輸電線路分布式故障測距理論與關鍵技術研究

韓博文 呂煒 李映

摘要：隨著社會科學技術的不斷發(fā)展，電力行業(yè)被廣泛運用到社會發(fā)展的各個領域，成為現(xiàn)代化社會生活的重要組成部分，與人們的日常生活、生產(chǎn)工作具有密不可分的聯(lián)系。為確保電力行業(yè)能夠順利進行，需要提高對輸電線路的重視，對輸電線路所存在的故障做好各項診斷工作，正確處理好電力行業(yè)各個環(huán)節(jié)所存在的問題，為水電線路的正常運行奠定基礎。

關鍵詞：輸電線路；分布式故障；測距理論；關鍵詞技術

前言：

輸電線路作為電力行業(yè)的重要組成部分，是電力運行中的重要紐帶，直接關系到電力系統(tǒng)的正常運行。受環(huán)境因素、人為因素等原因的影響，輸電線路在運行過程經(jīng)常會出現(xiàn)問題，嚴重影響到電力行業(yè)的正常運行，需要電力行業(yè)提高對是對輸電線路的重視，正確利用故障分析理論對輸電線路所存在的各項故障進行分析與處理，正確運用輸電技術，最大程度上降低輸電線路故障對電力系統(tǒng)運行所帶來的影響。

一、輸電線路分布式故障測距理論

（一）分布式故障測距基本原理

輸電線路分布式故障測距系統(tǒng)是由高壓輸電線的若干個組故障檢測裝置、遠程控制主站和無線通信模塊組成，其中，每組故障檢測裝置各三個，分別為ABC三相（如圖1所示）。

故障電流檢測裝置的供電裝置是由CT取電和備份電池構成，運用寬帶羅氏線圈將輸電線路故障時所產(chǎn)生的暫態(tài)電流行波提出出來，想要將3個故障檢測裝置連接到一起，需要借助ZIGBEE短距離無線通信網(wǎng)絡，處理結果需要利用CDMA/GPRS/GSM遠程無線通信網(wǎng)絡將其傳送到監(jiān)控主站中；在融合分析技術的作用下，遠程監(jiān)控主站對各個監(jiān)測點的電流行波、電流折反射波各項信息進行分析，將故障的位置準確的計算處理。

（二）檢測點行波序列分析

因分布式故障測距工作中安裝由故障電流檢測裝置，當輸電線路出現(xiàn)故障時，電流行波時間序列在不同位置所檢測到的結果有所不同。用“tf1、tf2……tfN”表示反射和折射作用下向行波到達檢測點的時間，用“tb1、tb2……tbN”表示反向行波在發(fā)射或者是折射后到達檢測點的時間，用△tf1、△tf2……△tfN”、“△tb1、△tb2……△tbN”分別表示每個行波與第一行波到達檢測點的時間差。若將輸電線路首端設為“M1”、輸電線路末端設為“M2”、輸電線路總長度設為“L”、檢測點位置設為“Yi（i=1，2……n）”，檢測點Yi與輸電線路首端M1距離設為“LYi”，輸電線路故障點位置設為“X”，且輸電線路故障點X位于Yi與Yi+1之間，故障點X與輸電線路首端M1之間的距離設為“Lx”。那么當輸電線路發(fā)生故障后，故障行波網(wǎng)格圖將如圖2所示。

由于△tb1=0、△tf1=0，且tb2、tf2的先后順序并不是唯一的，因此tb2不能作為輸電線路故障的判斷條件，此時，故障點與檢測點之間的關系如下：

由于△tf1=0、△tb1=0，且tf2、tb2的先后順序并不是唯一的，因此tf2不能作為輸電線路故障的判斷條件，此時，故障點與檢測點之間的關系如下：

因此，無論輸電線路在任何位置出現(xiàn)故障，均可通過區(qū)間的形式將故障查找出來，在特定區(qū)間內行波序列的先后順序是能夠被確定的，能夠通過更深層次的計算，將故障點位置準確的分析、計算出來。因輸電線路路故障點位置隨即性強，在判斷輸電線路故障點的位置時，首先需要將故障點在輸電線路中所位于的故障區(qū)間判斷出來，方可進行后面的分析、計算與判斷。

二、輸電線路分布式故障測距的關鍵技術

通過分析故障點與檢測點之間關系可知，若輸電線路在Lx位置出現(xiàn)故障，那么輸電線路的故障點就是Lx，在輸電線路上的鏡像L-Lx吧輸電線路分成三段，如圖3所示。若LxL/2，有效監(jiān)測點位于[0，L-Lx]和[Lx，L]范圍內的檢測點。分布式故障測距系統(tǒng)是將故障點與檢測點之間的關系為基礎，結合輸電線路自身特點，對檢測點的安裝位置以及安裝數(shù)量進行判斷，從而對故障點開展測距工作。

（一）兩端對稱法

運用兩端對稱法對輸電線路故障點進行檢測時，已知某段輸電線路出現(xiàn)故障，輸電線路1段和輸電線路3段的檢測點均屬于有效檢測點，此時可在輸電線路上設置兩個對稱的檢測點Y1和Y2，此時可將輸電線路分成4段，具體情況如圖4所示。

假設輸電線路總長度為“L”，Y1與輸電線路首端之間的距離為“LY”，Y2位于輸電線路首端的“L-LY”的位置。檢測點Y1和檢測點Y2所檢測到的行波所產(chǎn)生的時間差分別為△tY1i，△tY2i，故障點在輸電線路的不同故障區(qū)間時，故障點Y1和Y2的時間差有以下4中情況：

（a）區(qū)間1故障：故障點位于區(qū)段1，0

（b）區(qū)間1故障：故障點位于區(qū)段4，L-Y≤X小于Y，且△tY1i不確定，那么△tY21=2（L-X）/v、△tY22=4（L-X）/v；

（c）區(qū)間1故障：故障點位于區(qū)段2，Y

（d）區(qū)間1故障：故障點位于區(qū)段3，L/2≤X

（二）中點主導法

將中點主導法運用到輸電線路故障檢測工作中，需要將存在故障的輸電線路安裝3組檢測點，1組檢測點位于L/2的位置，另外兩組故障檢測點分布位于輸電線路的兩端，具體情況如圖5所示。

（三）四點聯(lián)合法

將四點聯(lián)合法運用到輸電線路故障檢測工作中，需要將存在故障的輸電線路安裝4組檢測點，通過分析檢測點之間所產(chǎn)生的電流信息，對故障點與各個檢測點之間的距離進行判斷，并推算出故障點的具體位置，確保檢測點的安裝位置符合是輸電線故障安裝需求，在輸電線路故障檢測工作中具有較高的應用價值，其檢測點的具體安裝方法如圖6所示。

總結：

綜上所述，分布式故障測距方法是現(xiàn)代化科學技術的發(fā)展產(chǎn)物，與傳統(tǒng)行波測距理論相比，將兩端對稱法、中點主導法或者是四點聯(lián)合法運用到輸電線路故障測定工作中具有較強的優(yōu)越性與發(fā)展性，試圖將測距裝置的位置從變電站位置轉移到輸電線路上，使故障測距結果更具真實性、準確性、科學性與合理性。

參考文獻：

[1]申文.分支與混合線路的分布式故障測距方法研究[D].上海交通大學，2014.

[2]劉亞東.輸電線路分布式故障測距理論與關鍵技術研究[D].上海交通大學，2012.

[3]趙東峰.基于小波變換的輸電線路分布式故障測距算法研究[D].山東大學，2011.