电力系统输电线路故障测距研究方法
电力系统输电线路故障测距方法研究
摘要：本文首先全面地介绍了故障测距在国内外发展历程和研究现状。根据各测距算法采用的原理不同，将现有的各种测距算法分为行波法、阻抗法、故障分析法以及智能法，然后逐类对各种算法的理论基础和应用条件上进行了分析、对比和讨论，并在此基础上总结得出了各测距算法的优点及存在的问题，指出了每种测距算法的适用范围和应用局限性。
其次设计了一套高压输电线路新型故障测距装置，该测距装置采用专门设计
的高速采样单元捕获暂态电流行波信号，采用全球定位系统GPS为线路两端提供精度高达s 1的统一时标,从而可实现高精度的双端行波法测距。
为了验证本论文提出的故障定位方法的可行性，通过分析研究，其结果说
明本系统的实验方案确实可行。理论和仿真结果表明，本文所作的工作提高了行波故障测距在不同线路结果情况下的适应性、精度和可靠性。
关键词：输电线路；故障测距；电力系统；行波；全球定位系统(GPS)
Research about the measure of fault
location in power system transmission line
Abstract：The development and general situation of the research in this field in China and in other countries is introduced in this paper. All the existing algorithms can be classified into 4 main methods those are traveling wave location, impedance location, fault analysis location and Intelligence location .Then the principle and application condition of each algorithm are presented and discussed. Based on the analysis and comparison of each algorithm, the corresponding merits and application limitation are concluded.
In this article, a new design scheme of the fault locator for HV transmission lines is presented. By using high-speed data acquisitioning unit designed specially to capture traveling waves of transient current, using Global Positioning System (GPS) to supply high precise time tagging for both ends and using wavelet transform theories to identify the head of the traveling waves, the fault locator can realize high precise double-ended traveling waves location. At the same time, using two-terminal voltages and currents sampled by the medium-speed sampling and processing unit synchronized by the Pulse Per Second (1PPS) of GPS, can realize accurate double ended steady state location.
In order to verifying the feasibility of the fault location method, which is presented in this thesis, the experiment is performed based on the locale condition. The result shows that the experimental scheme of this thesis is feasible. The analysis and simulation results indicate that the studies in this dissertation can improve the accuracy, reliability and adaptability of traveling wave fault location.
Keywords: power transmission line; Traveling wave; power system；Global Positioning System (GPS) ；fault location
第1章绪论
1.1 引言
电能作为洁净的二次能源，在当代社会的能源比重原来越发挥着它不可替代的作用。电力行业是国民经济的支柱产业，优质可靠的电力供应是现代化社会持续稳定发展的重要保证。因此，保证电力系统运行的安全性，可靠性，快速性等至关重要。而输电线路负担着传送电能的重要任务，是电力系统的经济命脉，其故障直接威胁到电力系统的安全运行，同时也是电力系统中发生故障最多的地方。
1.2 输电线路的背景和意义
随着我国电力行业的飞速崛起，现代电力系统结构的日益复杂，输电线路的输送容量和电压等级不断提高，远距离输电线路日益增多，输电线路故障对电力系统运行，工农业生产和人民日常生活的危害也与日俱增。所以，及时排除输电线路故障并及时排除各种隐患，不仅对修复电路和保证持续可靠供电，而且对保证整个电力系统的安全稳定和经济运行都有是有十分重要的意义[1]。
电力系统输电线路上经常发生各种短路故障，在故障点有些故障比较明显，容易辨别，有些故障则难以发觉，如在中性点不接地系统发生单相接地故障时，由于接地电流小，所以在故障点造成的损害小，当保护切除这一故障后，故障点有时很难查找，但这一故障点由于绝缘已经发生变化，相对整个线路来讲比较薄弱，很可能就是下次故障的发生地，因此，仍然需要尽快找到其位置。其次，输电线路穿越的地形复杂，气候恶劣，特别是远距离输电线路，难免要穿越山区，沙漠这些人迹罕至的偏僻地带，交通十分不便。再者，多数故障往往发生在风雪，雷雨等较为恶劣的天气中发生。另外，我国电力系统的巡线装备简陋，使得故障测距的准确度，对故障巡线工作起了关键性的作用[2]。
概况起来，输电线路故障测距的意义主要包括以下几个方面：
（1）对于永久性故障，准确的故障测距结果能够帮助巡线人员快速查找故障点，及时排除故障，快速恢复供电，提高供电可靠性和连续性，减少停电带来的巨大经济损失和巡线所耗费的大量人力、财力、物力。
（2）对于瞬时性故障，准确的故障测距有助于分析故障原因，发现绝缘隐患，从而采取积极的预防措施，避免形成永久故障，节约检修时间和费用。
（3）如果故障测距算法精度高，运算量小，那么故障测距本身就可以作为
距离保护的元件，从而对提高保护性能、保证系统安全运行有重要的意义。1.3 输电线路故障测距研究的发展和现状
1.3.1 故障测距的发展和分类
长期以来，输电线路故障测距的研究一直受到学术界和电力工业部门的重视。早在1955年前，经统计有关故障测距的文献就有120多篇。在五十年代中后期，人民就开始了利用行波对架空线路的故障测距研究。六十年代的中期，人们对多传输的行波传输规律有了较为深刻的认识，加上电子技术的发展，进一步促进了行波测距的发展。七十年代以来，随着计算机技术在电力系统的应用，尤其是微机保护和故障录波装置的开发和运用，加速了故障测距技术的实用化的进程。于此同时，故障测距算法也得到了较快的发展。1979年M.T.Sant 和Y.G.Paithanka首次提出了利用一端电压和电流的适用于单端电源系统的故障定位方法。1982年Takagi和1983年A.Wisznicwski先后提出利用故障前后的电气量，将电力网络分解成正常状态网络和故障分量网络，考虑负荷电流的影响，并且求取故障分量电流分布系数解决两侧系统阻抗的影响。1985年L.Eriksson考虑了系统的运行方式变化的影响，提出了远端馈入补偿算法，应用解二次方程的方法求解故障距离。1988年Sachdev和Agaral提出了最早的双端测距思想。国内从八十年代也开始了故障测距的研究。利用暂态行波对输电线路的故障测距进行了深入的研究，促进了行波测距的应用和发展。对另外对单端故障测距进行了系统的研究，对双端测距、T型线路、直配线路等进行了全面的研究。
故障测距又称故障定位，对于输电线路来说，是指在线路发生故障后，根据不同的故障特征，迅速准确地测定出故障点的位置。现有的故障测距算法按其工作原理可以分为行波法、阻抗法、故障分析法、智能化测距法。由于阻抗法和故障分析法本质上没有区别，都是分析短路后的故障特征量，利用短路计算的逆运算求解故障距离。因此把阻抗法和故障分析法统称为故障分析法。
1.3.1.1 行波法
行波法是根据行波理论现实的测距方法，始于上个世纪五十年代，随着六十年代多传输线的行波传播规律的更为深入的研究和计算机技术的应用，行波测距的理论和技术得到了长足的发展，行波测距的装置现已广泛应用于电力系统。行波测距方案可分为A、B、C三类。
A型测距原理是根据测量点到故障点往返一次的时间和行波波速确定故障点的距离。这个测距装置比较简单，只能装置在一端，不要求和线路对侧进行通
信联系。不受过渡电阻影响，可以达到较高的精度。但是，A型测距要求记录行波波形，而故障暂态信号只持续很多的时间，为保证有足够的精度，应采用足够高的采样率，因此A型行波测距对硬件要求比较高。
B型测距是根据故障点产生的行波到达线路两端的时间并借助于专用通道的通信联系实现测距的。由于这种测距装备利用的是故障点产生的行波第一次到达两端的信息，因此不受故障点投射波的影响，实现起来困难较小。但是B型测距对通道有高要求，使得投资巨大，目前难以在国内广泛采用。
C型测距装置是故障发生后由装置发射高压高频或直流脉冲，根据高频脉冲由装置到故障点往返时间进行测距。这个装置的工作原理和雷达相同，只是行波沿电力线路传播而已。对于瞬时性故障，C型测距靠人为施加雷达信号往往测不到故障。另外，高压脉冲信号发生器造价昂贵。由于通道技术条件的限制，高压脉冲信号强度不能太高，故障点反射脉冲往往很难与干扰相区别，种种因素都限制了C型测距的发展。
1.3.1.2 故障分析法
故障分析法依据电压电流的测量值，通过故障分析根据各种特征构造各种原理（如阻抗与距离成正比，用两端数据计算到的故障点电压相等，过渡电阻的纯阻性等）的测距方程，进行故障测距。事实上，在线路参数已知的情况下，输电线路某处发生故障时，线路两端的电压电流均为故障距离的函数，其实质是短路电流的逆运算。
故障分析法由于简单易行，对设备要求较低，投资小，获得了广泛的运用。早起的故障分析方法主要是利用单端电气量的测距算法，常见的单端算法主要有工频阻抗法[3]，解微方程算法[4]，零序电流相位修正法[5]，故障电流相位修正法[5,6]，解二次方程法[7,8]，对称分量法[9]，解一次方程法[10]，网孔方程法[11]。上述单端测距算法都无法从原理上同时消除过渡电阻和对侧系统阻抗的影响。制约了单端测距的发展。随着通道的发展，能够较为容易的获得对侧的电压电流，因此双端测距方法逐渐发展起来。
1.3.1.3 智能化测距法
近年来，将智能理论引入故障测距的算法研究越来越多，其中神经网络和模糊理论居多。各种智能技术之间的交叉结合，如模糊专家系统，模糊网络神经，神经网络专家系统等相继提出，但大多数还处于研究阶段，还有待于各种智能技术的发展和成熟，相关科学成果如小波变换、遗传算法、卡尔曼滤波技术、模式
识别技术、概率与统计决策方法等也被引入到故障测距中。
1.3.2故障测距的基本要求
在不同场合，对故障测距的要求也不尽相同。但是要满足现场应用的需要，对算法有以下几点基本要求：
（1）可靠性
要求在故障发生后能可靠地进行测距，无论何种故障类型和故障条件，不能因为测距方法内在缺陷出现测距结果的发散情况。而在无故障情况下，不能错误地启动故障测距。
（2）准确性
保护装置中，为了满足继电保护的技术要求，除了测距的精度外，更注重的则是如何快速地得到这一结。而在继电保护信息管理系统中，由于是离线（或准在线）系统，对于时间无严格要求，所以更注意的是测距精度，没有足够的准确性就意味着测距失败。
（3）实用性
要求故障测距算法不受故障类型、系统运行方式、过渡电阻及其故障距离等的影响，在各种情况下均能获得较高的精度。在实际使用中，能减少人的工作量，方便易用。
（4）经济性
易于实现，且转化成装置时对元件、材料等要求适当，成本低，生产的测距装置物美价廉，运行维护费用低，能够推广使用。
1.3.3输电线路故障测距研究的现状
迄今为止，国内外已有大量探讨输电线路故障测距的文章发表，有些测距装置已投入现场运行。而且随着通信技术和数字计算机的发展，故障测距已经能够方便的获得对侧的信息并且测量装置的硬件计算处理能力大大增强，能够满足复杂的运算。
1.3.4行波法存在的问题
众观现有的行波故障定位法，尚有几个问题有待解决：
(1) 线路两端非线性原件的动态延时
电流互感器是提取电流行波的耦合元件，其二次侧的时间常数按试验数据估计一般约为百微秒[12]，但要受铁芯饱和及剩磁影响，这将使电流互感器的动态时延具有较大的分散性；行波起动元件也有分散延时，在新型B型故障定位算法中，1微秒的时间误差所对应的最大定位误差约300米，而这种由耦合和启动等非线性元件引起的分散性动态时延对行波法定位精度的影响，在现在的文献中还几乎没有定量考虑。
(2) 波速的影响
在行波故障定位方法中波速是主要的影响因素，而其计算取决于大地电阻率和架空线的配置。高压线路线的地质条件相当复杂，不同的地质段的土壤电阻率有不同取值，且与气候密切相关。而现在的行波故障定位法是建立在假设行波在输电线路上固定的传播波速[13]。
1.4论文研究的主要内容
对于电力系统输电线路的故障测距研究，至今还要一些尚未很好解决的问题。本文的研究工作正是围绕着这些问题展开。主要的内容和安排如下：
(1)在查阅大量参考文献的基础上，总结了目前国内外输电线路故障测距的基本方法和原理，并对各种测距方法的应用情况和优缺点进行了分析比较;对输电线路的波过程基本理论和行波测距的基本原理进行了较详细的阐述。
(2)分析行波发法单端和双端测距的基本原理，分别分析影响单端测距和双端测距的因素。
(3)在信号采集中，本文首先对信号进行变换，其次进行滤波和放大，最后通过比较器进行比较，这样可以消除外界因素的干扰及装置误启动现象，提高了装置测距的可靠性。
(4)对以往各种高速采集电路的工作原理和性能特点进行了分析，并结合当前微电子技术，提出了一种CPLD现场可编程器件等技术，设计出了高速数据采集电路，实现了多次连续、无死区记录超高速暂态数据采集系统，克服“漏记故障”现象，提高基于暂态信号的电力系统监视、控制、保护装置的可靠性。
(5)通过试验验证了该实验装置的可行性和采集结果的可信性。其用于输电线路故障测距，成功捕捉到了现场的实际故障波形，进一步证明系统的开发
是成功的。
第2章现代行波测距原理
2.1行波的基本概念
在传输线间加上电压并有电流流过时，在传输线及其周围空间建立了电场和磁场。如果激励电压随时间变化，则上述电场和磁场也将随时间变化。时变电磁场的普遍规律决定了传输线上的电压和电流随时间和空间而变化的规律。因此，可以说传输线上的电流电压的变化规律，就是电磁场在空间变化的体现。电磁场是以波的形式向周围传播的，所以电流电压也是以波的形式在传输线上传播的。当在电力系统没有故障的时候，电流电压的波形是50赫兹的正/余弦波。当电力系统发生故障时，电压电流波形将发生畸变，在这些畸变的电流电压行波中，包含着丰富的系统故障信息。若能成功提取并分析这些故障信息，这
对维护系统的稳定和安全将十分有利。 当输电线路发生故障时，由于输电线具有分布电容和电感的存在，所以故 障电压会以电场的形式以一定速度向线路两端运动，即形成电压波。同时又会 有与电压相对应的电流流过，并形成磁场，这个运动的电流就是电流波。
图2.1 单导线等值电路
现在以单导线等值电路为例，在具有分布参数输电线路中，若假设每单位
长度导线的电感及电阻为L 及r ，每单位长度导线的对地电容及电导为c 及g ，
则线路的等值电路如图 (2.1)所示。 由等值电路图可描述出行波的数学表达式，得如式(2.1)所示的如下方程：
式（2.1）
式中：x 为测量点的位置坐标；
t 为观察时的时刻；
L 、r 、C 、g 为等值线路中的参数；
u 、i 为故障分量电压与电流。 严格地说，输电线的L 、x 、c 、g 都是频率的函数。但一般输电线的对地
电导g 较小，而以地为回路的线路电阻:要引起波形的衰减和变形，其影响将随
波的传播距离而增加，为了分析方便，假设L 、r 、C 、g 均为常数，且r=0，g=0。
此时线路为无损，本文仅论及无损线路的行波过程。
这样对单相无损的分布参数线路的波动方程可简写为：
rdx Ld x
Ld x rdx Ld x C dx
C dx gd x gd x rdx u i L ri x t i u C gu x
t ???-=+????????-=+????
式（2.2）
对式（2.2）进行拉式变换求解，可得：
式（2.3）
式中， 称为波阻抗；为电压和电流行波沿输电线路 传播的速度，称为波速。u +，u -分别表示正向行波电压和反向行波电压；i +i -分别表示正向电流 和反向行波电流。
由上述方程组可以得出无损单导线中波过程的一些基本规律。其为：导线上任何一点的
电压或电流，等于通过该点的正向行波和反向行波电压或电流之和；正向行波电压与正向行波电流之比等于正向波阻抗Z c ；反向行波电压与反 向行波电流之比等于反向波阻抗Z -。 但是均匀传输线的波阻抗与电路中阻抗的概念不同。因其具有阻抗的量纲， 称为均匀输电线路的波阻抗，单位为欧姆，其值取决于单位长度线路的电感L 。和对地电容c 。，波阻抗与线路长度无关。在真空中，波速为300，000Km/s ，对电缆来说，因其单位长度对地电容O
C 较大，故电缆中的波速一般约为1/2~2/3光速。
?
?≥<=??? ??-v
x t C v x t v x t u 01 式（2.4） 式中，C 为常数。 当时间由1t ，变到2t 时，电压值不变，就必须满足C v
x t =-，再微分可得： C L Z C =11c c x x u u t u t v v x x i i t i t v v x x i t u t v Z v x x i t u t v Z v +-+-+--?????=-++ ? ????????????=-++? ? ????????????-=- ? ???????????
?+=-+ ? ???????LC v 1=
u i L x t i u C x t ???-=????????-=????
v dt
dx = 式（2.5） 由前可知，正向电压行波1u ，与正向电流行波1i ，同极性;反向电压行波。2u 与反向电流行波2i 极性相反。
线路上的正向行波和反向行波，并非在任何时刻和任何情况下都同时存在。有时可能只有正向行波，例如直流电势合闸于线路，将有一与电源电压相同方向的正向电压行波，自电源侧向线路末端运动。在正向电压行波到达线路末端之前，线路上只有正向行波，没有反向行波。需要强调的是，当线路上某点的正向行波与反向行波同时存在时，则该点的电压与电流之比并不等于波阻抗，即 2121i i u u Z C ++≠ 式（2.6）
从电磁场的角度来说明行波在无损线路上的运动。当行波在无损导线上传
播时，在行波到达处的导线周围空间建立了电场和磁场，电场强度和磁场强度向量互相垂直并且完全处于垂直于导线轴的平面内，成为平面电磁场。因此，行波沿无损导线的传播过程就是平面电磁场的传播过程。
2.2 行波源
在电力系统发生接地故障的瞬间，故障点的电压为零。根据迭加原理，故
障点电压可视为故障前的瞬间电压稳态和与其反相的同幅值故障暂态电压的迭
加。因此，故障后的电力系统可以分成两部分，一部分是正常运行的系统网络；
另部分是故障附加状态网络。正常运行的系统网络就是故障前正常运行的网络，
故障附加状态网络只在故障后发生出现，作用在该网络中的电源就是与故障前
该点电压数值相等但方向相反的等效电压源(设为E(t))。该电源称为行波源，在该电源的作用下，故障附加网络将只包含故障分量的电压和电流。因此分析
故障后系统的暂态行波，就是分析故障后电力系统的故障附加状态网络中的行
波。
2.3行波的发射和折射
2.3.1反射波和折射波产生的原因
输电线路发生故障时，故障产生的电压和电流行波在故障点及母线之间来
回反射，大多还将发生折射。输电线上各点电流电压波形是反射和折射叠加的
结果。
如架空输电线路为无限长均匀输电线，电压行波u 和电流行波i 之间的关系
由波阻抗Z 决定。此时，电磁波在传播过程中向周围介质散发功率，对波源的电
源而言，无限长均匀输电线可以用一等值电阻R=Z 来表示。若将输电线路看作是
一个均匀的分布参数元件，行波在沿线路传播时，所遇到的波阻抗是不变的。
但是当行波传播到线路与其它电力设备的连接点时，电路参数会发生突变，波
阻抗也随之发生突变，电压和电流行波在线路上建立起来的传播关系也就被破
坏。这时会有一部分行波返回到原输电线路上，另一部分则通过连接点传至其
它电路环节中，这种现象称为行波的反射和折射现象。由线路传向连接点的行
波称为入射波，由连接点返回到原线路上的行波称为反射波，而传播到其它电
路设备上的行波称为折射波。并且这些行波在连接点处都满足基尔霍夫定律。
2.3.2反射波和折射波的计算
输电线路上的行波沿线传播时，若通过具有不同波阻抗的两条线路连接点
时，即遇到线路参数或波阻抗不连续时，必然发生电压与电流的变化，即发生
行波的反射和折射现象，如图 (2.2)所示。
1U r I 1 2U z
I 2 r z
1Z 1 2 2Z
1U f I 1
f
图2.2行波的反射和折射现象
当电压正向行波r u 1；沿线路1传播时，为了保持单位长度导线的电场和磁场能相等的规律，在线路1和线路2参数不相等的情况下，必然发生电压与电流的变化，即发生行波的反射和折射现象。如图(2.2)所示，电压波沿输电线1入射，
在到达点F 之前，输电线上只存在正向前行电压波r u 1;和与之相对应的电流波前行波r I 1，
在到达点F 后发生反射和折射，产生了沿输电线1反行的电压波f u 1、电流波f I 1以及沿输电线2前行的电压波z u 2和电流波z I 2。由于点F 处电压和电流的连续性，且满足基尔霍夫电压电流定律。则可列以下表达式：
z f r u u u 111=+
z f r I I I 111=+ 式（2.7） 在由电压波和对应的电流波之间的关系可列以下表达式：
r r I z u 111= f f I z u 111-= 222I z u z = 式（2.8） 由式（2.7）和式（2.8）可得F 点出折射电压和电流和反射电压和电流与入射电压和电流之间的关系，其如以下表达式所示：
式（2.9） 式（2.10） 式（2.11） 式（2.12）
式中， 称为电压反射系数； 称为电流反射系数；
称为电压折射系数； 称为电流折射系数。
根据彼德逊法则，还可求出具有波阻抗的线路和一个集中等值电路相连时，
接点处的电压和电流。此时，反射和透射系数可用LAPLACE 函数表示为如下形式(以电压行波为例)：
式（2.13）
式（2.14） 式中，)(2s z 为不连续点，除线路1之外所以元件的等值阻抗。
2.3.3行波反射和折射的特点
通过对反射波与折射波计算公式的推导，可总结出反射波与折射波由以下
r z t r i z i z z z u i a i 121122122+===r r u z u z z z u a u 1212122+==1212z z z z u +-=βr f x i f I z z z z z u i I 11
2211111+-=-==β121
2z z z z i +--=βr r u f u z z z z u u 1111212+-==β2122z z z a u +=21122z z z a i +=1
212)()()(z s z z s z s +-=β)
()(2212s z z s z s +=)(α
几个特点：
（1）当无限长均匀输电线路末端短路(即02=z )时[18]，按上式计算可得：
f f u u 11-= r f I I 11= 02=z u r z I I 122=
由此可得入射电压波r u 1在短路点发生了负的全反射，反射电流与入射电流
相等但从而使线路末端折射电压降为0，折射电流上升为入射电流的2倍。结合 波过程的物理概念可知，此时线路末端的电场能量全部转化为磁场能量。
（2）当无限长均匀输电线路末端开路(即∞=2z )时，同样根据上式分别计
算可得：
r f u u 11= r f I I 11-= r z u u 122= 02=z I
由此可得入射电压波r u 1在线路末端发生了正的全反射，使得入射电压等于
反射电压，同时电流波发生了负的全反射，即入射电流等于负的反射电流。但 从而使得线路末端的折射电压上升为入射电压的2倍，电流降为0，此时线路末 端磁场能量全部转化为电场能量。 （3）由上述两点分析可知，当入射波通过电感(如限制短路电流的电抗线
圈或载波通讯使用的高频扼流线圈等)或通过电容(如载波通讯使用的藕合电容
器等)时，电感和电容均会使折射波的波头降低(我看可以从物理的角度上解释 其原因为：当入射波经过电感的第一个瞬间，电感中的电流不能突变，相当于开 路，即∞=2z 此时电流波发生了负的全反射。此时，折射电流波、电压波均为零，随后缓慢上升;同理，入射波经过电容的第一个瞬间，由于电容上的电压不能突变，相当于短路，即02=z ，电压波发生了负的全反射。此时，折射电流波和电压波也均为零，随后缓慢上升，从而使折射波的波头降低。
（4）对于双电源的输电线路，线路中间某一点F 发生接地故障时，由上述
分析可知，故障点将同时产生向线路两端传播的同极性的电压反射波，此反射
波的极性与故障前点F 的电压极性相反。而从能量转换的角度看，故障点出现了 电场能量向磁场能量的转化，从而使故障处的电流上升，并逐步向线路两端发
展。通常情况下，由于故障点存在过渡电阻，由上述的分析可知，在线路的两
个端点测量得到的电流或电压随时间变化的波形中包含了复杂的波的折射和反
射过程。
2.4 波的衰弱和变形
rdx Ld x
Ld x rdx Ld x C dx C dx gd x gd x
rdx
图2.3均匀有损输电线分布参数等效电路
如前所述，前面己讨论过无损输电线的波动过程的规律[2]。但是由于实际输电线路并非均匀无损传输线，因此当行波沿着实际线路传播时会由于输电线电
阻、大地电阻、输电线对地电导，以及电晕等损耗而发生衰减和变形。由前述的行波的物理概念可知，波在波阻抗均匀的无损输电线路中传播时，电压波和电流波之间的关系由波阻抗决定，输电线路上单位长度介质空间获得的电场能量和磁场能量相等，而波在经过两种不同的波阻抗介质交界处时，由于发生了磁场能量和电场能量的相互转化而形成了波的折射和反射。
下面从能量转化的角度来分析电压波和电流波的衰减规律。如图(2.3)所示。假设幅值为U 的电压波沿均匀有损输电线传播时，由物理知识可知单位长度输电线周围空间电场能量为22Cu ，输电线在单位长度对地电导上消耗的电能为22gu ，于是，由于电场能量的损耗而引起的电压波衰减规律以如下式所示的指数衰减变化： 式（2.15） 式中：x 为波的传播距离；
g 为单位长度对地电导；
c 为单位长度输电线周围空间电场；
v 为波速。
同理，幅值为I 的电流波沿均匀有损输电线路传播时，单位长度输电线路周围空间的磁场能量为22Li ，输电线路在单位长度电阻上消耗的电能为22ri
。于是，由于电磁能量的损耗
而引起的电流波衰减规律如下所示： 式（2.16）
由上面分析可知，由于电压波和电流波总是相伴传播的，在二者初始到达
输电线的某一点时，空间的电场能量与磁场能量相等。此后，电导g 和电阻r 对 )exp(v
x c g U u ?-=)exp(v
x L r I i ?-=
电场能量和磁场能量的消耗，空间电场能量密度将大于磁场能量密度。因此，行波在有损输电线的传播过程中将不断发生电场能量向磁场能量的转化。即电压波在前进的过程中不断发生负反射，而电流波在前进的过程中不断的发生正反射，从而使波前电压不断降低而波前电流则不断增大，以维持电磁波在前进方向上首端电压波和电流波的比例为波阻抗的关系式。因此，电压波和电流波在实际的传播过程中由于衰减，使波头逐渐削平。
2.5现代行波测距方法
2.5.1单端A 型测距方法
A 型现代行波测距原理为单端原理[10,11]。根据所检测反射波性质的不同，可以将A 型现代行波测距原理分为三种运行模式，即标准模式、扩展模式和综合模式。结果表明，其误差一般不超过500m 。
2.5.1.1 标准模式
当被监测的线路发生故障时，故障产生的电流行波会在故障点及母线之间
来回反射。装设于母线处的测距装置接入来自电流互感器二次侧的暂态行波信
号，使用模拟或数字高通滤波器滤出行波波头脉冲，形成如图 (2.4)所示的电流行波波形。其原理是利用线路故障时在测量端感受到的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离。由于母线阻抗与线路波阻抗不一样，电流行波在母线与故障点都是产生正反射，故故障点反射与故障初始行波同极性，而故障初始行波脉冲与故障点反射回来的行波脉冲之间的时间差△t 对应行波在母线与故障点之间往返一趟的时间，可以用来计算故障距离。
设故障初始行波与由故障点反射波到达母线的时间分别为1s T ，和2s T ，行波波速v (接近为光速，具体取决与线路分布参数)则故障距离s X 如下式所示：
S F R
初始波行
故障点反射波
t Ts1 Ts2 Ts3 图2.4A 型测距原理示意图
式（2.17）
为了实现标准模式下的A 型现代行波故障测距原理，在测量端必须能够准确、可靠地检测到故障引起的第1个正向行波浪涌在故障点的反射波。
2.5.1.2扩展模式
当故障点对暂态行波的反射系数较小时，在测量端可能检测不到本端第1个正向行波浪涌在故障点的反射波，从而导致标准模式下的A 型现代行波故障测距原理失效。但在这种情况下，扩展模式下的A 型现代行波故障测距原理却能很好地发挥作用。
扩展模式下的A 型现代行波故障测距原理，是利用线路故障时在测量端感受到的第1个反向行波浪涌，与经过故障点折射过来的故障初始行波浪涌在对端母线反射波之间的时延，来计算对端母线到故障点之间的距离。
若当故障点在线路中点以内时，由于来自故障线路方向的第二同极性行波波头是故障点反射波，根据它与故障初始行波的时间差t ?，利用式 (2.17)来测距。当故障点在线路中点以外时，来自线路方向的第二个行波波头是来自故障线路对端的反射波，由于观察到的对端反射波与故障初始行波反极性，故时间差't ?对应行波在故障点与对端母线间往返一趟的时间，因此，计算出故障点距对端的距离如下式所示： 式（2.18）
S F R t
?)(2
12112s s T T v t v Xs -=?=)(2
1'2112S S R T T v t v X -=?=
对端反射波
Ts1
故障点反射波
t
图2.5故障点存在透射时A型测距原理示意
为了实现扩展模式下的A型现代行波故障测距原理，在测量端必须能够准
确、可靠地检测到经故障点透射过来的故障初始行波浪涌在对端母线的反射波。
2.5.1.3综合模式
综合模式下的A型现代行波故障测距原理是利用线路故障时，在测量端感受到的第1个正向行波浪涌，与第2个反向行波浪涌之间的时延来计算本端测量点或对端母线到故障点之间的距离的。分析表明，无论母线接线方式如何，故障初始行波浪涌到达母线时都能够产生幅度较为明显的反射波。可见，当线路发生故障时，测量端感受到第1个正向行波浪涌和第1个反向行波浪涌的时间是相同的。测量端感受到的第2个反向行波浪涌，既可以是第1个正向行波浪涌在故障点的反射波(当故障点位于线路中点以内时)，也可以是经过故障点透射过来的故障初始行波浪涌在对端母线的反射波(当故障点位于线路中点以外时)，还可以是二者的叠加(当故障点正好位于线路中点时)。对于高阻故障(故障点反射波较弱)，即便故障点位于线路中点以内，在测量点感受到的第2个反向行波浪涌也有可能对端母线反射波对于故障点电弧过早熄灭的故障(故障点不存在反射波)，无论故障点位置如何，在测量点感受到的第2个反向行波浪涌均为对端母线反射波。
因此，当线路故障时，如果在测量端能够正确识别所感受到的第2个反向行
波浪涌的性质，即可实现单端行波故障测距。具体说来，当第2个反向行波浪涌
为本端第1个正向行波浪涌在故障点的反射波时，二者之间的时间延迟对应于本
端测量点到故障点之间的距离;当第2个反向行波浪涌为对端母线反射波时，它
与本端测量点第1个正向行波浪涌之间的时延，便对应于对端母线到故障点之间的距离。
可见，为了实现综合模式下的A型现代行波故障测距，在测量端必须能够准确和可靠地检测到故障引起的第2个反向行波浪涌，并且识别其性质。
2.5.2双端D型测距方法
D 型现代行波故障测距原理为利用故障暂态行波的双端测距原理[12]，它利用 线路内部故障产生的初始行波浪涌到达线路两端测量点时的绝对时间之差，来
计算故障点到两端测量点之间的距离。
设线路长度为L ，行波波速为v ，故障产生的初始行波波头到两测母线的时 间分别为S T 和R T ，如图 (2.6)所示。装于线路两端测距装置记录下故障行波波头到达两端母线的时间，则故障点到母线S 及R 的距离S X 、R X 分别如下式所示：
式（2.19） 式（2.20）
图2.6双端D 型测距原理示意图
从上式可以看出D 型现代行波故障测距原理是利用线路长度、波速度和故
障初始行波浪涌，到达故障线路两端母线时的绝对时间之差值计算故障距离。不需要考虑后续的反射与折射行波，原理简单，测距结果可靠。但是运用这种方法，需要在线路两端装设数据采集及时间同步装置(GPS 时钟)，且其两侧还要进行通信，以交换记录到的故障初始行波达到的时间信息，而后才能测出故障距离来。若不具备自动通信条件，当然可借用电话方式进行联系，人工交换记录到的故障初始行波到达的时间，再利用公式计算故障距离。这样，能否获得准确的线路长度、波速度和故障初始行波浪涌的到达时刻，将直接影响到测距的准确性。各因素的影响分析如下：
首先是线路长度的影响，严格来讲，无论是传统的故障测距原理，还是行波 故障测距原理，其测距结果都表示故障点到线路末端的实际导线长度。但巡线时
往往将测距结果当作地理上的水平距离，并以此作为查找故障和计算测距误差的依据，而并不考虑线路弧垂的影响。同样，线路全长也是以水平距离的形式预先给定，当线路较长时，计算弧垂影响后的实际导线长度与导线水平长度相差较大。可是D 型行波故障测距方法需要利用线路全长，因而其测距误差往往比其它不需线路全长的行波故障测距方法(如A 型原理法)的测距误差要大。较理想的做法是利用线路设计数据计算出不同温度条件下沿线各档距内的实际导线长度，进而获得实际线路导线的总长度(用于D 型测距)，并最终将故障测距结果换算为故障所在档距或杆塔号。
其次是波速的影响，故障暂态行波具有从低频到高频的连续频谱，其中不同 2
/])[(L v T T X R S S +-=2
/])[(L v T T X S R R +-=
频率分量的传播速度是不相同的。行波分量的频率越低，其传播速度越慢;行波
分量的频率越高，其传播速度也越快，并且越趋于一致(接近光速)。随着电压等
级的不同，输电线路暂态行波中高频分量的传播速度大约在光速的97%一990%范围内变化，具体可以利用线路结构参数进行计算，也可以实际测量。
最后是初始行波浪漏的到达时刻的影响。为了获得准确的测距结果，故障初
始行波浪涌的到达时刻，应定义为其中能够到达测量点的最高频率分量的到达时刻。从时域来看，故障初始行波浪涌的到达时刻，就是其波头起始点所对应的时刻，该时刻的测量误差取决于采样频率和GPS对时误差。采样频率越高，对故障初始行波波头起始位置的标定误差越小;GPS对时误差越小，对故障初始行波波头起始时刻的标定误差越小。但是，由于暂态行波中的高频分量在传播过程中随传播距离的增加会发生较大程度的衰减，因此当采用固定的波速度时，到达线路两端的故障初始波头时间差越大(即故障点越靠近线路某一端)，其测量误差也越大。此外，研究发现GPS接收机普遍存在输出信号瞬时不稳定、卫星失锁以及时钟跳变等问题，因而其输出的时间信息和秒脉冲信号(IPPS)不能直接利用，必须附加高稳定度守时钟，且需要消除偏差超过某一限定范围的时间同步信号。
综合考虑以上因素，D型现代行波故障测距原理的准确性将略低于A型现代
行波故障测距原理的准确性，但测距误差一般不会超过1km，这一点也己经被实
测故障分析所证明。然而，现在一些文献中提出了一种带补偿量的D型测距方法，其利用故障初始行波浪涌波头起始点对应的绝对时刻，与测距装置直接检测到该行波浪涌到达绝对时刻之间的相对差值对测距结果进行补偿，这给测距算法的实时应用带来了方便。
2.6几种测距的比较
上述几种行波测距方法，都是通过测定行波在线路中传播时间来确定故障点。A型利用重合闸动作产生的行波和利用断路器动作产生的行波进行故障测距，所用仪器最少(前端只用一个高采样率采集器即可)；D型需要配备稳定性很好的通信通道。从处理信息过程来看，A型则需要有效区分是从故障点反射来的行波，还是对端母线反射来的行波，以及连于同一母线上的其它线路上传播并透射到此线路上的行波；D型利用的是故障点产生的第一个行波浪涌，较容易取得，且不存在上述问题。A型先利用故障点反射波存在一定的盲区，但如果利用对端母线反射的行波或信号模量有望消除盲区；D型不存在盲区问题。各种类型的行波法都存在一个准确测定行波到来时刻的问题。另外，D型还存在一个线路两端基准时间要高度同步的问题。行波信号源与故障发生时刻也有很大关系;在电压过零附近故障时，暂态行波十分微弱，此时A型和D型测距方法将失效。实际故障记录表明，线路的绝大多数故障
电缆故障测距方法.
电缆故障测距方法 在线测距方法 故障定位技术的发展主要经历了三个阶段：模拟式定位技术、单端数字式定位技术、双端定位技术。早期的故障定位装置是机电式或静态电子仪器构成的模拟式装置。后期的故障录波器是以光电转化为原理、以胶片为记录载体、根据故障录波仪记录的电信号来粗略估计故障点位置。测试技术的出现以及计算机技术和通信技术都加速了故障定位技术的发展。这个阶段出现了许多利用计算机进行故障定位的方法，其特点是采用单端信息，应用计算机的超强运算能力对各自算法进行修正，求得故障距离。有些算法已应用到实际故障定位装置中，不足之处是无法克服故障电阻对故障定位精度的影响。 其中，单端阻抗法只用到线路一侧的电压、电流测量值，由于其理论上无法克服过渡电阻的影响，需要在测距算法中做一定的假设，所以其测量精度在很多情况下难以保证，但是有着造价低，不受通信因数的限制的优点，在实际应用中有着一定的应用需求。单纯依靠单端信息不能有效地消除因素包括：负荷电流；系统运行阻抗；故障点过渡电阻，这自然影响到测距的精度。 单端行波法 是基于单端信息量的一种测距方法，其中单端行波测距的关键是准确求出行波第一次到达监测端与其从故障点反射回到监测端的时间差，并包括故障行波分量的提取。常用的行波单端故障定位算法有求导数法、相关法、匹配滤波器法和主频率法。由于行波在特征阻抗变化处的折反射情况比较复杂(如行波到达故障点后会发生反射也会通过故障点折射到对侧母线上去)，非故障线路不是“无限长”，由测量点折射过去的行波分量经一定时间后，又会从测量点折射回故障线路等，使行波分析和利用单端行波精确故障定位有较大困难。 双端行波测距 是通过计算故障行波到达线路两端的时间差来计算故障位置，其测距精度基本不受线路的故障位置、故障类型、线路长度、接地电阻等因素的影响。双端行波法的关键是准确记录下电流或电压行波到达线路两端的时间，误差应在几微秒以内，以保证故障定位误差在几百米内，行波在线路上的传播速度近似为300m/μs，1μs 时间误差对应约150m 的测距误差。双端信号要求严格的同步，随着GPS对民用开放，使得双端故障定位法迅速发展。这种定位方法的定位精度高，已成为近几年来故障定位方法研究的热点。 电缆故障定位技术经过国内外专家学者几十年的共同努力，已取得了
架空输电线路常见故障及预防措施
架空输电线路常见故障及预防措施 发表时间：2018-06-15T09:54:08.047Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：邓烨 [导读] 摘要：架空输电线路是电力输送的终端，是电力系统的重要组成部分。 （中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司贵州贵阳 550001） 摘要：架空输电线路是电力输送的终端，是电力系统的重要组成部分。架空输电线路因点多、面广、线长，路线复杂，设备质量参差不齐，受气候、地理环境的影响较大，又直接面对用户端，供用电情况复杂，这些都直接或间接影响着架空输电线路的安全运行。输电线路一旦出现故障，则有可能造成供电区域的供电安全和供电效率，严重时甚至会造成不可估量的损失，危及到社会安全和发展。基于此，本文就架空输电线路常见故障及预防措施进行深入分析，旨在为日后同行工作提供相关的依据。 关键词：架空输电线路；常见故障；预防措施 1架空输电线路的作用 随着社会的不断发展，电力电流的输送可以通过架空输电线路来实现，这种方法具有以下几点作用：1）可以在节省经济成本的基础上为大面积居民供电。2）能够使电力电流在电力系统或者电网中实现交换、分配、调节。3）有利于电力系统安装大型机组设施，从而建设大型电厂。4）有利于分担高峰期的电力负荷，为大面积居民供电创造良好的条件。5）由于分担了电力负载力，有利于减少电力系用的电力容量，并且输送电流的距离也缩短了。6）架空输电系统可以有利于电力系统更加稳定的运行，并且能够提高电力系统的抗震能力以及抗击能力。 2架空输电线路常见故障分析 2.1倒塔、断线 引起倒塔、断线的原因很多，发生的机率非常小，因其恢复和故障抢修难度大，时间长，因此对线路供电和安全造成极大影响。 2.2绝缘子污闪 绝缘子污闪是造成电网大面积停电的主要原因，国内外均发生过因绝缘子污闪造成电网大面积停电的事例。绝缘水平低是造成污闪的根本原因，大面积的污、湿条件是造成绝缘子污闪的直接原因。引起大面积的污、湿条件主要由自然环境生成，如大雾、小雨雪等。 2.3导线风偏 输电线路受风的影响非常大，风力对线路的作用力是线路设计中考虑的重要因素。但往往也因为设计的不合理，导致导线风偏故障的发生。导线风偏大致可分为两种，一种是导线自身在风力作用下，相与相之间发生不同步摆动，甚至是与相邻较近的线路或建筑物发生放电。另一种是杆塔上的导线跳线因预留弧度过大，导致跳线在风力作用下与塔身距离过近，击穿空气间隙放电。另外，线路舞动是一种特殊的风偏，尤其易发生在大雪、冰雨造成导线覆冰后，在垂直线路方向（大于45度）风力小于4米/秒的条件下，导线产生纵向的波动，振幅可达几米。导线舞动对金具及导线本身的机械强度是一种很大的考验，极易在金具与导线的连接部位产生金属疲劳，轻者造成导线断股，严重的将产生断线危险。 2.4外力破坏 外力破坏是造成输电线路掉闸的首要因素。主要有以下几种类型：机械碰线造成单相接地、飘浮异物引起单相或相间短路、邻近高层建筑线材掉落引起短路等等，同时线下建房、植树等均对线路安全造成极大影响， 2.5雷击 雷击是造成线路掉闸的第二大因素，虽然线路有地线作为防雷的主要措施，但受到耐雷水平、防雷保护角、接地电阻的影响，加之线路杆塔往往在野外是最高的构筑物，往往成为雷击的首要目标。 2.6鸟害 对于高压输电线路而言，鸟害的成因并不在于鸟本身，而在于鸟粪，且往往发生在直线杆塔悬垂绝缘子串上。当大型鸟类站在直线绝缘子串上方邻近位置时，往往在起飞的瞬间进行排粪，鸟类粪便浓度较小，在空中逐渐拉伸，且因有各类杂质具有较好导电性，因延面放电电压要远小于直接击穿空气间歇的电压，当拉伸的鸟粪邻近绝缘子串时，将造成短接绝缘子串高低压端的空气间隙，造成闪络。 3架空输电线路常见故障的预防措施 3.1架空输电线路的掉线或断线预防措施 要做好架空输电线路的掉线或断线的预防措施，首先一点就是在线路架设之前就需要考虑到线路因各种外界物理条件的变化产生的影响，例如因风力原因产生的风振现象，因气温变化而产生的热胀冷缩现象，要严格计算传输导线、接地线和绝缘子等构成部件在各种条件下的变化幅度，要设置在一个合理的范围之内，既要保证线路的导电性能，又要使各种参数都在条件允许的阀值之内。并且要对各段线路做好运营管理，在春秋季节要定期进行巡检工作，一定要细致，对出现锈蚀较为严重或失去弹性的部件要做好及时更换。 3.2架空输电线路的污闪预防措施 要解决架空输电线路的污闪事故的发生，最重要的一点就是要建立完善的污闪管理系统，负责污闪的各级管理部门需要明确分工，明确其职责，加强污闪事故的预防能力和应急解决能力。对架空输电线路上的绝缘材料要定期检查，保持其良好的工作状态，并通过在线监测等手段时刻监测其运行状态，对天气变化剧烈的地区要进行重点关注，并制定好详细的防污闪分布图。还有就是在鸟类较多的地区要做好防鸟措施等等。 3.3防雷电的预防措施 在架空输电线路的故障中雷电所造成的雷击导致的线路跳闸故障占很大的比重，因此为了保障架空输电线路的稳定性与安全性，对雷电的预防应该放到—个重要的位置。在传统的机构式的防雷措施，严重根不上现代化电网的发展要求，目前对防雷措施有了进一步的升级与改变。现在架空线路进行防雷击大多数选用防绕击避雷针，再配合上完善的避雷网，应用高性能的绝缘材料提升架空输电线路的绝缘能力，使用导电能力更强的复合材料降低接地线的电阻等等，这些措施在防雷电方面都有明显的效果。 3.4外力破坏预防措施 （1）线路建设、运行等各阶段根据现场情况前瞻性地设置保护措施，例如防撞、防雨水冲刷设施。（2）合理应用防盗螺栓技术。（3）加强线路巡视维护、综合治理。（4）不失时机地做好线路保护宣传工作，如在发现在线路附近有开挖、大型机械运作的地点设置警
输电线路故障查找(2021年)
输电线路故障查找(2021年) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0785
输电线路故障查找(2021年) 1正确的数据是故障定点的保障 为了提高故障的准确定位，在110kV及以上变电站大部分都装有电力系统故障动态记录装置，即故障录波器。故障录波器的整定值要求其测距误差不大于5，（或2km）且无判相错误，并能准确记录故障前后的电压、电流量，这给故障巡视提供了详实的第一手资料。而装置提供资料的准确与否决定于以下4个方面：①装置的接线是否正确；②装置的定值整定是否准确，这决定于线路参数的测量、定值的计算和定值的整定；③线路进行改造后是否再次进行了核相，线路参数测量计算定值并进行整定。④线路跳闸后是否进行事故分析，并对装置的定值进行校核和调整，这一点是今后装置能否准确定位的要害。 110kV及以上线路大部分都装有微机保护。微机保护装置故障数
据的准确率和故障量虽然没有要求，也没有故障录波器提供得多，但只要按照线路参数进行准确的定值计算和整定，其测距定位数据也是非常重要的参考。 保护及自动装置测出的只是变电站到故障点的距离，并没有给出故障杆号。因此，需要在线路台账上做些工作，统计计算出每基杆塔距两侧变电站的距离，只有这样才能实现线路故障点的快速准确定位。 输电线路的故障大部分都是单相故障，搞清线路的相位很重要，仅通过巡线前的交代和在耐张杆、换位杆作标志的做法，对巡线人员分清故障相是不实用的。在每基线路杆号牌上制作标志的做法比较好，这样可以减少事故巡线人员2/3~1/2的工作量。 有些线路故障往往是由缺陷发展演变而来的，搞好缺陷的定性和记录也很重要。 2细致的分析是故障定点的要害 线路发生故障后，尽管到达故障点的时间越短，故障检出的成功率越高。但是，接到调度命令后决不能盲目地立即巡线，而应一
电力系统输电线路故障测距研究方法
电力系统输电线路故障测距方法研究 摘要：本文首先全面地介绍了故障测距在国内外发展历程和研究现状。根据各测距算法采用的原理不同，将现有的各种测距算法分为行波法、阻抗法、故障分析法以及智能法，然后逐类对各种算法的理论基础和应用条件上进行了分析、对比和讨论，并在此基础上总结得出了各测距算法的优点及存在的问题，指出了每种测距算法的适用范围和应用局限性。 其次设计了一套高压输电线路新型故障测距装置，该测距装置采用专门设计 的高速采样单元捕获暂态电流行波信号，采用全球定位系统GPS为线路两端提供精度高达s 1的统一时标,从而可实现高精度的双端行波法测距。 为了验证本论文提出的故障定位方法的可行性，通过分析研究，其结果说 明本系统的实验方案确实可行。理论和仿真结果表明，本文所作的工作提高了行波故障测距在不同线路结果情况下的适应性、精度和可靠性。 关键词：输电线路；故障测距；电力系统；行波；全球定位系统(GPS) Research about the measure of fault
location in power system transmission line Abstract：The development and general situation of the research in this field in China and in other countries is introduced in this paper. All the existing algorithms can be classified into 4 main methods those are traveling wave location, impedance location, fault analysis location and Intelligence location .Then the principle and application condition of each algorithm are presented and discussed. Based on the analysis and comparison of each algorithm, the corresponding merits and application limitation are concluded. In this article, a new design scheme of the fault locator for HV transmission lines is presented. By using high-speed data acquisitioning unit designed specially to capture traveling waves of transient current, using Global Positioning System (GPS) to supply high precise time tagging for both ends and using wavelet transform theories to identify the head of the traveling waves, the fault locator can realize high precise double-ended traveling waves location. At the same time, using two-terminal voltages and currents sampled by the medium-speed sampling and processing unit synchronized by the Pulse Per Second (1PPS) of GPS, can realize accurate double ended steady state location. In order to verifying the feasibility of the fault location method, which is presented in this thesis, the experiment is performed based on the locale condition. The result shows that the experimental scheme of this thesis is feasible. The analysis and simulation results indicate that the studies in this dissertation can improve the accuracy, reliability and adaptability of traveling wave fault location. Keywords: power transmission line; Traveling wave; power system；Global Positioning System (GPS) ；fault location 第1章绪论
输电线路行波故障测距技术的发展与应用
输电线路行波故障测距技术的发展与应用 发表时间：2018-03-13T16:20:56.700Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：常文杰 [导读] 摘要：伴随我国现代化建设的初步完成与城市化水平的不断提升，对于电力的需求也在不断的增长，然而较早的供配电系统常因安全性、供电质量等出现各种不间断的故障，怎样才能利用一些新技术 （国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐 830001） 摘要：伴随我国现代化建设的初步完成与城市化水平的不断提升，对于电力的需求也在不断的增长，然而较早的供配电系统常因安全性、供电质量等出现各种不间断的故障，怎样才能利用一些新技术，更快速、更准确的将这些故障及时诊断出来，并为维护与检修提供充足的时间，并使电力恢复更为及时，是当下应该考虑的重要问题；另一方面，我国在火力发电、水力发电以及新的生物能源发电方面，有了长足的累积，尤其是随着三峡工程、南水北调工程等这些重大项目的完成，更是为发电企业提供了一股新的动力；加之配套性的电网改造也成功的实现了电网的升级与优化，向智能化、自动化、一体化方面又迈进了重要的一步。 关键词：故障测距；行波；行波故障测距装置 引言 随着我国电力行业的不断发展，为保证电力系统安全可靠性，我们国家对电力系统提出了更高的标准要求。为保证可靠供电，降低停电损失，在输电线路发生故障时，要求对电力系统输电线路故障进行快速准确的定位。早期的故障测距方法可以分为阻抗法、故障分析法、行波法等3种。其中，阻抗法和故障分析法受故障点过渡电阻等因素影响，有比较大的测距误差，不但达不到运行要求，而且适用性不高。而行波法测距主要是通过采集故障电压或电流的波形，标定行波到达时刻来进行测距。运用行波法的原理进行测距，其精度比较高，也有广泛的适用性，故而大量应用在电力系统中进行测距。本文通过对国内外行波测距关键技术、改进算法、实际装置的调研，对行波测距关键技术的发展、算法的改进和实际中应用的装置进行了总结，对行波测距技术的未来发展提出了展望。 1行波测距技术原理、特征 （1）行波的发现有赖于研究者对输电线路故障点在附加电源作用的影响分析，行波主要是指输电线路在此情况下，线路上出现与光速传播较接近的电压、电流行波；从原理的角度来看，行波理论主要是以行波为载体，分析故障点、测量点之间传播的时间差，利用它计算或测量出故障距离，对其加以定位。（2）行波测距方法表现为4大类型，分别为单端测距、雷达测距、脉冲信号测距、双端测距。（3）与基于工频量的故障测距技术比较，行波测距技术与行波测距特征表明了自身的最大优势，目前来看，集中表现在不受故障点过渡电阻、线路结构等因素的阻碍，另外，如同概述所言，它在测量方面测距精度非常高，适用范围也相当广泛；而且由于在行波理论流行的现在，小波变换理论、数学形态理论也在不断发展，对于各种交叉性质的理论研究，在未来的突破可能性极大，所以行波测距技术的可发展空间还非常广阔，也表明了它的研究需要不断加强，从而向着完善化的方向不断推进。 2行波测距的关键技术 2.1行波信号的提取 暂态行波所覆盖的频带很宽，信号的提取可由电压或电流互感器完成。高压输电线路普遍采用的电容分压式电压互感器CVT （capacitivevoltagetransformer），截止频率低，传变高频电压信号会带来衰减和相移，因此很少使用。常规的电流互感器可以传变100kHz以上的电流暂态分量，能够满足行波测距的要求，在实际应用中常用电流互感器提取行波信号。同时，对于新建变电站使用的电子式电流互感器ECT（electroniccurrenttransformer），文献提出了相应的行波信号提取方法。 2.2行波信号的采集与时间同步 行波传播波速接近光速，1μs的采样误差将带来约±150m的测距误差。因此对行波信号的采样频率要求在1MHz及以上，使用双端原理时，线路两侧必须配置高精度和高稳定度的实时时钟。随着微电子技术的高速发展，实现高速数据采集和处理己非难事，现有的A/D转换芯片转换频率完全可以满足，并且GPS接收模块的电力系统同步时钟装置可以实现1μs时间同步以满足测距要求，为实现准确的TWFL奠定了所需的硬件基础。在实际应用中，由于GPS接收模块存在输出信号不稳定、卫星失锁、时钟跳变、信号干扰等原因导致的同步时钟信号失步的问题，因此必须附加高稳定度守时钟，并且需要消除偏差超过某一限定范围的时间同步信号，从而提高双端原理的测距精度。 2.3行波信号达到时间的标定 行波信号到达时间的标定和波速的确定是行波法最关键的技术，时间与波速相互对应，必须同时讨论才有意义。判定检测到的行波波头频率，然后根据线路参数的频率特性计算出行波在该频率下的传播速度，以此用于测距是最为准确的。求取暂态行波信号的一阶或二阶导数，并与设定的门槛值进行比较来判断行波信号是否到达，此方法对噪声比较敏感，当故障距离较短，行波中高频分量明显时，其效果较好。相关法和匹配滤波器法是以首次到达母线的行波信号为参考，利用从故障点反射回母线的行波信号与参考信号的反极性相似性，根据互相关函数的最大值判定反射波达到时间，进而求出故障位置的方法，但其测距结果受母线端所连接的输电线数目等因素影响，行波在传播过程中的波形畸变会降低算法的可靠性。中的主频率法是一种频域分析方法，该方法从较长的时间段来考察行波频率范围，由行波中频谱最强的分量决定行波到达时间，然后求解故障距离，其缺点是所求行波主频往往较低，定位精度会受到影响。小波分析方法利用小波变换在时频域内都具有局部化特性，对信号进行局部化分析，可有效提取故障行波特征，得到信号中的奇异点，小波分量的模极大值出现时间即为电流行波脉冲的到达时刻，并且通过得到信号被分析频带的中心频率和模极大值对应时间能同时解决行波到达时间和传播速度的选取问题，在实际设备中也有广泛的应用。 3行波故障测距系统应用实例 当系统中任一被监视信号超过预设值，高速采集单元启动，发出触发信号，标定当前时间，激活CPU中的采集控制定时电路，经过大约几毫秒时间，高速采集单元终止工作从而向CPU发外部中断信号。CPU在中断服务程序中获取到这次触发的时间信息后释放高精度时钟，并处理触发的暂态数据，判断是否为有效触发。如果有效，设置启动标志。在主循环程序中，系统进入故障处理程序的前提是CPU能够获取到启动标志，数据存储过程也是在处理程序中进行，从而形成启动报告，通过串口发出上报信号。
直供线路故障测距修正方法
直供线路故障测距修正说明 1.测距原理 直供测距定值说明： 表测距定值表(针对直供线路有效) 注意单位电抗和总电抗都是二次换算值. 测距分段数：测距时将此馈线根据不同的电抗区段分成的测距分段的个数。 单位电抗：在此分段内接触网的单位电抗值,为二次值，x2=x1*K U/K I，单位Ω/Km. 总电抗：保护安装处到此分段末端的总电抗,为二次值,单位Ω。 距离：保护安装处到此分段末端的总距离,单位Km。 以4段分段的故标定值设置举例如下: 变电所 供电线区间线路站场区间线路 设馈线压互变比27.5/0.1，流互变比800/5, 供电线单位电抗0.65Ω/Km，接触网线路单位电抗0.42Ω/Km,站场单位电抗0.2Ω/Km，L1=1Km，L2=10Km，L3=12Km，L4=25Km。则故障测距定值设置如下：
2.测距修正方法 具备原始测距整定数据,现场保护动作数据,实际短路位置数据等相关参数 主要有:整定数据:N,x1,X1,L1,x2,X2,L2,……. 动作数据: Xs,Lj 所在段K, 实际故障距离Ls 设修正后的测距定值:N,x1’,X1’,L1,x2’,X2’,L2,……. 3.计算原理 1)第一段内故障,测距定值修正方法: X1’=L1/Ls*X1 x1’=X1’/L1,其他段根据此参数重新计算 2)第二段内故障,测距定值修正方法: X2’=X1+(L2-L1)*(X-X1)/(Ls-L1) x2’=(X2’-X1)/(L2-L1),后续分段根据此参数重新计算 3)第I段(I≠1) XI’=X I-1+(L I-L I-1)*(X-X I-1)/(L S-L I-1) x i’=(X I’-X I-1)/(L I-L I-1), 后续分段根据此参数重新计算 4.验算为保证正确性,最好按照计算结果划出线性分段图,将故障时的Xs通过坐标及计算,检验是否对应结果为Ls.
架空输电线路常见故障及预防措施分析
架空输电线路常见故障及预防措施分析 近几年，人们在生活与工业用电方面明显增加，有关电力体系的安全输电问题也日益成为人们关注的重点，现在电力体系多采用架空输电线路的方式进行输电作业，然而由于输电线路分布区域广、距离长、杆塔架设地区环境较为复杂等特征，架空输电线路在运转期间会因为气候等多种不利因素而引发故障，影响电力体系的安全运行，严重的甚至有造成大面积停电的可能。文章主要从架空输电线路经常出现的故障起因着手研究，并对相应故障的预防策略进行分析。 标签：架空输电线路；常见故障分析；预防措施 引言 现今，经济的发展与技术的提升让电力体系整体设备也有所增强，同时系统整体可以选用自动化的方式进行监控，而生活与工业用电量的增加，无形中提升了对电力体系的考验与安全输电的要求，需要电力系统加大对输电线路的维护与检修。然而架空输电线路通常所处地理环境复杂，且长时间处在露天环境下，极易受到恶劣环境的影响，产生较大的故障，严重的会出现大面积停电的现象，为人们生活与工作带来一定损失；而输电线路故障排除的难度较大，需要提前对其容易发生的故障进行一定的预防，避免大损失的出现，本文即针对架空输电线路常见故障及其相应预防策略进行分析。 1 架空输电线路常见故障类型及其特点 架空输电线路是电力体系与输电网络的主要组成，其承担着大部分的工业与生活输电任务，也是电力体系中最容易发生故障的部分。其常见故障依照性质划分，主要分为瞬时类故障与永久类故障，其中瞬时类故障主要有雷电过电压引发的闪络与鸟类所导致的短路等，永久性故障多是由于气候或设备本身等原因引起的，如冰雪类天气或线路老化等所引发的瞬时过电压击穿输电线路绝缘装置，设备安装、风暴、地震等引发的输电线路永久性短路等问题。依照其具体类区分，可以分为横向与纵向故障，其中横向故障主要为单相、两相与三相短路，纵向故障主要有一相与两相断线问题，这些故障极易引发输电线路出现跳闸等事故，因此需要在发生故障的第一时间找出其故障原因，有针对性的解决问题，或提前针对某项故障做好预防措施。 1.1 鸟类危害的特征 鸟类会经常降落在架空输电线路上进行休憩，但其对输电线路也是存在危害的，其危害主要来自于筑巢、飞行以及鸟粪等造成的闪络。鸟类在输电线路上所筑巢穴的材料多为树枝，树枝在干燥的天气中对线路的影响不大，一旦碰到阴雨天气，巢穴极易被风吹落到导线或绝缘子上，容易造成架空输电线路接地短路事故，严重的可能会出现烧断导地线等事故；且鸟类飞行期间其叼着的树枝等物体也容易降落到输电线路上，一旦这些物体降落在绝缘子均压环或杆塔与导线绝缘
电力电缆的故障测距与定点方法探讨
电力电缆的故障测距与定点方法探讨 摘要：电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行。因此，如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。文章分析了电力电缆故障的原因及分类，探讨了电力电缆的故障测距与定点方法，并对电力电缆故障在线监测的发展进行了探讨。 关键词：电力电缆；故障测距；故障定点；在线监测；脉冲 随着我国经济建设的高速发展，我国的城市电网改造工作大力地开展。由于电力电缆应用成本的下降，以及电力电缆自身所具有的供电可靠性高、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而获得了越来越广泛的应用。然而，与架空输电线路相比，虽然电力电缆的上述优点却为后期电缆的维护工作特别是故障测距与定位带来了较大的难度，尤其电缆长度相对较短、线路故障不可观测性等特点都决定了电缆线路要求有更精确的故障测距方法。另一方面，电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行，并且如故障发现不及时，则可能导致火灾、大规模停电等较大的事故后果。因此，如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。 一、电力电缆故障原因及类型 （一）电力电缆故障原因 随着电缆数量的增多及运行时间的延长，由于电缆绝缘老化特性等因素，故障发生概率大大增加。电缆故障点的查找与测量是通讯和电力供应畅通的有力保障，但是因为电缆线路的隐蔽性、个别运行单位的运行资料不完善以及测试设备的局限性，使电缆故障的查找非常困难。尤其是在狂风、暴雨等恶劣天气中，给故障的查找、维修带来了很大不便。了解电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。 电缆发生故障的原因是多方面的，常见的几种主要原因包括： 1．机械损伤。主要由于电缆安装敷设时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤而直接引起的。 2．绝缘老化变质。主要是由于电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热，从而使绝缘炭化。 3．化学腐蚀。电缆路径在有酸碱作业的地区通过，或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠装和铅（铝）护套大面积长距离被腐蚀。 4．设计和制作工艺不良。拙劣的技工、拙劣的接头，电场分布设计不周密，材料选用不当，不按技术要求敷设电缆往往都是形成电缆故障的重要原因。 5．过电压。过电压主要是指大气过电压（雷击）和电缆内部过电压。 （二）电力电缆故障类型 根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为低阻、高阻、开路与闪络性故障。
输电线路故障测距系统现状及发展趋势综述
输电线路故障测距系统现状及发展趋势综述 发表时间：2016-10-18T15:34:19.453Z 来源：《电力技术》2016年第8期作者：关昕[导读] 本文阐述了输电线路行波故障测距技术的原理、发展历程，介绍了输电线路行波故障测距系统在国内的应用现状。 贵州电网公司都匀供电局贵州都匀 558000摘要：本文阐述了输电线路行波故障测距技术的原理、发展历程，介绍了输电线路行波故障测距系统在国内的应用现状，分析了工程应用中存在的问题。针对上述问题，并结合近年来电力科技发展，本文提出了行波故障测距系统的后续技术发展方向。 关键词：输电线路；行波法；故障测距 1.引言 输电线路是电网中较容易故障的部分，输电线路故障后，快速、精确的定位故障点位置对缩短线路停电时间、快速恢复供电、降低停电带来的经济损失具有重要意义。从长期运行的角度看，精确的故障点定位信息有助于运行单位的事故分析，及时地发现故障隐患，采取有针对性的措施，提高线路运行的长期可靠性。 输电线路故障测距方法（故障定位）从原理上可分为阻抗法、行波法、时域法、频域法等。目前，获得实际应用的主要是阻抗法和行波法，保护/录波装置中主要应用的是阻抗法，行波故障测距装置则一般是单独组屏。相对而言，阻抗法受过渡电阻、系统运行方式、互感器等因素影响，在长线路、高阻故障情况下，定位误差较大，因此，输电线路行波故障测距装置是目前国内电力运营单位最主要的故障定位手段。本文首先阐述了输电线路行波故障测距系统在国内发展及应用现状，介绍了存在的问题，并对后续技术发展进行了分析。 2.输电线路行波故障测距技术原理及发展历程 2.1 输电线路行波故障测距原理 输电线路行波测距法（也称为行波故障定位），根据需要的电气量的不同，可分为单端法、双端法、脉冲法。目前，现场运行装置基本上都是采用采用双端法，其原理是利用故障产生的暂态行波，通过计算暂态行波到达线路两端的时间差来计算故障位置。故障测距计算中主要解决以下两个问题：①行波在传输过程中的衰减及波形畸变（即信号色散）；②不同线路类型中行波波速的确定。 图1 双端行波测距原理 2.2 输电线路行波故障测距技术发展历程 在上世纪70年代，国外相关研究单位就提出了行波故障定位概念，但受采样、授时等技术的限制一直未能实用化。在行波测距技术实用化之前，电力系统主要通过保护/录波装置数据利用阻抗测距法完成故障定位，但受故障过渡电阻、互感器误差等因素的影响，测距精度和可靠性较低，并且不适用直流输电、T阶等类型线路。上世纪80年代以后，随着GPS、数字信号处理技术的成熟，行波故障测距装置技术上逐渐成熟。而在行波故障测距理论研究领域也取得了突破，中国电科院、山东科汇等单位采用小波变换、模量变换、自适应滤波器等手段[1~7]的综合应用解决了色散、波速确定等问题，行波故障测距装置进入实用化阶段。 3．输电线路故障测距系统发展现状 3.1 应用规模 目前，基于行波原理的输电线路故障测距装置在我国电网已经获得了广泛应用，安装厂站数量超过3000个，全面覆盖500kV/330kV以上电压等级线路，距离较长的220kV电压等级线路也基本安装有行波故障测距装置。在国内，从事该领域产品研制与开发的主要厂家是：南京南瑞集团公司，山东科汇公司、山大电力等，由于国内在此领域的应用水平较高，在装置开发和相关技术研究方面与国外机构差距较小。 3.2 应用效果 实际运行统计表明，输电线路行波故障测距装置的精度基本上达到500米~1000米，在现场运行中主要发挥了以下作用： 1）输电线路行波故障测距装置的应用有效缩短了线路停电时间，仅在辽宁电网，根据2006年~2009年统计，挽回停电损失上亿元。 2）对于四川、青海、云贵等地电网，由于输电线路多跨越山区、林地，巡线困难，行波故障测距装置的应用大大降低了巡线工作量。 3）输电线路故障点的准确定位有助于运营单位采取预防性措施，这也间接降低了输电线路后续故障发生的概率。 但需要指出的是，输电线路行波故障测距装置的应用效果与现场的运行维护情况相关。以辽宁电网为例，2014年上半年，220kV线路故障的定位成功率超过95%，平均误差在2级杆塔以内（不到500米误差）；而运行维护不力的地区，故障定位成功率甚至不及50%。 3.3 存在的问题 （1）故障测距装置可靠性相对较低。 这是影响行波故障测距装置应用效果的最主要因素。由于行波故障测距装置系统构成较为复杂，包括装置采样、通讯、GPS授时（精度要求较高）多个环节，其中一个环节出现问题，即可能导致故障失败。根据各网省公司统计，由于通讯、GPS原因导致的故障定位失败占据故障总原因的70%以上。
行波测距法
行波法故障测距 行波法的研究始于本世纪四十年代初，它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。现在行波法已经成为研究热点。 行波法的研究始于二十世纪四十年代初，它是根据行波传输理论实现输电线路故障测距的。现在行波法已经成为研究热点。 简介 (1)早期行波法 按照故障测距原理可分为A,B,C 三类: ① A 型故障测距装置是利用故障点产生的行波到达母线端后反射到故障点,再由故障点反射后到达母线端的时间差和行波波速来确定故障点距离的。但此种方法没有解决对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题,所以实现起来比较困难。 ② B 型故障测距装置是利用记录故障点产生的行波到达线路两端的时间,然后借助于通讯联系实现测距的。由于这种测距装置是利用故障产生后到达母线端的第一次行波的信息,因此不存在区分故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波的问题。但是它要求在线路两端有通讯联系,而且两边时标要一致。这就要求利用GPS 技术加以实现。 ③ C 型故障测距装置是在故障发生后由装置发射高压高频或直流脉冲,根据高频脉冲由装置到故障点往返一次的时间进行测距。这种测距装置原理简单,精度也高,但要附加高频脉冲信号发生器等部件,比较昂贵复杂。另外,测距时故障点反射脉冲往往很难与干扰相区别,并且要求输电线路三相均有高频信号处理和载波通道设备。 比较 三种测距原理的比较:A 型和 C 型测距原理属于单端测距,不需要线路两端通信,因都需要根据装置安装处到故障点的往返时间来定位,故又称回波定位法;而 B 型测距原理属于双端通讯, 需要双端信息量。A 型测距原理和 B 型测距原理适用于瞬时性和持久性故障,而C 型测距原理只适用于持久性故障。 (2)现代行波法 从某种意义上讲,现代行波法是早期A 型行波法的发展。60年代中期以来,人们对1926年提出的输电线路行波传输理论行了大量的深入的研究,在相模变换、参数频变和暂态数值计算等方面作了大量的工作,进一步加深了对行波法测距及诸多相关因素的认识。 1)行波相关法 行波相关法所依据的原理是向故障点运动的正向电压行波与由故障点返回的反向电压行波之间的波形相似,极性相反,时间延迟△ t 对应行波在母线与故障点往返一次所需要的时间。对二者进行相关分析,把正向行波倒极性并延迟△ t 时间后,相关函数出现极大值。 这种方法也存在对故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波加以区分的问题。由于在一些故障情况下存在对侧端过来的透射波,它们会与故障点发生的反射波发生重叠,从而给相关法测距带来很大困难。 2)高频行波法 高频行波法与其他行波法不同的是,它提取电压或电流的高频行波分量,然后进行数字信号处理,再依据 A 型行波法进行故障测距。这种方法根据高频下母线端的反射特性,成功的区分了故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障点的透射波。 (3)利用行波法测距需要解决的问题 行波法测距的可靠性和精度在理论上不受线路类型、故障电阻及两侧系统的影响,但在实际中则受到许多工程因素的制约。 1)行波信号的获取 数字仿真表明:故障时线路上的一次电压与电流的行波现象很明显,包含丰富的故障信息,但需要通过互感器进行测量。关键是如何用一种经济、简单的方式从互感器二次侧测量到行波信号。一般来说,电压和电流的互感器的截止频率要不低于10khz,才能保证信号不过分失真。用于高压输电线路的电容式电压互感器(CVT)显然不能满足要求。利用故障产生的行波的测距装置,最好能做到与其他的线路保护(如距离保护)共用测量互感
输电线路常见故障分析与检测方法综述
输电线路常见故障分析与检测方法综述 摘要：随着经济和各行各业的快速发展，电网输电线路分布范围极广，在其运营过程中，常遭受恶劣天气、外力破坏、鸟害以及其他环境因素的影响，使得输电线路易出现不同程度的损坏，导致无法正常使用或者影响其使用效能，甚至会导致大面积停电事故，对群众生活、生产带来不利影响。深入分析引起输电线路故障的各种原因，提出有针对性的防治对策，对增强电网预防事故发生和提高安全运行能力有非常重要的意义。本文分析了引发输电线路故障的各种原因，并提出了有效的针对性防治对策。 关键词：改进方法；输电线路；常见故障 引言 今社会发展与电力供应有着密切的关系，电力系统正常供电关系着社会生产生活的诸多方面，因此随着电力系统建设的不断进行，电网配网自动化技术也成为了当下的主流，同时自动化技术开始同输电线路的建设工作不断融合，这对于提高电网系统的工作效率和供电质量水平有着积极的促进意义。但是，现阶段输电线路在供电系统运行过程中仍然存在着一部分问题有待解决，因此，本文对电路系统中的故障问题出现的原因和运行维护以及检修进行探讨。 1常见故障分析 1.1线路接地故障问题 输电线路中如果出现接地故障问题，那么将对整个供电线路的运行稳定性造成直接的负面影响。造成输电线路接地故障的因素主要包括三个方面，首先，人为因素影响。如果电力供电系统建设过程中由于人为因素的影响，导致接地线路的布线连接出现问题，或者在接地线路检测过程中出现疏漏现象，则会直接引发接地故障问题。其次，线路自身的质量水平问题。输电线路本质上属于消耗型线路，因此在供电系统运行过程之中，随着时间的推移必将会出现线路疲劳性损伤以及线路老化的问题。如果供电系统运行和维护过程中没有及时解决该类问题，那么在后期的运行过程中，引发接地故障的可能性将会大大增加。除此之外，最有可能引发输电线路的接地故障问题的因素是配电网络运行过程中电容分散或者电容突变的情况出现。在电容出现突变或者分散的情况时，供电系统内的线路电流值将会出现剧烈的不规则振荡现象，在该振荡过程之中，如果振荡电流同电力无法实时匹配，那么将直接导致接地故障的发生，这种由于电容突变所引发的接地故障对电路系统损伤较大，应当充分予以重视。 1.2线路运营管理不合理所引起的故障 的输电线路所覆盖的区域是十分广的，因而就需要投入更多的人力物力用于运营维护，以此提高线路运营的安全性。而因运营情况不佳而导致的线路故障往往会影响整个线路的供电能力。因而为了更好地提升整体的供电能力，在输电线路架设竣工之后，供电方就应该筛选出细心且具有相关专业知识和技术的人员，对其进行系统且全面的检查后再投入使用，并在后期进行定期的排查和维护。 2输电线路故障防治对策 2.1针对恶劣天气的防治对策 （1）防治雷电故障的防治对策。可通过减小避雷线的保护角、增强线路绝缘水平、架设耦合地线、降低杆塔接地电阻、加装保护间隙和安装线路氧化锌避雷器等方式可对输电线路的防雷工作起到较好的效果，在实际的线路杆塔设计、运行、改造过程中，应该根据实际情况，具体问题具体分析，探求和实施一个最优
智能电网行波故障测距系统的应用方法探讨
智能电网行波故障测距系统的应用方法探讨 故障测距系统的构成部分主要有两种，第一种为终端装置，第二种为主站。随着电力电子技术的快速发展，在电网建设中也融入了智能化技术，基于智能电网的构建也相应的产生了智能变电站，在变电站内部的故障测距系统终端装置中使用了不同的采样方式，并利用不同的装置解决了以往的通讯问题。本文分析了智能电网和传统故障测距系统之间存在的差异，探讨了在测距主站中如何保障测距系统可靠运行的有效措施，并提出了可以对故障进行智能化分析的系统，提高了电网故障的诊断效率。 标签：智能电网;行波故障;测距系统;应用方法 行波故障测距系统是使用极其广泛的一种系统，和传统的阻抗测距法相比，具有准确度高、可靠性高的优势，特别是在辽宁等地区已然形成了完善的测距系统。智能电网建设速度的不断提高，使得智能电网的规划和建设范围都有所扩大，因此为了保证稳定供电和人们生活的正常运行，就必须要在电力系统发生故障之后，在最短时间内完成供电恢复。在这种情况下传统的测距方法体现了极大的劣势，必须要根据智能电网的特点设计符合实际故障检测需求的测距系统。 一、传统测距系统存在问题 第一，传统的测距方法在信号接入方式方面存在着落后的现象。目前很多变电站内的测距终端装置无法和电子式的互感器信号相匹配，导致二者无法进行连接[1]。并且在采样的过程中需要把信号电缆放置于控制室的内部，才能够开展集中式采样工作，降低了采样的效率，也无法满足智能化变电站对技术的要求。第二，无法完成高效的信息共享。在传统的测距系统中会通过各种协议将测距结果上传，但是测距系统的录波数据无法向其他不同的装置或者系统进行数据传输，相应的也无法从其他装置中或者系统中获取数据。第三，没有对电网的整体数据和信息进行有效的利用。传统的测距系统只会考虑到在输电线路左右两侧的数据，因此导致算法无法对电网整体的数据进行合理的应用，导致系统运行的可靠性受到影响，也缩小了系统的使用范围。 二、智能电网故障测距系统构成 在智能电网下故障测距系统仍然是以原有系统为基础进行构建的[2]。测距终端装置主要负责的工作内容是采集电力系统或者电网在运行过程中产生的数据，并通过设定好的方式和途径发送到相应的位置。测距主站则是负责对数据和信息进行计算和分析，并对外进行信息发布。测距主站具有就地配置的特點，但是为了减轻后期主站维修和管理的工作压力和难度会选择在远方进行测距主站的配置。如果故障测距系统均选择就地配置的时候则会将其组合后的结构统一称之为测距装置。 三、智能电网行波故障测距系统的应用
电力输电线路的运行维护及故障排除
电力输电线路的运行维护及故障排除 发表时间：2016-12-13T15:16:41.793Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：白东[导读] 在国家能源的不断发展的今天，电力工程行业已成为各个行业发展的基础行业，电力工程施工中输电线路是电力行业发展的基础。 （国网宁夏电力公司宁东供电公司 750411）摘要：在国家能源的不断发展的今天，电力工程行业已成为各个行业发展的基础行业，电力工程施工中输电线路是电力行业发展的基础。输电线路是电力工程中的传输者，只有加强输电线路的质量控制，才能够保证输电线路的工程质量，为电力工程的顺利传输、发展奠定基础。 关键词：电力输电线路；运行维护；故障排除 【引言】电力系统建设日益完善，对促进社会生产生活均有重要意义。输电线路作为电力系统的重要组成部分，需要提高其施工技术管理，保证每个环节实施的有效性，提高作业规范性，以免施工不当而埋下质量隐患。对工程施工现场进行有效监理，确定存在的问题，并及时采取措施处理，从根本上来提高施工效果。 一、输配电线路安全运行的重要性输配电线路是连接电力网络和用户设备的重要媒介，输配电线路如果不能安全运行，将对电力系统的供电质量产生不利影响，因此确保输配电线路的安全、稳定运行成为电力企业的重要任务。输配电线路或设备发生故障时，会导致电力系统供电中断，直接影响电力用户的正常生产、工作、生活，使得电力企业的服务水平降低；如果故障范围过大，导致市区大范围的停电，还会引起人们的恐慌，不利于社会治安。此外，对输配电线路故障进行处理的过程中，由于自然或人为因素影响，容易诱发安全事故，使得人们的生命财产安全受到威胁。总之，确保输配电线路的安全稳定运行具有十分重要的社会意义，不仅是电力企业发展的需要，还是社会建设和发展的重要保障。 二、输电线路在电力工程施工中的缺陷（1）管理人员及大多数工程技术人员，在实际施工管理过程中往往就存在着违规操作或者不按图纸施工。（2）管理人员无法准确的知道巡检人员是否落实了自己的责任，是否真正认真查看了所有的杆塔，造成了巡检人员对现场缺乏科学的监督。每一个巡检人员专业水平不同，对每个巡检项目的认识也不同，巡检人员的经验积累也各不一样，所以出现漏检，误检的情况也是经常发生的。同时，对电的输送，杆塔检查资料等仅靠手工来管理。所以检查的质量和现场实际记录方面也不能得到保证。（3）在实际工作中，经常会出现架空输电线路杆塔预先设计的情况。再加上我国有些地区地形和土壤结构非常复杂，当输电线路要在这种环境下完成的时，发生勘察不到位的情况是在所难免的，受多种因素影响，调制杆塔结构中接地装置的电阻率将会完成的效果不理想。如果设计方面存在问题，即使后来依照图形设计，接地装置的电阻与原先设计的目标也很难一致。塔杆结构设计出现的问题，将会成为输电线路施工时导致发生事故的隐患。（4）有些偏远地带土壤电阻率偏高，这些地方因为交通不便导致施工相对困难，接地装置的施工属于地下隐蔽工程，如果没有检查到位，偷工减料、不严格按图纸施工都是极有可能出现的情况。在山区或岩石分布较广的地区，如果接地线没有深埋，将会对直接影响装置的电阻值。除此之外，在回填土以及科学降阻等方面，也会有敷衍了事的现象发生。 三、加强输配电线路运行管理的策略分析 1、完善输配电线路工程办理体制电力企业要完善输配电线路工程的办理体制，进行科学、合理的设计，为输配电线路的安全运行奠定良好的基础。电力建设单位在输配电线路工程的规划和审查阶段，要对施工现场的实际情况进行全面的掌握，并根据相关的线路运行经验进行设计。设计人员设计输配电线路的过程中，办理单位要加强线路的勘测工作，收集线路覆盖区域的相关地理和气候信息，为设计工作提供有效参考；在线路施工的过程中，办理单位要对施工进度和质量进行严格的监督，发现其中的施工隐患并及时进行处理；在输配电线路正常运行前，办理单位还需要为输配电线路配备相关的维护人员、维护设备，从而保障线路的安全运行；在线路的运行阶段，办理单位要加强巡查和检测，及时发现线路存在的问题，并进行有效解决。 2、加大电网的改造力度为了确保输电线路的安全稳定运行，应该加大对电网的改造力度，对于以前建设的电网应该加强对绝缘性能的检查，防止因为绝缘老化等原因而降低绝缘性能，从而影响到输配电线路运行的安全性。根据现有的电能供应状况，对电网结构进行合理配置，提高电网供电质量，降低故障的发生几率。对变电站的运行状态进行调整，根据电网运行负荷合理调整变电站配置，满足电网的运行需求。在进行电网改造的过程中，要注意施工质量，及时消除施工过程中的安全隐患，为输配电线路运行管理工作的顺利开展创造有利的条件。 3、施工阶段控制在工程正式施工阶段，监理人员需要做好每个环节的控制管理，保证施工活动可以有效运转，并根据质量管理体系，对施工人员行为进行约束，在保证施工质量的同时，提高作业效率。例如土石方开挖需要由经验丰富的人员操作，严格控制开挖尺寸，并按照标准对杆塔基坑进行验收，且重视隐蔽工程的监理，保证各环节质量。在进行焊接施工时，同样需要安排具有专业资质且经验丰富的人员负责，保证焊接口的光滑度，不得出现裂缝、焊瘤等质量问题，要对完成焊接作业的构件进行抽检，及时发现存在的问题。 4、提高工作人员的综合素质管理和维修人才的综合素质的高低对输配电线路的运行具有重要的影响作用，电力企业要从多个方面提高工作人员的综合素质，具体包括以下几点：第一，增强工作人员的安全管理意识和风险意识，使得工作人员认识到输配电线路的安全运行对于整个电力系统的重要性，严格规范自身的行为，避免操作失误引发安全事故；第二，加强技术培训，电力企业可以通过电气组织专业知识和技能实践培训活动，不断丰富工作人员的理论知识，提高他们的动手操作能力，同时还要完善相关的考核制度，对电力管理和维修人员的工作水平进行不定期考核，从而激发他们的工作积极性，提升工作效率，为保障输配电线路的安全运行提供可靠保障。结束语