信息化數(shù)字行波故障測(cè)距技術(shù)在500kV輸電線路中的應(yīng)用

石文芳

摘要：本文以行波故障測(cè)距技術(shù)作為主題，探討它在500kV輸電線路中的應(yīng)用問(wèn)題。首先對(duì)現(xiàn)代行波故障測(cè)距的基本原理進(jìn)行了概述性的介紹；主要對(duì)行波法進(jìn)行了說(shuō)明，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了深入分析，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)比較了兩種測(cè)距方法的差異與優(yōu)勢(shì)；希望通過(guò)本文初步論述可以引起更多的關(guān)注與更廣泛的交流，為該方面的理論研究工作、應(yīng)用實(shí)踐工作提供一些有價(jià)值的信息，以供參考。

關(guān)鍵詞：行波故障測(cè)距技術(shù) 500kV輸電線路 應(yīng)用

中圖分類號(hào)TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0000-00

由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，與民生相關(guān)的基礎(chǔ)工程的不斷建設(shè)，以及向市場(chǎng)化的轉(zhuǎn)型等，都有力的推動(dòng)了電力行業(yè)的巨大發(fā)展；另一方面，民眾基本的物質(zhì)生活水平的滿足也使其對(duì)生活的需求得到了轉(zhuǎn)變，更加注重品質(zhì)化的生活方式與生活形態(tài)，因而對(duì)于電力的實(shí)際需求也在不斷增長(zhǎng)；加上我國(guó)電力升級(jí)改造工程的革新等，多種因素，共同造成了電力行業(yè)的欣欣向榮，然而由于季節(jié)、氣候、自然力以及人為因素等也會(huì)造成電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，因而提高對(duì)故障的檢修能力與水平，有助于為人民的安居樂業(yè)提供更好的保障。

1概述

行波故障測(cè)距技術(shù)于二十世紀(jì)中葉開始就得到了理論方面的深入研究，而且通過(guò)對(duì)時(shí)域、頻域間數(shù)模轉(zhuǎn)換、暫態(tài)數(shù)值計(jì)算等工作，對(duì)諸多與其相關(guān)的因素有了更為清晰的認(rèn)知，并且通過(guò)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路的故障測(cè)距，有利的提升了檢查故障的速度；從特點(diǎn)方面看，行波測(cè)距法的投資較小、通道也較為可靠，而且數(shù)據(jù)的傳輸速度快，可以更安全的將問(wèn)題解決。另外，通過(guò)主站的設(shè)置，能夠應(yīng)用相關(guān)程序設(shè)置，對(duì)雙端故障測(cè)距后的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速交換，并傳輸?shù)街髡具M(jìn)行分析，真正可以達(dá)到足不出戶，就可以全程監(jiān)控故障的目標(biāo)。而且發(fā)現(xiàn)及時(shí)，有利的減少了故障檢查時(shí)間，為后期的維修工作提供了重要保證；而且節(jié)省了檢查成本，有利的提高了電力運(yùn)行的安全可靠性。

2現(xiàn)代行波故障測(cè)距的基本原理

從現(xiàn)在的行波故障測(cè)距技術(shù)應(yīng)用來(lái)看，主要集中于A型、D型、C型、E型四大類型方面，以下就以我國(guó)目前應(yīng)用較多的A型、D型作為主要的探討對(duì)象，分析兩種不同的測(cè)距方法在500kV輸電線路中的具體應(yīng)用。

首先，從單端A型測(cè)距原理方面來(lái)看，在輸電線路中，一旦發(fā)生故障，就是形成暫態(tài)行波故障點(diǎn)、母線間的來(lái)回反射，條件是在設(shè)備監(jiān)控之下；具體來(lái)看，就是在母線設(shè)置測(cè)距裝置，并將電流互感器二次側(cè)的暫態(tài)行波信號(hào)接入，從而行波波頭脈沖從模擬高通濾波器中濾出；在實(shí)際的檢測(cè)中，母線阻抗通常比線路波的阻抗低，而于此前提下，母線、故障點(diǎn)之間就會(huì)生成電流行波的反射；因此，故障點(diǎn)、故障點(diǎn)反射的初始行波具備同極性；而且可以通過(guò)其中存在的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行故障距離的詳細(xì)計(jì)算。

若設(shè)測(cè)量端為S，波速為v，故障初始行波到達(dá)本端母線時(shí)間為TS1、故障點(diǎn)反射波到達(dá)本端母線時(shí)間為TS2，再設(shè)XL作為故障距離，Xr作為故障點(diǎn)距對(duì)端母線的距離，時(shí)間差為 ，則可以得到如下公式： ； 。因此，故障行波、第二個(gè)來(lái)自故障線路方向的行波波頭二者間的時(shí)間差，即是得到故障點(diǎn)位置的關(guān)鍵數(shù)值。A型行波測(cè)距原理圖如下圖1所示。

3兩種行波法的應(yīng)用實(shí)例舉要

首先，以某地區(qū)500kV輸電線路作為對(duì)象，進(jìn)行行波法測(cè)距應(yīng)用；具體是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)MIS網(wǎng)，將500500kV輸電線路兩端與測(cè)距裝置進(jìn)行連接；其次，分配固定IP，實(shí)現(xiàn)D型雙端測(cè)距任務(wù)，評(píng)估安全可靠性能。經(jīng)過(guò)MIS網(wǎng)的設(shè)置，就可以構(gòu)建起一個(gè)更龐大的測(cè)距網(wǎng)絡(luò)，具體模式如下圖3所示。

其次，以某地的掉閘作為故障對(duì)象，以B相為標(biāo)記，因當(dāng)?shù)厥艿骄植匡Z風(fēng)襲擊，監(jiān)測(cè)風(fēng)速為30.5m/s，然后設(shè)置A型故障測(cè)距相關(guān)裝置，而實(shí)際的距離則為28.006km，故障點(diǎn)則為該地的X號(hào)塔B相，通過(guò)采用這種方法測(cè)距，結(jié)果對(duì)故障初始行波以及由故障點(diǎn)反射回來(lái)的行波運(yùn)用上面的A型中的公式進(jìn)行計(jì)算，得出的距離與實(shí)際距離誤差在300m范圍以內(nèi)；而利用D型測(cè)距方法后，誤差僅為14.8m，可見后一種方法比前一種方法更為精準(zhǔn)，而且在測(cè)速上要快得多。

為了得到更為精確的比較，還以另一地的雷雨天氣下的跳閘故障進(jìn)行了具體的測(cè)定；因該地在夏季多雷雨，因而往往會(huì)導(dǎo)致跳閘現(xiàn)象發(fā)生，因而采用了兩種行波測(cè)距法對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)用測(cè)試，結(jié)果在標(biāo)記故障為B相測(cè)距中，以行波A型法進(jìn)行結(jié)果測(cè)得的距離為64km，而實(shí)際距離為114.5km，而應(yīng)用D型故障測(cè)距法測(cè)得的離故障點(diǎn)距離與實(shí)際距離僅差12m。

4兩種行波法的比較分析

首先，從上面的實(shí)例舉要與分析可以看出，A型測(cè)距法相對(duì)于D型行波測(cè)距法，較為簡(jiǎn)單，需要設(shè)置的裝置也較少，而且不會(huì)因過(guò)渡電阻、過(guò)渡電阻對(duì)端負(fù)荷阻抗而受到影響；理論上的討論結(jié)果認(rèn)為它能夠達(dá)到一定事實(shí)上的精度要求，然而在信號(hào)采樣、行波到達(dá)時(shí)間的確定方面，則需要更高的標(biāo)準(zhǔn)與嚴(yán)格要求。

其次，在D型行波測(cè)距不過(guò)完中，主要是以故障發(fā)生后的第一個(gè)行波波頭信號(hào)為主，利用通信通道完成測(cè)量任務(wù)。因而它的優(yōu)勢(shì)在于不受故障點(diǎn)透射波的影響；與A型行波測(cè)距法相比，這個(gè)方法更準(zhǔn)確，且對(duì)于時(shí)間的確定更為明確化；但相對(duì)而言，它的裝置自然要求更多、設(shè)備技術(shù)要求更高，比如對(duì)于高精度GPS技術(shù)的需求就非常關(guān)鍵。

第三，按照理論上的理解，這種行波測(cè)距方法在可靠性、精準(zhǔn)度上已經(jīng)得到了證實(shí)，而且應(yīng)用于實(shí)踐中，也確實(shí)得到了印證；但是以目前的發(fā)展與應(yīng)用情況來(lái)看，對(duì)線路類型、故障電阻、故障電阻的兩側(cè)系統(tǒng)的研究還需要加強(qiáng)；尤其是在小波理論與全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用方面，有很大的可創(chuàng)新空間，值得進(jìn)一步去嘗試。隨著對(duì)這些因素的研究與應(yīng)用分析，相信在不久的未來(lái)，測(cè)距效率會(huì)更高，數(shù)據(jù)的同步過(guò)程會(huì)更短，從而真正實(shí)現(xiàn)智能一體化的故障監(jiān)測(cè)技術(shù)，為電力行業(yè)的安全有效運(yùn)行提供保障。

5加強(qiáng)信息技術(shù)應(yīng)用，提高檢測(cè)水平

隨著以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，互聯(lián)網(wǎng)作為支撐的信息技術(shù)的發(fā)展及普遍應(yīng)用，各行各業(yè)也得到了顯著發(fā)展，在電網(wǎng)改造工程與項(xiàng)目中，也對(duì)其有了有效的應(yīng)用，比如，在電網(wǎng)建設(shè)及輸電線路方面的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，各地電網(wǎng)之間的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等，都對(duì)其有了很好的應(yīng)用，而且是通過(guò)將信息技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)等聯(lián)系起來(lái)，對(duì)其進(jìn)行了綜合利用，以目前的發(fā)展?fàn)顟B(tài)或情況來(lái)看，效果驚人。但是從另一方面看，我國(guó)電網(wǎng)的故障檢測(cè)方面，對(duì)于信息技術(shù)的應(yīng)用還處于初步發(fā)展階段，需要積極對(duì)其進(jìn)行研究與研發(fā)，比如，對(duì)于測(cè)距方面的相關(guān)軟件的開發(fā)、對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)、對(duì)于國(guó)外先進(jìn)理論與技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的吸收或者進(jìn)行一些局部范圍的合作等等，這些都是促進(jìn)我國(guó)在行波故障測(cè)距技術(shù)方面提高檢測(cè)速度與整體聯(lián)動(dòng)以及網(wǎng)絡(luò)化、有效化發(fā)展的有利方法。

6結(jié)語(yǔ)

總之，在新的時(shí)代就要堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)、因時(shí)制宜；隨著信息技術(shù)的發(fā)展與普遍應(yīng)用，以及定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，也極大的推動(dòng)了電力行業(yè)向著自動(dòng)化、智能化的方向不斷發(fā)展；從近年來(lái)我國(guó)電力系統(tǒng)的故障檢修技術(shù)與維修時(shí)間來(lái)看，有了極大的提高，這些有力的措施，離不開對(duì)故障的測(cè)定技術(shù)，更離不開智能化、自動(dòng)化的發(fā)展路線，因此，應(yīng)該繼續(xù)增加對(duì)行波故障測(cè)距技術(shù)的研究與應(yīng)用，提升我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的總體水平，為構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)提供更為充足的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]季濤，孫同景，徐丙垠等.配電混合線路雙端行波故障測(cè)距技術(shù)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014（12）.

[2] 張?zhí)煳?輸電線路行波故障測(cè)距技術(shù)在構(gòu)皮灘水電站的應(yīng)用[J].貴州水力發(fā)電，2014（2）.