距技术，可以更好地了解输电线路故障分布参数，得到故障点和检测点间的传播时间。单端行波测距，是通过保护安装点一侧分量来对暂态行波进行计算，可以得到波头和故障位置点的反射时间差，公式为 ，l为故障位置与保护安装点相互间的距离，t1为故障电气分量的波头至测量点的时间，t2为波头至故障位置反射至测点时间，v是行波运行的速度。原来所采用的单端行波定位算法技术中，多采用匹配滤波器、主频计算、导数计算等方法，但频率较强的分量则会对故障距离准确性产生不利影响，主频计算可以减小行波主频率监测精度产生的不利影响，导数计算可把保护电气分量的行波导数和整定值用于判断行波是否已经到达母线部位，匹配滤波器可以实现对波头分量的分析，可以更好地提高距离测量的精度。
双端行波定位是根据故障行波到达到故障点位置的时间差来实现的，需要在高压输电线路两端都安装好测量装置，通过行波到达两个测量点的时刻来计算出故障的位置距离，这样可以不用区分故障点在两个测量装置的中间还是外侧，只需要简单的算法就可以实现，只需要利用好第一个行波到达测量装置的两侧时刻，但要尽量保持两个测量点时间的一致，否则会生测量误差。该测距技术对不同类型的故障定位都有着较高的精度，可以利用GPS导航技术来配合定位，可以提高定位测量工作的准确性。
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2.2方法的评估分析
对比两种行波测距方法发现，每个测量方式都有着优缺点，单测测量技术的成本较少，但采用双端测量持测试仪与GPS技术结合，要以建立专业的信道，有着很高的实时性。而单端测距技术不会受到时间因素的制约，但需要通过故障点反射或者折射波头以后才能得以准确的故障位置信息，测距的精准性是由定位精度决定的。双端测距误差在500米以内，已对达到了较高的定位精度，是当前应用效果最好的测距方式。从两种技术的原理角度进行分析，单端测距技术有着较多的缺陷，不能采用多线路结构来进行测距和数据处理，可能会存在着测量死区，双端技术可以建立起多回路线路结构，可以有效解决单端测距技术的缺陷，通过在母线侧获取到初始行波就可以清楚实际状态，分布电容和电弧不会对其产生影响，有着较高的可靠性，但需要保证两个测量端需要保持时间的一致，加入GPS模块会提高设备的成本，也会产生一定的误差。从特性电阻角度来看，变化点和行波折射情况比较复杂，但不会受到故障线路长度因素的影响，行波分量会以在相关的测量位置点中发生折射，再内折射至故障输电线路中，从而产生再次反射。测距误差会受到折射和反射波产生的影响，当出现波形混淆时会无法确定故障实际距离，这会使测距的精度降低，故障点的查找会变得更为困难。一般情况下，可以通过查找设计资料或实际测量来获取到高压直流输电线路的长度，但每种方式都有着不同的缺点，很难得以准确的长度参数，可以采用双端测距技术，要以对输是线路长度进行校核，这样可以更为准确地获取到故障位置点。
2.3问题与对策
单端或双端测距法都有着较高的测量速度，从理论角度来分年，测量数据不会受到接地电阻或故障参数的影响，可以达到较高的测量精度，但还存在着一些问题：1）行波定位会受到波速的影响而使精度变小，在开展行波定位时波头至故障点的时间无未能有效掌控，在进行实际的行波测距时需要充分结合好单端、双端测距的要求，在对波头进行分析时还应该先了解好实际情况，制定出切实有效的措施来处理好无法控制时间的问题，提高行波测距的精度。2）行波测距时如果没有将行波成功发送出去，就会导致出现故障检测失败的问题，应该在测距过程中严格遵守操作规范，按着要求开展行波测位工作。3）如果无法检测到行波波头，则无法进行有效的故障定位，需要先对波头的实际情况进行了解，再制定有效的测距方案来开展测距工作。在测距过程中如果存在问题，需要采用组织专业技术人员来分析原因，不断积累故障定位经验，对原有的行波测距模式进行优化改进。4）在对高压直流输电线路进行行波测距时，测量的精度与采样率有着紧密地联系，需要事先做好采样工作来提高测量精度。
3结语
高压直流输电线路时电压与电流波是相互独立的，在行波传播时遇到阻抗不连续点会出现反射和折射，但行波具有突变和不平稳特点，采用故障暂态单端或双端测距法都可以对故障进行定位，组织维修人员对直流输电线路进行修复，避免出现大范围停电事故，提高电力系统运行的可靠性、安全性。单端和双端测距法有着较高的故障定位速度，给电网维护人员带来很在的便利，在使用过程中应该严格按着操作规格，避免产生更大的测量误差，需要改进测量模式，提前做好采样工作，可以更好地保证故障测距精度。
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论文作者:贾明中
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8