输电线路故障测距改进方法探索

输电线路故障测距改进方法探索

王贵山

广西电网有限责任公司河池供电局，547000，广西壮族自治区

摘要：输电线路是我国电力能源运输的重要载体，其关乎我国电网运行的稳定，影响着我国经济社会的发展。互联网技术的蓬勃发展，使得我国输电网络的用户规模不断扩大。因此，我国输电线路的输送电能容量以及故障检测的重要性日益显现。本文依据输电线路故障测距的主要方法，从正序故障分量、线路参数独立的测距技术、串联补偿线路优化，这三方面进行输电线路故障测距的具体改进策略的研究，为我国电力领域的高质量发展提供一定的参考。

关键词：输电线路；故障测距；改进方法

引言：电网系统具有一定的复杂性。现阶段，我国输电线路受地理区域以及自然环境等的影响，极易发生故障。因此，对于输电线路故障检测方法的优化成为现阶段我国电网企业研究的重点。故障测距是通过输电线路发生故障时的电压、电流等信息，建立电网模型，从而得到输电线路故障区域的准确位置，为后期输电线路维修工作提供了便利，保证了我国电力资源的平稳运行。

一、输电线路故障测距的主要方法

（一）输电线路故障测距中的行波法

行波法依据发射及接收行波信号的位置情况可以分为三种，即单端、双端、三端[1]。

其中单端行波法是采用一端进行测距，其对于设备及试验环境没有较高的要求。但是由于单端行波法需要进行反射行波检测，不同的系统或同一系统不同的运行方式、电阻等的差异，都会使得反射行波数据出现波动，从而使得反射行波差异较大，精确性不足。

双端行波法则是对于初始行波波头到线路两端的距离进行测量，找到其时间差，进而进行故障位置计算。该方法几乎不受线路长度及行波速度的影响。但是，在运用此方法时，对于钟表时间的精确性要求较高。

三端行波法则是通过对于线路两端及相邻检测端的行波波头的多端数据进行输电线路故障位置计算。这种测距方法的准确度相对较高。但是对于检测设备的装置及时间把控极为严格，稍有不慎，测距就会失败。

（二）输电线路故障测距中的故障分析法

输电线路故障出具中的故障分析法是基于电气量分析理论，依据故障距离和装置电气量的函数关系，进行故障位置计算[2]。其内含阻抗法、电压法等原理，能够根据相应的函数关系，建立电力网络数据模型，并根据相应的长度阻抗与线路长度间的正相关性，确定阻抗与线路故障区域的距离。再依据已知的线路参数以及电压下降规律，获得精准的输电线路故障位置。

该方法对于设备的要求相对较低，仅需要故障录波器等电气测量装置，就可以进行故障测距，且其成本及技术要求都相对较低。因此，其是现阶段我国电网企业输电线路故障测距的主要方法。但是，该方法也有一定的弊端，其受电气量不能够实现完全同步，其线路参数、换位等均会影响结果的准确性。

（三）输电线路故障测距中的智能分析法

智能分析法结合了计算机技术，通过行波特征以及模型创建获得输电线路故障位置[3]。该方法是近年来新兴的输电线路故障测距方式，其融合了多学科模型，并采用了人工神经网络进行模型构建。

但是。目前该方法只是停留在理论构建领域。暂时不能将电力系统故障同网络分析进行完美融合。其技术相对还不成熟，是我国电力网络领域未来的研究方向。

二、输电线路故障测距的具体改进策略

（一）故障分量提取中正序故障分量测距方法的优化

故障分量提取法，是输电线路故障测距中的重要环节。但是在该方法运行过程中，其系统频率一旦出现偏移，将会导致故障分量提取错误，从而影响最终结果的准确性。所以，为了保证故障分量提取的准确性，对于故障前后的波数据进行计算，以四个周波作为计算的波数据单位。并将相应的数据进行仿真试验，从而确定故障分量提取中正序故障分量测距方法的优化的有效性。

针对短距离输电线路，其参数模型可以选择集中参数模型。因为短距离的输电线路，长度范围较为集中，所以模型选择不需要考虑线路距离的分散性，因此，选择集中参数模型对于故障测距结果不会产生过大的误差。并且通过利用IEEE规程方法，对于短距离输电线路集中参数模型进行仿真试验，证明短距离输电线路的集中参数模型的误差极小，准确性较高。

但是，长距离输电线路在进行故障分量提取中正序故障分量测距时，要充分考虑到线路参数对于测距结果的影响。应以分布参数模型为基础，引入综合修正系数，从而实现对于输电线路参数的实时修正。通过将未引入综合修正参数的长距离输电线路和引入综合修正参数的长距离输电线路进行仿真试验，结果表明引入综合修正参数的长距离输电线路的结果准确度更高。

因此，在进行故障分量提取中正序故障分量测距方法的优化时，只需要对于线路两侧的电压、电流的正序故障分量进行提取，便可以进行输电线路故障测距。

（二）故障分量双端测距独立于线路参数的方法优化

故障分量双端测距独立于线路参数的输电线路测距改进方法，打破了传统输电线路参数的已知量参数认知，使得故障分量两端参数数据独立于线路参数，通过对于故障分量提取方法的优化，实现在两、三端输电线路进行正负序故障电气量提取，从而进行输电线路故障测距。

在两端输电线路故障分量两端测距中，要依据原有的测距方法，构建正负序故障分量网络的线路方程，将原有的线路参数消去，从而降低线路参数不确定性的影响。再将对称和不对称的线路故障构建两组测距方程，使其能够完全独立于线路参数数据。并且在进行测距过程中，要保证故障分量两端数据采样的同步性。可以依托数字化技术，进行同步智能自检。该技术可以对于故障分量两端的同步错误进行及时修正。

在三端输电线路故障分量两端测距中，对称故障要采用正序网络的三端回路参数数据建立方程，并求出不同回路的故障距离。不对称故障则是要采用正负序网络回路数据建立方程，求出精确的故障距离。随后，要进行正序电压故障分量误差公共节点的构造，并进行故障点支路辨识，确定故障线路位置。

这两种方法的故障使用类型较为广泛，且有效性及准确性都能得到保证，计算量也大大减少，并且不受故障前数据及零序耦合等的影响。

（三）基于MOV性质的串联补偿线路双端测距方法的优化

传统的串补元件忽视了MOV的特性。MOV元件的动作及伏安特性造成输电线路故障测距模型的复杂性，影响了阻抗的均匀性，使得结果出现了误差。

因此，为弥补现阶段串联补偿线路存在的问题，基于MOV性质对于串联补偿线路双端测距方法进行优化。通过输电线路故障前的电气量同故障后的三相故障电压、电流等进行对比，进行输电线路故障测距。该方法改进过程中充分地考虑到对称、两相、单相接地故障。分析故障前后的串联补偿线路的电压及电流关系，结合线路间的互感及MOV元件，对于SC-MOV系数给予定义，从而降低串联补偿装置位置差异的阻抗问题对于输电线路故障测距的影响。

随后对于故障回路中的电流与总电压下降之间的关系，得出串补元件电压及电流，其不受电压及电流的反向影响。再进行线路解耦分析，降低线路参数对于测距结果的影响。

该方法结合了故障原理、电力耦合、解耦等技术，提高输电线路故障测距的测定效率及准确性。

结论：输电线路故障测距技术是保证我国电力网络运行稳定的关键技术。目前，我国输电线路故障测距技术虽有所发展，但是还存在一定的技术问题。因此，有关部门及企业应该重视输电线路故障测距的技术难点，以此作为未来研究的方向。提高我国输电线路故障测距技术与未来电网复杂化发展的适用性，进而助力我国经济建设。

参考文献：

[1]王雪芹,张大海,李猛，等.基于小波能量谱和SSA-GRU的混合直流输电系统故障测距方法[J].电力系统保护与控制,2023,51(12):14-24

[2]郭修宇,陶彩霞,李泰国.基于离散小波的多测点行波法故障测距在混合线路中的研究[J].兰州交通大学学报,2023,42(03):55-60.

[3]杜江.基于S变换的自闭贯通线路故障测距算法研究[J].电器工业,2023(06):49-53.