關(guān)于輸電線路故障定位與故障綜合研究

紀(jì)何

摘 要：本文首先將分析診斷輸電線路故障的主要方法，然后詳細(xì)闡述精確定位輸電線路故障的主要技術(shù)，希望可以為相關(guān)工作人員和單位提供有用的參考。

關(guān)鍵詞：故障定位;輸電線路;故障研究;故障測(cè)距;線路參數(shù)

1.故障定位裝置原理分析

當(dāng)輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)，例如雷擊、外破、鳥(niǎo)害等，電力系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)暫態(tài)行波，這種行波是沿輸電線路向兩端發(fā)送的電壓、電流波。某故障診斷系統(tǒng)原理依照雙端定位法，如圖1所示。

在圖1中，當(dāng)線路發(fā)生故障，故障點(diǎn)向線路兩端發(fā)送故障信號(hào)，行波信號(hào)發(fā)送到監(jiān)測(cè)裝置1所需時(shí)間為t1，行波信號(hào)發(fā)送到監(jiān)測(cè)裝置2所需時(shí)間為t2，故障點(diǎn)和監(jiān)測(cè)裝置1的距離為L(zhǎng)1，故障點(diǎn)和監(jiān)測(cè)裝置2的距離為L(zhǎng)2，兩套監(jiān)測(cè)裝置之間的距離為L(zhǎng)，則有：

分布式故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，包括監(jiān)測(cè)終端、數(shù)據(jù)中心以及客戶端3個(gè)部分。監(jiān)測(cè)終端包含取電CT、羅氏線圈電流傳感器、GPS授時(shí)模塊、采集模塊、4G通信模塊等，監(jiān)測(cè)終端主要技術(shù)參數(shù)如下：采樣率為50MHz;行波測(cè)量范圍為0.5A～2000A;帶寬為0.5kHz～1MHz。

診斷輸電線路故障的主要方法

第一，小波分析法。這種方法是基于傅里葉分析發(fā)展而來(lái)，在近些年來(lái)發(fā)展迅速。其優(yōu)點(diǎn)就在于可以開(kāi)展多分辨率分析，并且在頻域以及時(shí)域都可以表征信號(hào)局部特征，其時(shí)窗、形狀以及頻窗都可以任意變化，然而其窗口的大小卻不會(huì)隨之變化，這樣就使其具有良好的信號(hào)自適應(yīng)性。并可以利用對(duì)信號(hào)的分解，獲取突變信號(hào)的具體位置，這樣就能夠?qū)旊娋€路的故障進(jìn)行定位和分類，有著很高的準(zhǔn)確性。然而，這種檢測(cè)方法不僅運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算量也相對(duì)較大。

第二，阻抗測(cè)距法。這種方法是將電力系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合的一種方法，因?yàn)榫€路長(zhǎng)度與阻抗存在著正比例關(guān)系，所以可以根據(jù)這一原理完成對(duì)故障的測(cè)距工作。目前，這種方法在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍十分廣泛，對(duì)保障故障診斷工作有著很好的幫助。

2.精確定位輸電線路故障的主要技術(shù)

在對(duì)輸電線路進(jìn)行測(cè)距時(shí)，根據(jù)測(cè)距的基本原理，可以將劃分出兩種方法，分別是行波法和故障分析法。而根據(jù)測(cè)距的信息來(lái)源，可以分出三種方法，分別是單端測(cè)距算法、雙端測(cè)距算法以及多端測(cè)距算法[1]。

2.1單端測(cè)距算法

其中，對(duì)硬件要求最為簡(jiǎn)單的測(cè)距方法就是單端測(cè)距算法，不僅測(cè)距簡(jiǎn)單方便，而且不需要投入過(guò)高的成本。但是，其測(cè)距精度不佳，很容易出現(xiàn)極大的測(cè)距誤差。之所以會(huì)如此，主要是因?yàn)榇嬖诠收线^(guò)度電阻。因此，為了降低對(duì)其測(cè)距精度的影響，就需要將對(duì)端系統(tǒng)的阻抗融入其中，然而這就會(huì)受到對(duì)端系統(tǒng)阻抗變化的影響，同樣也會(huì)造成誤差的出現(xiàn)，這也是單端測(cè)距算法長(zhǎng)久以來(lái)都未能有效解決的問(wèn)題，導(dǎo)致這一測(cè)距方法難以有效應(yīng)用的主要原因。

2.2雙端測(cè)距算法

雙端測(cè)距算法雖然在原理上不存在誤差，還可以很好的避免端系統(tǒng)運(yùn)行阻抗對(duì)定位精度所帶的影響，并能夠克服過(guò)度電阻的影響。然而，雙端測(cè)距算法是一種基于GPS時(shí)鐘的檢測(cè)方法，需要在硬件上投入大量的資金，并且這種檢測(cè)方法針對(duì)偽根判別等方面也存在著一定的不足，還需要能夠進(jìn)一步的提升。

2.3根據(jù)加權(quán)數(shù)據(jù)融合的綜合故障測(cè)距算法

這種故障檢測(cè)方法就是將雙端非同步數(shù)據(jù)故障測(cè)距算法、雙端同步數(shù)據(jù)故障測(cè)距算法以及行波測(cè)距算法所獲得的測(cè)距結(jié)果，作為三種不同類型的數(shù)據(jù)源，由相關(guān)工作人員根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)，從而準(zhǔn)確的獲取相應(yīng)的權(quán)值系數(shù)，對(duì)其開(kāi)展自適應(yīng)性的加權(quán)融合，這樣就能夠獲取更為可靠和準(zhǔn)確的測(cè)距結(jié)果。在其中涉及到的各種單端數(shù)據(jù)故障測(cè)距算法，因?yàn)槠浯嬖诠逃械脑碚`差問(wèn)題，這就會(huì)導(dǎo)致其他算法會(huì)出現(xiàn)失效的問(wèn)題，及時(shí)未失效獲取的數(shù)據(jù)也進(jìn)能夠作為輔助測(cè)距方法。尤其是雙端非同步數(shù)據(jù)故障測(cè)距算法以及雙端同步數(shù)據(jù)故障測(cè)距算法都是根據(jù)輸電線路分布參數(shù)計(jì)算故障的方程算法[2]。所以，為了進(jìn)一步保證輸電線路故障檢修工作的科學(xué)性，避免自然因素和人為因素所造成的故障，這就需要檢修人員在日常的工作中，能夠嚴(yán)格的遵守檢修工作的相關(guān)要求，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，合理的采用針對(duì)性的檢修技術(shù)，才能夠切實(shí)的保障檢修工作的有序進(jìn)行，及時(shí)將故障扼殺在萌芽之中，切實(shí)保證輸電線路的穩(wěn)定工作。

2.4多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)

由于現(xiàn)代的電力系統(tǒng)相比過(guò)去更加的復(fù)雜，如果仍然通過(guò)單數(shù)據(jù)源或者是單傳感器開(kāi)展故障測(cè)距工作，不僅檢測(cè)精確性難以保證，還無(wú)法有效的滿足對(duì)現(xiàn)代輸電線路準(zhǔn)確故障定位和快速定位的實(shí)際需求。因此，就需要相關(guān)工作人員和單位能夠積極的應(yīng)用多數(shù)據(jù)融合以及多傳感器技術(shù)，這樣才能夠?yàn)闄z測(cè)故障提供全面的冗余信息以及互補(bǔ)信息，從而就能夠?qū)⑦@些信息有效的融合到一起，獲得更加完整的故障信息，有效的加快故障定位速度，提高定位的準(zhǔn)確性。

3.結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)是保障我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而保證電力系統(tǒng)的正常工作，就關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)能否穩(wěn)定的快速發(fā)展。輸電線路作為保障電能傳送的重要環(huán)節(jié)，可以說(shuō)是電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)命脈，一旦其出現(xiàn)故障，就會(huì)直接對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成威脅。由于輸電線路輸送距離長(zhǎng)，運(yùn)行環(huán)境受很多因素的影響，時(shí)常出現(xiàn)故障跳閘的現(xiàn)象，故障定位技術(shù)成為準(zhǔn)確判斷故障位置和原因的主要方式。而傳統(tǒng)的故障排障方式已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)在的電力系統(tǒng)排障需求，不僅測(cè)距精度低，還會(huì)給相關(guān)工作人員帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。這就需要相關(guān)單位能夠積極的引進(jìn)新的排障技術(shù)，尤其是要將現(xiàn)代信息技術(shù)有效的融入其中，這樣才可以更快、更好以及精確的排除故障，不僅能夠有效增強(qiáng)電力生產(chǎn)部門的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠充分的發(fā)揮電力系統(tǒng)的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀亮，梁國(guó)棟.輸電線路精確故障定位研究[J].中國(guó)科技投，2018（23）：35-35.

[2]樊興新.一種輸電線路架空地線融冰接地故障定位的方法[J].現(xiàn)代制造，2017（36）：35-35.

[3]吳正奇.輸電線路運(yùn)行中常見(jiàn)故障的檢修方法研究[J].廣東科技，2018，000（24）：72-73.

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