关于电缆–架空线混合线路故障测距方法的探讨

关于电缆–架空线混合线路故障测距方法的探讨

王国雄

（珠海电力建设工程有限公司519000）

摘要：随着我国用电需求的持续增加，各地先后架设并使用了大量电缆-架空线混合线路，以尽可能满足人们的用电需求。但线路在长时间的运行过程中，受到自然环境等多方面因素的影响，比较容易出现各种故障问题。此时需要工作人员对线路故障进行精准定位，从而有效解决故障问题，排除安全隐患。但以往传统的线路故障测距方法存在着固有的局限性，因此在这一背景下，本文将通过结合传统电缆-架空线混合线路故障测距方法及其局限性，提出一种优化改进后的线路故障测距方法，并采用仿真试验的方式对其有效性进行论证。

关键词：电缆-架空线混合线路；故障测距；电抗继电器；仿真试验

一、传统电缆-架空线混合线路故障测距方法及其局限性分析

在以往进行电缆-架空线混合线路故障测距的过程中，工作人员所使用的线路故障测距法多为行波法以及故障分析法。前者主要是通过依托行波传输理论，以此在有效完成输电线路故障测距的同时，突破线路类型以及故障电阻等限制。按照具体类型，行波法也可以被细分成小波变换行波故障测距以及依频特性行波故障测距。如小波变换行波故障测距中，如果架空线1段的前半段位置处存在故障点，则第二个波头为故障点反射波，拥有同故障点入射波相同的极性[1]。反之，如果架空线1段后半段位置处存在故障点，则J1点反射波为第二个波头，此时故障点入射波的极性与之完全相反。其测距公式为：

故障分析法则主要是通过将线路出现故障时的工频电压和电流量等重要参数进行准确记录，在此基础上通过一系列的计算以求解出具体的故障点距离。后期人们发现在已知具体系统运行方式以及各项相关参数的情况下，如果出现线路故障问题，只需通过利用测量点的电压以及电流量即可计算出具体故障点位置。按照类型其也可以被细分成两种，分别为单端与双端电气量法，即分别需要根据单端或双端电压、电流以及其他所需相关系统参数，利用相应的测距方程完成故障距离的精准计算。但在双端电气量法中，数据同步以及通道利用等也会在不同程度上影响测距计算的精准性，因此其该种线路故障测距方法也具有一定的局限性。

二、电缆-架空线混合线路故障测距方法的优化

（一）故障测距优化思路

通常情况下，保护装置会受到自身采样速率等因素的影响，因此长期以来在电缆-架空线混合线路故障测距中多使用故障分析法，并且在线路差动保护中使用双端测距的方式。但鉴于电缆-架空线混合线路参数本身并不均匀，因而也极大地增加了保护装置测距方案误差。为此，本文提出可以通过利用安装于整点方向的零序电抗继电器，在对混合线路参数进行预先设定下，准确锁定故障范围并完成对故障距离的精准测定。为了能够进一步提高经过度电阻故障时零序电抗继电器的灵敏性，有必要对其进行进一步优化。

（二）电抗继电器的优化

经过优化后的电抗继电器将根据电缆-架空线混合线路两侧的电流确定故障点电流，在对其进行极化后成为理想状态下的零序电抗器。利用这一零序电抗器对架空线-电缆混合线路具体线路故障段进行精确界定，从而为后期检修人员的故障排查和处理提供有效帮助。

（三）故障测距优化方法

通过利用优化后的电抗继电器对架空线或电缆段的故障段进行明确之后，需要对具体故障距离进行准确测算。图1展示的就是双电源系统下，电缆-架空线混合线路图：

利用这一方程即可对故障点距离架空线路和电缆接口以及距离M侧保护的长度进行准确计算。而如果利用零序电抗器判断出架空线端存在故障，则同样也可以按照上述方式对故障距离进行准确计算，以有效完成电缆-架空线混合线路故障测距工作。

三、仿真试验

为了有效验证本文提出的架空线-电缆混合线路故障测距方法的可行性和准确度，本文还通过采用EMTDC仿真试验的方式，构建相应的仿真模型。以某220kV电缆-架空混合线路为例，其总长度为50km，其中架空线和电缆长度分别为40km和10km。通过结合相关资料可知，8∠80°以及10∠80°分别为两侧系统阻抗，而在将两侧系统电势角相差后，其差值为15°[2]。在参考架空线以及电缆各项参数下，将优化后的两侧零序电抗器3动作范围整定至交接处，完成各个故障点和过渡电阻的设置之后即可进行故障测距仿真测试。以距离架空线侧故障点5km、10km以及15km各两个故障点以及过渡电阻时的测试结果为例，在距离架空线侧故障点5km时对应的过渡电阻分别为0Ω和100Ω，其测距结果分别为4.98与5.02；在距离架空线侧故障点10km时对应的过渡电阻同样分别为0Ω和100Ω，其测距结果分别为9.89以及10.2；在距离架空线侧故障点15km时对应的过渡电阻依然分别为0Ω和100Ω，其测距结果分别为14.86与15.13。即通过采用本文设计的架空线-电缆混合线路故障测距方法确实可以有效完成线路故障位置的准确测定。

结束语：本文通过对电抗继电器进行有效优化，利用两侧电流信息量对线路故障区段进行准确识别，而后在此基础上进行架空线-电缆混合线路故障测距，可以获得较为精准的测距结果，并且操作便捷、成本低廉，具有较高的应有价值。但由于本文在设计此种线路故障测距方案的过程中并且对多段混合线路条件进行充分考虑，因此在后续的研究中还需要对此进行重点研究。

参考文献：

[1]梁凤强.架空线—电缆混合输电线路行波故障测距方法研究[D].山东理工大学，2016.

[2]宋云海，王奇，常安，等.架空线—电缆混合线路分布式故障测距方法[J].水电能源科学，2016，34(01):179-183.