對(duì)高壓輸電線路故障測(cè)距的探討

徐德偉

摘要：高壓輸電線路的故障測(cè)距是保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在國(guó)內(nèi)外，由于輸電線路故障而引起的重大電網(wǎng)安全事故時(shí)有發(fā)生。因此，如何有效地降低高壓輸電線路的故障對(duì)電網(wǎng)的影響，并能在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，使其在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行是本文研究的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路;故障測(cè)距;方法探究

1 高壓輸電線路故障測(cè)距現(xiàn)狀分析

在實(shí)際的電網(wǎng)運(yùn)行中，發(fā)電站為周邊居民提供電力，但是發(fā)電站所提供的電力不僅要提供給周邊居民，而且要通過(guò)電傳向遠(yuǎn)方，以滿足更多的需要。由于電能要遠(yuǎn)距離傳輸，因此必須用高壓輸電線路來(lái)取代常規(guī)的電線。高壓輸電線路可分為電纜和架空兩種。電纜輸電線路不占用空間，設(shè)置在地下，架空輸電線懸掛在半空。高壓輸電線路的故障測(cè)距與分析對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行有很大的影響，因此對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)距是非常必要的。可以利用故障測(cè)距計(jì)算出的相對(duì)誤差和絕對(duì)誤差，以求出測(cè)距，并用對(duì)比算法進(jìn)行準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)。在工程實(shí)踐中，由于環(huán)境條件、技術(shù)手段、經(jīng)濟(jì)條件等因素的影響，在故障測(cè)距過(guò)程中，有一定的誤差情況。因此需要在設(shè)定的測(cè)距誤差范圍之內(nèi)，才可達(dá)到精確的位置。

2 故障測(cè)距算法探析

2.1 故障分析法

故障分析法是最基礎(chǔ)的測(cè)距技術(shù)。該方法主要是通過(guò)對(duì)故障點(diǎn)與距離點(diǎn)之間的電壓、電路等參數(shù)的測(cè)定，得出故障點(diǎn)與距離點(diǎn)之間的距離。目前，分類主要有兩種：一是單端量法和雙端量法。二是集中參數(shù)模型法和分布參數(shù)模型法。這種方法簡(jiǎn)便、有效，而且可以作為輔助測(cè)距的儀器。在試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的特性，準(zhǔn)確地判斷出故障的原因，以防止二次損失和其他線路的損壞，故障分析能減少故障發(fā)生的概率。通過(guò)對(duì)故障點(diǎn)的距離函數(shù)的描述，確定了測(cè)點(diǎn)處的電壓、電流，并對(duì)其進(jìn)行了精確的分析。而且，這是一種非常有目的性的手段。采用單端量法和雙端量法進(jìn)行故障定位，可以縮短故障探測(cè)距離、提高維護(hù)工作效率。同時(shí)，采用雙端量法對(duì)故障進(jìn)行定位，不需要計(jì)算雙端數(shù)據(jù)，就能準(zhǔn)確地判斷出故障的位置和距離。

2.2 智能化測(cè)距法

智能化測(cè)距法是當(dāng)今科技進(jìn)步的必然產(chǎn)物，極大地提高了故障測(cè)距的科學(xué)性和有效性。當(dāng)前，智能化測(cè)距法的發(fā)展與研究還處于起步階段。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直在進(jìn)行有效的測(cè)距方法研究，并發(fā)展了紅外線、模糊理論、卡爾曼濾波等各種智能測(cè)距理論。智能化測(cè)距法不僅具有較高的效率，而且更加直觀，能夠充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將故障距離以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)出來(lái)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)資料進(jìn)行精確、穩(wěn)定的分析。智能化測(cè)距法也有其不足之處，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為例，其功率不準(zhǔn)確，易受測(cè)量端、對(duì)端阻抗變化、線路參數(shù)變化、故障距離變化等影響。由于需要大量的學(xué)習(xí)樣本，造成了訓(xùn)練的不收斂，從而影響了高壓輸電線路的故障測(cè)距精度。

2.3 數(shù)字濾波算法

數(shù)字濾波器是其他三種技術(shù)的補(bǔ)充，它的功能是為了更好地解決故障的定位問(wèn)題。傳統(tǒng)的測(cè)量方法只需對(duì)電壓、電流進(jìn)行測(cè)量，而無(wú)法對(duì)工頻成分進(jìn)行處理，采用數(shù)字濾波技術(shù)，可以使結(jié)果更具針對(duì)性和有效性。另外，該方法還考慮了高壓輸電線路的傳輸壓力。數(shù)字濾波器的濾波精度具有很高的可操作性，方便了測(cè)距工作。數(shù)字濾波器需要選取合適的算法，一般包括傅里葉算法、補(bǔ)償算法、差分算法和濾波算法等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要熟練掌握工作經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際情況，選用適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，以增強(qiáng)數(shù)字濾波器的準(zhǔn)確性。

3 高壓輸電線路對(duì)測(cè)距的基本要求

（1）精確度。在保證測(cè)距精度的前提下，應(yīng)充分考慮高壓輸電線路的過(guò)渡電阻、線路兩側(cè)系統(tǒng)阻抗、線路分布電容、線路不對(duì)稱、線路參數(shù)不精確等因素。其中，由于過(guò)度電阻的存在，使得采用單端電氣量進(jìn)行測(cè)距的設(shè)備出現(xiàn)了較大的誤差。如何克服過(guò)度電阻對(duì)測(cè)量精度的影響，已成為人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。在出現(xiàn)故障時(shí)，由于系統(tǒng)阻抗難以與真實(shí)的情況相吻合，從而導(dǎo)致了測(cè)距誤差。但是，如果不考慮高壓輸電線路的分布電容，采用集數(shù)模型取代分布參數(shù)模型，將會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)線路的測(cè)距數(shù)據(jù)偏差。由于線路的結(jié)構(gòu)決定了線路的參數(shù)，各個(gè)相間的自感和互感也有差異，因此，對(duì)不換位線路的測(cè)距會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，因此必須尋找更為準(zhǔn)確的算法。如果線路參數(shù)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不正確，則會(huì)產(chǎn)生測(cè)距誤差。（2）可靠度。主要是測(cè)距系統(tǒng)的不誤動(dòng)和不拒動(dòng)。其中，“不誤動(dòng)”是指在高壓輸電線路出現(xiàn)各種故障或受干擾的情況下，測(cè)距系統(tǒng)不會(huì)發(fā)出一些錯(cuò)誤的提示信息?！安痪軇?dòng)”是指當(dāng)高壓輸電線路發(fā)生各種永久性和暫時(shí)性故障時(shí)，測(cè)距系統(tǒng)能夠正常工作并準(zhǔn)確提供測(cè)量結(jié)果。（3）經(jīng)濟(jì)性。測(cè)距系統(tǒng)要更高的性能和更好的性能，促進(jìn)故障維修成本降低。（4）便捷性。測(cè)距系統(tǒng)不僅要方便地進(jìn)行測(cè)試，而且可以在線路出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)提供測(cè)距結(jié)果。

4 高壓輸電線路故障測(cè)距方法應(yīng)用注意事項(xiàng)

對(duì)高壓輸電線路故障測(cè)距方法應(yīng)用注意事項(xiàng)總結(jié)如下：

（1）當(dāng)運(yùn)用故障分析法時(shí)，一般都是在理論上進(jìn)行計(jì)算，往往難以與實(shí)際的線路參數(shù)相符合。高壓輸電線路的參數(shù)一般受氣候、大地電阻等因素的影響，而線路的長(zhǎng)度也會(huì)隨著氣溫的改變而改變。所以，在計(jì)算時(shí)，往往要結(jié)合具體情況，進(jìn)行全面的計(jì)算，以確保精確的故障測(cè)距。

（2）在高壓輸電線路中采用行波法進(jìn)行故障測(cè)距時(shí)，要注重對(duì)線路的行波、波頭、波速的采集和識(shí)別。在采用行波法進(jìn)行測(cè)距時(shí)，應(yīng)特別指出，若在電壓過(guò)零點(diǎn)附近出現(xiàn)故障，或在兩相電壓相同的地方出現(xiàn)兩相短路，則故障的行波會(huì)非常微弱，而且工頻信號(hào)的重疊會(huì)非常強(qiáng)烈，很可能會(huì)影響到測(cè)距，從而造成測(cè)距時(shí)的行波失效。

結(jié)束語(yǔ)

如何正確地確定和處理高壓輸電線路的故障，是確保電網(wǎng)安全可靠的關(guān)鍵。因此，技術(shù)人員必須對(duì)高壓輸電線路的工作特性和各種故障測(cè)距方法有較深的認(rèn)識(shí)，以便在高壓輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)，正確地利用測(cè)距技術(shù)進(jìn)行故障定位，為今后的故障處理和電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

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