架空输电线路故障测距方法

架空输电线路故障测距方法

张一中

(内蒙古鄂尔多斯市薛家湾供电局内蒙古鄂尔多斯010300)

摘要：当电力系统的输电线路在发生故障的时候，为了能够有效的减少巡线的负担，那么就需要对故障进行测距，这样能够节省大量的物力和人力，从而使得运行的可靠性得到有效地提高，线路也能够快速的恢复供电，因停电而造成的综合经济损失也能够降低。本文主要针对架空输电线路故障测距的方法进行分析。

关键词：架空输电线路；故障测距；方法

最近几年，使用雷电定位系统能够有效地解决因为雷击造成的架空输电线路故障的定位问题，但是对于非雷击造成的线路故障问题却没有好的办法解决。那么在对故障进行定位的时候就只能够依靠设置在变电站的故障测距装置。下面就对常用的一些故障测距的方法进行简单的介绍。

一、阻抗测距法的介绍

故障分析法如今已经得到了较为广泛的应用，具体来讲，如果系统运行方式和线路参数已经被掌握，那么我们可以将测量装置得到的电压电流给应用过来作为函数，之后加上故障录波记录的故障数据，就可以有效地构建电压电流回路方程，这样故障距离就可以计算出来。

1.1利用单端数据的故障分析法

阻抗法、电压法以及解方程法等都是借助于单端数据的故障分析法，阻抗法指的是有故障出现时，对线路一端的电压电流进行计算，然后将故障回路的阻抗给求出来，因为有正比关系存在于测量点和故障点之间，那么故障距离就可以被求出来。电压法指的是如果输电线路的某一部位出现了故障，将故障点处电压的最小值给充分利用起来，来科学计算故障相电压的沿线分布情况，在找出来故障相电压的最低点之后，就可以实现故障测距的目标。通过对比我们可以发现，前者计算方式太过复杂。

1.2利用双端数据的故障分析法

借助于双端数据的故障分析法，包括多种类型，如借助于两端电流一端电压的方法、解微分方程的方法等。

1.3影响故障分析法测距精度的因素

①线路参数的测量，要对多种条件进行假设，方可以计算输电线路参数，但是无法符合现场实际情况，很多因素都会影响到高压输电线路的参数，如沿线地质、气候、大地电阻率的分布等，并且季节的改变，也会影响到线路长度，容易有测距误差产生。②工频电气量的采集问题，因为将工频电气量应用到算法中的电流和电压中，而非周期分量、工频量和各次谐波分量都存在于故障暂态过程电流和电压中，因此，在故障测距之前，需要数字滤波采集到的各种数据。③采样数据的同步性问题，将同步算法应用过来，首先就需要对线路两端同步采样的问题进行解决，实践研究表明，传统的数据同步方法出现了诸多的问题。那么就可以应用先进的GPS技术，但是需要配备一些硬件设备，如GPS接收装置等，需要较高的造价成本，同时，GPS只有可靠稳定的运行，方可以开展测距工作。④信息的采集会受到现场硬件的延迟，那么数据同步无法真正的实现，因此，就在一定程度上限制了它的应用。

1.4阻抗测距法的应用

阻抗测距法已被广泛应用在各类微机保护装置和故障录波测距装置中,成为主要的故障测距方法,如某电分公司所使用的微机线路保护装置和故障录波测距装置都采用阻抗法进行故障测距。尽管阻抗测距法受故障类型、故障电阻和线路对端负荷阻抗的影响较大,误差一般较大,且在高阻故障和闪络故障时用阻抗法测距在精度方面很难满足实际运行的要求。但运行经验证明,阻抗测距法仍能满足实际运行中出现线路故障时的测距要求,能够发挥较好的作用。如220kV新塘变电站110kV新水线和110kV新南甲线两起受外力破坏导致单相接地故障跳闸的事故中,线路保护装置均能较准确地测量出故障点的距离。给快速组织抢修和缩短恢复送电时间创造了条件。

二、行波测距法的介绍

2.1行波测距法的基本原理

当输电线路发生故障的时候，在线路的故障点就会产生向两端运行的暂态行波，如果暂态行波在传播的过程当中遇到的介质不均匀的话，暂态行波就会发生反射和折射，在母线和线路故障点的地方，暂态行波就会发生投射和反射，而行波测距法主要就是利用这两个波头之间的时间差来完成对线路故障点的定位。

2.2行波测距法的分类

根据测量方式以及产生行波的种类不同，基于行波法的测距方法一般就可以分成A、B、C这样三种类型。

（1）A型行波测距法。主要就是利用线路故障点所产生的行波，然后根据行波的波速以及行波在线路故障点和测量点之间往返一次的时间来确定出线路故障点的距离。A型行波测距法所需要用到的装置比较少，而且原理也比较简单，同时A型行波测距法也不会受到对端负荷阻抗以及过渡电阻的影Ⅱ向，在理论上可以达到比较高的精度。但是一直以来，因为对于线路故障点所产生的行波特性以及在三相线路上的传播特性认识还不足，而且确定行波达到的时间以及信号采集的要求比较高，所以A型行波测距法并没有得到很好的推广应用。

（2）B型行波测距法。主要就是利用故障产生的第一个行波头信号，然后借助通信通道来实现线路故障点的测距。B型行波测距法主要的优点就是利用线路故障点所产生的行波第一次到达线路两端的信号，这样也就不会受到线路故障点投射波的影响。和A型行波测距法一样，B型行波测距法对于行波达到的时间要求也非常的高，所以B型行波测距法基本上都是采用的GPS技术，同时和A型行波测距法相比较，B型行波测距法所需要用的装置设备也更多一些。

（3）C型行波测距法。主要就是采用脉冲发射装置向已经离线的故障线路发射直流脉冲或者高压高频脉冲，然后在根据高压脉冲由脉中发射装置到线路故障点的往返时间进行测距。C型行波测足巨法装置和原理都比较的简单，而且测距的精度也比较高，一直以来应用都非常的广泛。C型行波测距法主要有二次脉冲法和低压脉冲反射法。C型行波测距法是对架空输电线路故障测距一种比较有效和成熟的方法，现在国内外很多的厂商都在生产这种装置，而且离线测量也是C型行波测距法的一个特点。和前面两种方法相比较，C型行波测距法需要比较大的设备投入。

2.3几种行波测距法的比较

上述这几种行波测距法都是通过对行波在线路当中的传播时间的测定来确定线路的故障点。相比较之下，A型行波测距法在进行线路故障测距的时候所需要用到的设备最少，只需要在前端使用一个高采样率的采集器就可以：B型行波测距法则需要稳定性比较好的通信通道；C型行波测距法则需要脉冲发生器。从信息处理的过程来看，A型行波测距法需要对行波进行有效的区分，B型行波测距法和C型行波测距法则不需要。从测量的区域来说的话，A型行波测距法和C型行波测距法都存在～定的盲区，而B型行波测距法则不存在盲区。这几种行波测距法都需要面对的一个问题就是对行波达到的时间进行准确的确定。

结语

阻抗测距法应用时间长,且应用范围广,被广大电力用户所普遍接受。但其在处理高阻故障和闪络故障时的测距能力略显不足,受故障类型和故障电阻的影响较大,测距精度不高等问题仍待解决。而行波测距法原理简单、先进,测距精度受外部因素影响小,特别是双端测距法在原理上有很大的优势,测距精度可达到较高的程度,但所需的硬件设施较多,投资相对较大。在实用性和经济性取得平衡的情况下,A型单端测距法较为适用,今后将会逐渐得到推广应用。

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