高压输电线路的故障测距方法的研究

高压输电线路的故障测距方法的研究

发表时间：2015-01-23T11:35:16.173Z 来源：《防护工程》2014年第11期供稿作者：胥文琰张林峰王佐许靖

[导读] 高压输电线路是电力系统的命脉，它担负着传送电能的重任。同时，它又是电力系统中发生故障最多的地方，并且极难查找。

胥文琰张林峰王佐许靖国网江西省电力公司抚州供电分公司江西抚州 344000

摘要：文章主要分析了高压输电线路的重要意义，探讨了高压输电线路的故障测距方法。

关键词：高压输电线路；故障测距；方法

引言高压输电线路是电力系统的命脉，它担负着传送电能的重任。同时，它又是电力系统中发生故障最多的地方，并且极难查找。因此，在线路故障后迅速准确地把故障点找到，不仅对及时修复线路和保证可靠供电，而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。

故障测距装置又称为故障定位装置，是一种测定故障点位置的自动装置。它能根据不同的故障特征迅速准确地测定故障点，这不仅大大减轻了人工巡线的艰辛劳动，而且还能查出人们难以发现的故障。

因此它给电力生产部门带来的社会和经济效益是难以估计的。输电线路故障测距的作用笔者分析如下：（1）帮助快速查找故障，节省故障巡线所耗费的大量人力、物力及财力；（2）帮助及时修复故障，提高供电可靠性和连续性，减少停电损失；（3）帮助分析故障发生的原因，并采取适当的预防措施；（4）对于瞬时性故障，可以提醒线路维护人员注意绝缘薄弱点，并适时清理或更换存在隐患的绝缘子，从而避免形成永久故障，而且可以大大节省检修时间和费用。

1 故障测距的要求及现状分析在电网工作中，发电厂将发出的电供给给周边的人们使用，但是发电厂发出的电不仅仅要供周边人使用，还要将电传送到许多更远的地方，用来满足更多的需要，由于需要将电输送到很远的地方，这就需要使用高压输电线路进行电的输送，而不是普通的电线传输。高压输电线路分为电缆输电线路和架空输电线路两种。电缆输电线路不占空间，它是设置在地面以下的，架空输电线路是悬挂在空中的。由于高压输电线路的故障测距分析会直接影响到电网系统的运行，因此，在对高压输电线路进行故障测距时，要保证测距的准确性，这也是故障测距中的最基本的要求之一，通过在故障测距中计算出的绝对误差和相对误差，来最后定下测距的数据，最大程度上减少它的误差，用对比的计算法来衡量出故障测距是否准确，在实际工作中，故障测距会受到环境条件、技术手段以及经济条件上的一些影响，因此在故障测距中都有一定的误差标准，只要测距误差在这个规定误差范围之中，就达到了对故障测距的精确度的要求。要使高压输电线路的故障测距更加精确，最重要的任务是找出影响故障测距准确性的因素。

在电力系统的所有工作中，工作人员普遍都十分重视高压输电线路的故障测距，这也是跟高压输电线路的故障测距在电网工作中的重要性直接相关的。21 世纪的今天，电子产品应运而生，计算机技术普遍应用到了各个行业，各个领域，在电力系统中，技术人员也将计算机尽可能的在故障测距算法中得到利用，已经有大量的专业技术人员将这项任务应用到现场中，做出了一些探讨与研究。

2 高压输电线路故障测距方法研究2.1 故障分析法2.1.1 利用单端数据的故障分析法利用单端数据的故障分析法包括阻抗法、电压法和解方程法。阻抗法是利用故障时在线路一端测到的电压、电流计算出故障回路的阻抗，其与测量点到故障点的距离成正比从而求出故障距离。电压法根据输电线路上发生故障时，故障点处的电压有最小值，通过计算各故障相电压的沿线分布，找出故障相电压的最低点实现故障测距。

据此又提出计算正序故障分量、负序和零序分量的电压沿故障线分布，找出电压的最高点实现故障测距。对比两种方法后者更为简单。

解方程法是根据输电线路参数和系统模型，利用测距点的电压、电流，用解方程的方法直接求出故障点的距离。解方程法包括解复数方程和解微分方程，前者在频域内求解后者在时域内求解。

2.1.2 利用双端数据的故障分析法利用双端数据的故障分析法可分为利用两端电流或两端电流、一端电压的方法；利用两端电压和电流的方法；解微分方程的方法。以上方法可分别建立在三种输电线路模型上，且又可分为需要两端数据同步或不同步两种。

2.1.3 影响故障分析法测距精度的因素1)线路参数的测量问题。故障分析法中输电线路参数计算方法都是在多种假设条件下进行的，很难保证与现场实际情况一致。高压输电线路的参数还受沿线地质、气候、大地电阻率分布不均等因素的影响，甚至线路长度也是随季节变化的，这是造成测距误差的一个重要原因。

2)工频电气量的采集问题。由于算法中电流、电压采用工频电气量，而在故障暂态过程电流、电压包含非周期分量、工频量和各次谐波分量，因此在故障测距前必须对所采集的数据进行数字滤波。

3)采样数据的同步性问题。两端同步的双端法为采用简单精确的同步算法，首先必需解决线路两端的同步采样问题。传统的时钟同步方法难以满足要求。利用GPS 传递的精确时问信号为实现双端量高精度故障测距奠定了坚实基础。但需要增~DGPS 接收装置等硬件设备，造价高昂，同时实际测距还有赖于GPS 的可靠运行。

现场中的硬件对采集的信息仍具有一定的时延，因此两端很难做到真正意义上的数据同步，故在应用上有一定的局限性。单端法硬件要求简单，具有投资少，实现容易等优点。但是这种方法除单端供电线路外，仅使用本侧信息不能消除对侧系统阻抗变化和故障点过渡电阻的影响，会给测距结果带来较大的误差，甚至失效。双端法由于使用了双端信息，因此不必引入对端系统参数，在原理上完全不受故障过渡电阻大小、性质和双端系统阻抗的影响，从原理上保证了测距的精度。但其在数据同步和伪根判别等方面尚有进一步改进之处。

2.2 双端同步测距法2.2.1 本侧电压电流对侧电流法由于故障发生时，电流互感器极易达到饱和导致采样波形发生畸变．从而不能正确地反映真实故障电流。因此电流互感器饱和是影响输电线路双端测距算法的一个重要因素。解决饱和影响故障测距的途径之一是对饱和电流进行补偿矫正。但实际上很难做到将饱和电流完全矫正。另一种解决的途径是研究仅利用两侧电压和另一侧电流，而不考虑CT 饱和的一侧电流，具有更高的测距精度和更广泛的应用。

2.2.2 两侧电压法为了有效避免由于电流互感器饱和带来的测距误差．学者提出了仅基于线路两端同步电压相量的测距算法。理论上。这类方法无需电流相量参与，可以完全不受饱和侧电流的影响。

2.3 行波法行波法依据的测算方法是当输电线路发生故障时，故障行波会在线路中产生，在故障点和其它阻抗不连续点发生折射和反射的情况。

故障测距的行波法算法中经历了两个阶段，分别是早期阶段和现代阶段两种。早期的行波法主要是运用阴极射线示波器或者是最初的