国网山西省电力公司阳泉供电公司 山西省阳泉市 045000
摘要：高压直流输电线路的故障检测定位工作，应从已经开展的故障检测定位工作情况入手，即明确行波故障检测定位与故障分析法运用过程存在的问题基础上，采取最具效用的措施方法，来强化故障点定位工作开展的效率。只有这样，才能使直流输电线路工程的建设优势充分发挥出来。
关键词：高压直流输电线路；故障检测定位技术；应用
引言
直流输电具有长距离“点对点”输电的特点，且跨越地区的地形地貌、环境气候差别很大，造成了直流输电线路的运行环境相较于交流线路更为复杂，是直流输电系统中故障率最高的部分，其故障形式主要是雷击、污秽、树枝等因素导致的接地和闪络，且90％以上为瞬时性故障。直流输电线路保护装置检测到故障后启动，到达定值后向控制系统发出故障重启命令，测距装置则利用故障后至重启前这段时间的数据进行故障检测定位。
1高压直流输电线路概述
与交流输电系统比较，直流输电具有长距离送电、大输送容量、功率易调节、电网交互方便、线路走廊窄等优势。高压直流输电（HVDC）系统包括交流部分、换流器、直流输电线路。然而，直流输电线路是直流系统故障率相对较高的部分，据不完全统计分析,有将近一半的输电线路故障由直流控制系统响应动作，造成直流闭锁，引起不必要的停运，造成巨大的经济损失。高压直流输电（HVDC）是电力系统中十分重要的组成部分，它的稳定运行影响着整个电网的可靠性。因此，提高直流输电线路继电保护性能，对于提高电力系统安全性具有关键性作用。为准确、快速找到故障位置，排除故障，加快恢复线路正常供电，减少因停电造成的不必要的经济损失，通过对高压直流输电线路故障检测定位技术进行研究分析是十分有必要的。下面简单介绍目前直流输电线路故障检测定位中常用的两种检测手段现状：行波故障检测定位和故障分析法。
1.1直流输电线路行波故障检测定位
行波故障检测定位的工作原理是：通过识别波头、标记波头起始时刻来实现故障检测定位的。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。并且在实际电网应用中，通常将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。如ABB、西门子以及中科院行波的测距装置。相对而言，行波法测距具有较高的准确性和可靠性，在理论上不受故障电阻、线路类型、故障电及两侧系统的影响。但现有的行波法对采集率要求较高，定位原理单一，而且在高阻情况下不能实现故障检测定位、可靠性差。
1.2直流输电线路故障分析法
故障检测定位故障分析法的具体工作原理是依据电力系统有关参数和所采集测量得的电压、电流信号，通过分析计算，求出故障位置的距离。相对行波法，故障分析法对采集率要求低，可靠性较高，但受具体线路参数采样精度的影响，且定位精度低于行波原理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2高压直流输电线路的故障检测定位技术的应用
2.1独立分析法
作为一种盲源分离方法，独立分量法在实际应用中具有如下特点：①鉴于独立分析法对目标和环境的要求较低，则在提取特征、识别语音等方面表现出可观的应用价值；②运用FastICA算法来分离多通道传感器提供的直流电流与电压信号的盲源，可恢复经去噪处理的系统故障源信号，如此便可提取出故障的特征；③运用FastICA算法来处理直流线路故障电流信号，可将电流特征信号分离，可测出行波波头的初始值及第二个行波波头何时抵达测量点，可判定极性关系，并最终完成故障测距。但需注意的是，独立分量法受限于如下条件，即源信号间应保持相互独立关系，且高斯信号至多有一个。
2.2故障分析法
相对行波法，故障分析法具有简单易行，且可借助现有的故障录波器实现测距目的的优点。并且，直流线路故障分析法也同样分为单端量法和双端量法。单端量法仅利用本侧信息，便于实现和操作，但一般难以消除对侧系统及故障点过渡电阻的影响。而双端量法克服了原理上受过渡电阻和对侧系统问题的影响，但必须借助通信技术获取对侧的数据信息，存在计算量多以及数据同步性等问题。下面结合具体案例进行说明。
【案例1】
申请号：CN201110418208
发明名称：一种利用直流滤波器电流的高压直流输电全
线速动保护方法
案情介绍：本申请权利要求1要求保护一种利用直流滤波器电流的高压直流输电线路全线速动保护方法，高压输电线路包括直流输电线路及其两端的换流站，换流站包括一直流滤波器环节；其特征在于：步骤一，从本极直流滤波器环节的互感器中获得电气量信号；步骤二，根据上述信号中的电流计算单位时间内的电流突变，大于起动门槛值时，执行步骤三；步骤三，利用数字滤波器对从步骤一中获得的电气量信号进行滤波，获得特定频率电气量；步骤四，计算所述特定频率电气量的幅值；步骤五，比较特定频率电气量的幅值与设定门槛值的大小，当大于设定门槛值时，判定为区内故障；当小于设定门槛值时，判定为区外故障。
本发明具有以下有益效果：①本方法采用单端电气量作为判据的原始信息，仅需提取直流输电线路的单端特定频率点或特定频率带的电气量即可实现区内、外故障的判别。与利用双端电气量的保护相比，不受通信通道的影响可靠性高、动作速度快；②本发明是基于直流输电线路区内、外故障时直流滤波环节阻抗特性差异，提出直流输电线路单端量保护方法，构造的继电保护理论完备、选择性好、灵敏度高。
2.3行波法
目前行波法在实际应用中受到诸多因素的限制，如：1）提高暂态行波分量提取的准确度；2）正确识别与标定故障点的反射波；3）提高标定故障初始行波到达时刻的精准性；4）确定行波的速度。上述问题需要进一步解决，下面结合具体案例进行说明。
【案例2】
申请号：CN200910038077
发明名称：直流输电线路双端非同步且参数自适应的故
障测距时域法
案情介绍：直流输电线路双端非同步且参数自适应的故障测距时域方法包括：以采样频率fs采集极I、极II直流线路两端M、N的电压、电流瞬时值，转换成M、N两端的线模电压、线模电流；确定数据时窗的具体范围，采用小波多尺度法分解对数据时窗内的线模电压行波信号进行分层，并且计算各个层的频率含量，从而得到故障分析信号中最佳的频带信号；建立故障时域观测方程；建立行波特性方程；求取线模电压行波信号的模极大值时刻，并且将其确定作为故障初始线模电压行波到达直流线路M端和N端的时刻；建立包含实际待观测量的双端不同步故障时域优化方程。本发明的直流输电线路双端非同步且参数自适应的故障测距时域方法，利用行波特性，实现无需同步时钟的双端非同步且线路参数自适应的直流输电线路故障测距，并且具有较高的过渡电阻耐受能力以及准确性和可靠性。
结语
通过结合典型专利比较了两种不同的关键技术在高压直流输电（HVDC）线路故障检测定位的具体应用，两种不同的关键技术各有利弊，并且具体选用何种技术实现高压直流输电（HVDC）线路故障检测定位是本领域技术人员根据实际应用需要而灵活选择的。
参考文献：
［1］刘诚斌．关于高压直流输电线路的故障定位分析［J］．科技视界，2015（14）：249．
［2］廖凯，何正友，李小鹏．基于行波固有频率的高压直流输电线路故障定位［J］．电力系统自动化，2013，37（3）：104－109．
［3］宋国兵，蔡新雷，高淑萍，等．高压直流输电线路故障定位研究综述［J］．电力系统保护与控制，2012，40（5）：133－137＋147．
论文作者:邰旭辉1,郭瑞祥2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/24
标签：故障论文; 线路论文; 高压论文; 信号论文; 电流论文; 分析法论文; 时域论文; 《防护工程》2018年第27期论文;