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摘要：高压直流输电因其自身具有诸多优点，因而在许多高电压、大容量及远距离的输电工程中得到了广泛的应用。实际运行经验表明，高压直流输电线路在实际运行中难免出现故障的情况，高压直流输电线路在运行中的故障将直接影响电力服务质量。所以为了促进其作用的发挥，必须切实加强高压直流输电线路维护工作，重视直流输电线路故障定位的研究，才能更准确、快速地定位并排除故障，从而为广大电力客户提供更加优质的服务。
关键词：高压直流；输电线路；故障定位
1分析加强高压直流输电线路故障定位的必要性
近年来，传统交流输电的技术性和经济性的不足正在不断的体现出来。而高压直流输电线路不仅自身的杆塔结构较为简单，而且线路的成本较低和能耗较小，在输送容量上没有限制，能实现跨区域非同步联网，因而能有效满足高电压、大容量以及远距离的输电工程的应用。实际运行中，直流输电线路经常会发生故障，故障一旦发生后，就需要准确迅速的将故障排除，最大限度地降低由于停电导致的损失。而这就需要加强对其故障的定位，才能准确、迅速地定位并排除故障，保证直流输电工程可靠运行的同时降低损失，促进电力服务水平的提升，同时也有利于降低巡线工作强度。因而加强高压直流输电线路故障定位就显得尤为必要。
2高压直流输电线路的几种常见故障
两端直流输电工程直流输电线路距离较远，通常达到一千多公里，受直流输电线路本身及其环境因素干扰，线路故障屡屡发生。一般上，直流输电线路发生故障与以下几项因素有关：第一，雷击故障。直流输电线路具备的电压极性并非相同，加之“异性相吸、同性相斥”，因而，一旦两个极位列同一位置，这两个极同时遭受雷击的可能概率非常高。在直流输电线路遭受雷击过程中，持续时间较短，以至于直流电压上下波动，一旦电压值越过雷击处绝缘所能承受的限值，直流输电线路产生故障的概率是百分之九十以上。第二，对地闪络故障。该故障出现，需要符合一定的条件。高压直流输电线路里涵盖了许多配有相应的绝缘的杆塔，加之高压直流输电线路直接与空气接触，杆塔的绝缘将会受到干扰。当干扰过大时，地闪络现象就可能会发生。第三，高阻接地、直流线路断线等。
3高压直流输电线路故障定位方法的特点
3.1小波变换法
小波变换具有良好的时频局部化性能，能在任一小的时间段内给出行波信号在该时刻的频率信息，因而能够快速准确地抓住行波波头。（1）利用小波变换技术来提取故障行波的故障特征，并消除行波色散对测距精度的影响，但是需要根据行波的特点选取合适的小波基以及合适的分解尺度；（2）利用小波变换提取高频暂态信号可准确找出故障极线路，识别出故障极电流初始行波波头，并利用小波变换的模极大值来实现双端行波故障定位， 应用于单极和双极 HVDC 输电线路；(3)基于小波变换的高压直流输电线路故障定位原理。但是，小波变换需考虑小波基的种类、信号的采样率、分解尺度、数据窗口较宽、在运算中会用到积分运算等问题，所以自身不具有自适应性。
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3.2直流输电线路行波故障定位
在直流工程中长期以来人们已经接受行波故障定位作为直流输电线路故障定位的唯一方法。目前，运行中的直流输电线故障定位装置均采用行波原理。如西门子、ABB、中科院行波测距装置等。目前应用的直流输电线路行波故障测距基本原理分为 A、D 两种型式，其中 A 型为单端原理，D 型为双端原理。目前，在实际应用中往往将 D 型原理作为主要测距原理， 而将 A 型原理作为辅助测距原理。
现场运行经验表明，行波用于直流输电线路测距误差一般不超过 3 km。由于直流线路边界以及行波传播畸变的影响，单端行波测距原理难以自动给出正确的故障测距结果。而双端行波测距原理不受这些因素的影响，可以给出正确的故障测距结果。在实际应用中，应将双端原理作为一种主要测距原理，而将单端原理作为一种辅助测距原理。
众所周知，行波故障定位是依靠识别波头、标定波头起始时刻来实现故障定位的。波头的识别与标定工作，对人员素质有较高要求、难以实现自动化。当存在过渡电阻、行波波头幅值受到限制时，波头的起始点便更难准确标定，严重影响定位的精度和可靠性。随着过渡电阻的继续增大，行波故障定位法就会由于没有启动而无法定位故障，该现象在南方电网的直流运行中多次出现。直流线路首末端故障时行波测距会出现死区，且双端故障测距的准确性和可靠性依赖于GPS准确对时和正常的通信。另外，由于电磁波接近光速传播，1 μs即对应300 m误差，为了准确标定波头起始时刻、 提高定位精度， 必须采用高采样率设备。综上，现有的直流输电线路故障定位原理单一、仅依赖于行波法、对采样率要求高、高阻情况下无法实现故障定位、可靠性差。另外，存在波头识别和起始时刻标定问题，需要人员介入、难以实现自动化。
4直流输电线路故障定位研究的建议与设想
由于直流输电线路与交流输电线路并无本质区别，只是能量集中频带不同。理论上，交流线路的部分故障定位原理也适用于直流线路。直流系统故障暂态过程中含有大量的特征频率信号，可研究基于特征频率的故障定位原理。基于时域微分方程的故障定位方法，原理上不受非周期分量和各次谐波影响，可研究适用于直流输电线路的时域故障定位原理。另外，可研究直流线路故障定位中线路参数不精确及其频变特性问题、故障电弧特性问题的解决措施。充分利用直流输电线路故障特征，可构建多种故障定位原理，从而提高直流线路故障定位的可靠性和准确性。
5结论
综上所述，电力系统关系到电力运行，作为其中重要的元件之一，高压直流输电线路难免会出现故障问题。但是，由于高压直流输电线路故障定位涉及众多，因而在了解高压直流输电线路故障之后，选用合适的故障定位技术并实施应用，针对高压直流输电线路故障进行及时排除，才有利于电力系统整体运行发展。笔者对直流输电线路故障定位原理进行总结，在国内外研究现状的基础上，总结现有直流输电线路故障测距方法的优缺点，并且针对这些提出了自己的建议，希望进行进一步研究。
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论文作者:卢峰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/16
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