高压架空输电线路的故障测距方法

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　　摘 要：随着我国的基础建设的不断完善，我国的高压输电网设施也有很多的建设，但是在高速发展的同时高压输电网也出现了一系列的故障。结合实际情况，针对高压输电线路故障原因、方法以及差别进行了分析，可为以后的高压输电线路故障测距提供一些参考意见。
　　关键词：高压架空;输电线路;故障测距
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.091
　　0 引言
　　 随着我国的经济实力的提高，基础建设也越来越多，其中电力能源的运输方法主要采用的是架空线路，因此，架空线路的故障也就随之增多，影响电力系统的运转。并且，架空输电线路分布的地域广且地形复杂，所以极易出现故障，一旦出现了故障，若是采用逐条排查，不仅工作量大、耗时长、效率也低，若是故障不及时排除，容易引起一系列的反应。所以，采用有效的线路故障排除方法十分有必要，能有效的保障电力系统正常的运转。
　　1 高压架空输电线路的故障分析
　　 高压架空输电线路的故障主要分为单相短路故障和双相短路故障两种，其中单相短路故障的发生频率最高，达到65%以上，在所有的电力路线故障中，三相短路故障发生频率最低，大约是5%，这种故障一旦发生就会给整个输电线路系统造成极为严重的影响，例如烧毁电力元件。一旦没有及时排除故障，就会给社会经济带来不可挽回的损失。线路故障产生的原因主要是由于绝缘子被外力击穿导致故障。
　　2 高压架空输电线路的故障测距方法
　　 针对高压架空输电线路，故障类型主要分为单相接地故障、相向接触故障、两相短路接触故障，故障测距方法主要有以下几种。
　　2.1 阻抗法
　　2.1.1 单相数据的测距方法
　　 这种方法主要是利用线路一端相关的电压、电流的数据信息以及相关信号为基础数据计算故障距离，在计算的过程中要保障计算结果的一般性，将输电线路假设成均匀材质，线路的参考数据也恒定不变，然后利用上面的相关数据进行计算测距，计算方法还可以细分为解一次方程、解二次方程组、零序电流相位修正法、零序电流幅值修正法、故障分析法、微分方程等，还有就是在微分方程的基础上的电流相位修正法和分布参数模型基础上的测距算法，此外还有的方法是高阻接地故障测距计算方法等其他的故障测距方法。
　　 在单端数据测距计算的分析中，其中还存在着一些问题需要解决，首先是线路的电阻的变化和受端系统的阻抗变化都会对故障测距的准确性造成影响，而这个因素还不能得到有效地解决。其次就是计算方法是在一个理想的状态下进行的，而实际的情况和计算下的理想情况会有一些差异，影响测距的准确性。最后就是计算方法中存在迭代法的收敛性问题和假根问题，需要对计算的结果进行进一步的判断。
　　2.1.2 双端数据测距方法
　　 双端数据的测距方法的基本方法有以下几点，首先是通过集中参数的故障测距方法主要有相量法和微分方程法两种，其次就是基于分布参数的故障测距方法，最后就是双端数据的不同步的处理方法。在这个测距方法中也存在着一些问题，虽然说利用线路两端的数据不会出现原理性的误差，可以将短路过渡电阻的影响完美解决，在线路参数和采样数据的准确性上可以测出精确的故障距离，但是，双端测距法存在一个问题，他需要使用到通讯技术，和GPS提供同步时钟，一旦两端的数据没有做到同步就会使测距精度不准。
　　2.2 行波法
　　 行波法也是一种常规的电路故障测距方法，他所采用的原理就是利用行波的传输速率，当电路发生故障后就会产生一种行波向电路的两端产送，行波的传输速率不亚于光速，我们就是通过测量因故障而改变的行波在线路上的传送所需时间，进行计算输电线路的故障距离，利用行波计算故障距离方法的精度不会因为线路的不同、故障线路的电阻和两端系统而受到影响。
　　2.2.1 行波法种类
　　 行波法的测距故障的装置种类主要分为A、B、C三种，A型和B型的计算方法都利用到了行波的传播过程，其中A型测距装置的工作原理是利用故障线路产生的行波从测量点传播到故障点的一个来回所需要的时间以及行波的传播速度进行确定故障点的距离计算。B型装置的工作原理是利用故障点产生的行波传递到两端的测量点的时间差进行确定故障点的位置。最后就是C型故障测距装置，这种测距装置的工作原理是在故障发生后，装置产生一种高频或者是直流脉冲，根据脉冲从装置到故障点的时间进行计算，从而精确判断故障点的位置。A、B、C三种的测量方法中，A和C都是利用单程的测量方法测量故障位置，B种测量方法则是采用的是双向的测量方法进行判断故障的位置。
　　2.2.2 行波信号检测方法
　　 利用行波的故障距离测量的方法中，主要的技术是行波的检测，如果行波的检测数据不够精确，将会直接影响故障距离测量的准确性，所以说，行波的检测技术很关键，而主要的行波检测技术有以下几种，分别是求导法、相关法、主频率法、滤波器匹配法以及小波变换法。求导法的计算原理是依照监测点测出的行波的一阶或二阶的导数與所规定的阈值进行对比，根据是否超过设定的阈值来判断行波是否达到了母线值的一种方法。而相关法的计算方法的依据是故障点的正向行波与反向行波的极性是相似的，所以这两个信号的相关性是非常强的。主频率法的测量依据是行波频率的最强分量进行判断故障距离。滤波器匹配法的原理是建立在相关性上的，利用高频滤波器的装置使行波的叠加效果不好，提高计算的准确性。至于其他的方法都或多或少的与故障点产生行波有些关系，在此就不一一赘述了。
　　2.2.3 行波法的缺点
　　 如果想通过行波法的测量方法获得高精确的测量距离，还需要解决以下几个问题，首先是故障产生的行波无法确定，并且故障具有随机性，若果故障是发生在电压为零的时刻，测试就无法确定故障的位。其次就是线路上还存在这许多的干扰波，其波的特性与故障产生的波的特性很相似，所以对行波的检测存在问题，影响故障位置的精确判断、最后就是行波信号的获取有一定的难度，目前行波测距中的电压互感器的截止频率低，不能够传变暂态行波信号。
　　3 结语
　　 高压架空输电线路的故障位置的精确判断是利用测距技术保障了输电网络的安全，也是经济得以稳定运行的保证。就现有技术的优缺点的分析可知，都需要技术的进一步的改善。
　　参考文献：
　　[1]周鹏.含串补装置的高压输电线路故障测距方法研究[D].中国矿业大学，2018.
　　[2]管永丽.电缆一架空线混合线路故障测距方法的研究[D].东南大学，2017.
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