摘要：电能作为重要能源在社会发展过程中发挥的作用越来越大，而其自身规模在扩大的同时，系统复杂性也在增加。受到各种因素影响，线路在运行过程中会出现各类型故障。本文主要对高压直流输电线路故障定位技术及应用进行了分析研究。
关键词：输电线路；线路故障；定位技术
引言
我国的智能诊断系统和相关技术在现代的高压直流输电线路的保护中发挥着非常重要的作用。其可以对故障进行准确的定位和评价，而且其智能化水平也得到了很好的提高，可以保证高压直流输电线路的正常运行。
1高压直流输电线路故障的基本情况
1.1雷击导致的故障
500kV输电线路属于高压线路范畴，架设区域环境通常比较复杂，受到外部自然环境地条件影响较大，如暴雨或者是雷击。尤其是前者，导致线路故障的概率非常大。雷击所导致的故障常见有跳闸，对用户的正常使用造成影响。通过对相关故障进行总结，雷击所导致的故障是最常见的，但同时也是造成影响最严重的。对于此问题，防范工作有一定难度。由于线路自身所处环境条件复杂，受到外部天气因素的影响中难以避免，而在环境恶劣的区域内，防雷工作开展难度更大。
1.2闪污故障
闪污故障也是由于其所处的环境导致的。线路某些区域受到严重的污染，其表层会受到污染物侵蚀。如果未能将绝缘了表层的污染物体进行干净，闪污故障出现的可能性就会增大。闪污通常会导致跳闸。出现该故障的原因一方面是外部因素所导致的。另一方面则是线路自身质量存在问题。比如，绝缘子质量比较差，在污染严重区域内。污染物得不到清理，其绝缘性能就会下降，当遇到风雨时就可能会出现闪污故障。
1.3风偏放电
该类型故障也是线路运行过程中的常见故障，特别在是大风与暴雨天气下，该类故障出现的可能性会被放大。导致的结果就是线路跳闸。该问题出现的原因是，线路受到风力作用影响会出现剧烈晃动，从而偏离初始位置。如果线路间隔距离缩小到一定范围时，线路就会跳闸或者是出现短路现象。该类型问题在沿海城市较为普遍，尤其是台风路线较为固定的城市。
1.4其他类型的故障
电网在运行过程中会受到多方面因素的影响，因此其故障类型也不同。比如，线路下方有树林，树木在生长过程中与线路接触，并受到如大风，雷电作用，就可能导致事故。随着城市规划扩大，建筑也在向着高层化方向发展，而原有的线路区域由于开发工作，导致其规划失去作用，某些建筑在建设时，并未考虑到与线路二者间的关系。对线路造成了威胁。工程施工过程中，操作失误也可能会对线路造成影响，从而导致故障发生。最后一点是线路自身存在隐患，自身隐患背后的原因非常复杂，施工时未能依据设计标准，施工的工艺存在问题，或者是线路自身质量存在问题，在运行过程中，受到某些条件的作用，故障由此发生。
2高压直流输电线路故障定位技术及应用
2.1小波变换
小波变换是近20多年来兴起的一种新的信号分析处理技术，它是针对传统的傅里叶分析与其后的短时傅里叶分析的不足而提出来的。小波是有效延伸范围有限且可伸缩的衰减振荡函数，小波变换的本质是计算被分析信号波形与小波波形的局部相似程度，也就是分析信号在不同位置处的特点不同的局部行为，这正是故障测距所需进行的工作，所以小波变换在故障测距中得到了广泛的应用。
小波变换具有良好的时频局部化特性，能够同时从时域和频域描述奇异信号的每个细节，是一种时间窗和频率窗都可以根据信号的具体形态来动态调整的信号分析方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该时频局部化分析方法为：在低频部分采用较高的频率分辨率和较低的时间分辨率；在高频部分采用较高的时间分辨率和较低的频率分辨率。这一特点决定了小波变换对信号的奇异点非常敏感，适用于时变非平稳信号的检测与分析。小波种类繁多，包括基本小波、连续小波、二进小波、小波框架、Riesz小波、正交小波、半正交小波、双正交小波等，不同小波分别适合于不同用途。对于具体的问题，需依据其特征并结合各小波的特性找到合适的小波，且应选择合适尺度以达到理想的效果。因此，选择合适的小波和合适的分析尺度是成功应用小波变换的关键之一。
2.2数学形态法
作为非线性分析法，数学形态法在检测滤波和信号突变点时更具优势。在实际应用中，数学形态法的表现形式多样，主要有以下2种：①故障线路辨识测距法，其是运用数学形态学来多分辨形态梯度处理故障的暂态电压行波。应用表明，这一快速行波波头检测方法的测距精度较高以及对噪音的鲁棒性较好。②多尺度滤波算法，其是运用数学形态学来保护行波及准确识别行波波头。总之，基于数学形态学的高压直流输电线路故障定位方法既可准确区分故障与非故障线路，又可准确定位故障，同时运用数学形态学来对双向电压行波浪涌进行变换分离，既可得到暂态行波突变点的相应时刻，又可提高抗干扰性。但在形态运算中，数学形态学的运算结果取决于结构元素的大小和形态，则在选择结构元素时，应将干扰信号、原始信号及需保持图形的实际要求等考虑其中。
2.3希尔伯特-黄变换法
非线性负载的广泛应用给电力系统带来大量的谐波，引起电流畸变，导致元件过热、设备故障、保护误动作、测量设备出错等。而间谐波可能出现在电力系统频谱的任何位置，加剧了电压畸变、电流畸变、热损失及电压闪变。目前分析谐波、间谐波的主要采用傅立叶变换（FFT）和小波变换（WT）法。傅里叶变换是信号处理的传统方法，但有两个关键限制：平稳和线性度，即该系统必须是线性的，信号必须是静止的，但是大部分的信号不满足上述限制条件。在上述情况下，信号不应包含间谐波，否则会发生频谱泄漏，而且产生FFT错误。小波分析在检测、局部抗干扰方面有显著的优势，但它是非自适应的，即一旦小波母函数给出，将必须使用它来分析所有数据，会引发许多不确定性。希尔伯特黄变换（HHT）适用于非线性、非平稳的数据分析，它可以解决上述方法的约束，可以自适应地根据信号本身分解。同时，对于谐波和间谐波而言，HHT可以分解信号本身，并且自动、准确地实现谐波和间谐波模式分析。1998年，黄博士在美国宇航局提出了一种新的信号处理算法：HHT。它已被证明是分析非平稳和非线性信号的有力工具，并在各个领域科学中得到应用。HHT的重要组成部分是EMD。任何数据使用EMD可以分解成几个固有模态函数（IMF分量），从这些IMF便获得其瞬时频率。
2.4红外检测的方法
利用红外检测技术进行检测时，一般会先利用红外热像仪全面地扫描所有应该测量的部位，通过扫描快速地找出热态出现异常的位置，接着将重点检测的线路以及出现异常的部位进行精确地测温，同时获得热谱图，再利用相关的分析软件对其进行详细的分析，从而确定其故障的性质，并提出有效地处理方案，向上报告诊断结果以及出现异常的热谱图。根据不同的检测对象来选择不同的环境温度的参照物。在整个过程中，工作人员必须使用同一台仪器对需要测量的线路的发热点、正常相的对应点以及环境温度参照物的温度值进行测量。当进行同类比较时，必须保持测量仪器和各对应点之间的距离和方位的一致性。除此之外，应该从不同的方向来进行测量，从而得到最热点的温度值，并且将出现异常线路的实际发热相和负荷电流、正常相、环境温度参照物的温度值详细地记录下来。
结束语
综上所述，关于对高压直流输电线路的跳闸故障进行诊断时，主要是对故障进行定位、原因分析和故障评价。我国的智能诊断系统和相关技术在现代的高压直流输电线路的保护中发挥着非常重要的作用。其可以对故障进行准确的定位和评价，而且其智能化水平也得到了很好的提高，可以保证高压直流输电线路的正常运行。
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论文作者:肖东明,赵志刚,李俭,吴涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/16
标签：故障论文; 线路论文; 小波论文; 信号论文; 谐波论文; 高压论文; 形态论文; 《电力设备》2017年第28期论文;