作者：潘庆明 赵佰栋 于利 牛明凯 樊星
来源：《环球市场》2018年第08期
摘要：现阶段，我国电网进入了快速发展阶段，电网规模不断扩大，使输电线路也加快了建设的步伐。高压输电线路故障的准确定位具有非常重要的意义和工程实用价值，随着计算机通信技术的发展和微机保护装置在电力系统中的广泛应用，实现高压输电线路故障的准确定位已经成为可能。因此，本文在查阅大量文献的基础上，按照各测距算法采用的原理不同，将高压输电线路的故障测距方法分为双端同步测距法、行波法、故障分析法，并对其进行了详细阐述。
关键词：高压输电线路；故障测距；双端同步测距法；行波法；故障分析法
高压输电线路故障测距是保证电网安全、稳定和经济运行的重要措施，具有巨大的社会经济效益。国内外经常发生因输电线路故障引起的电力系统重大事故，因此，为了减少输电线路故障对电力系统造成的危害，能够及时、准确的寻找故障点，通过技术手段进行处理，尽快恢复输电线路的送电，是电力系统安全运行的关键。
一、高压输电线路故障测距现状分析
在实际的电网工作中，发电厂将发出的电供给给周边的人们使用，但是发电厂发出的电不仅仅要供周边人使用，还要将电传送到许多更远的地方，用来满足更多的需要，由于需要将电输送到很远的地方，这就需要使用高压输电线路进行电的输送，而不是普通的电线传输。高压输电线路分为电缆输电线路和架空输电线路两种。电缆输电线路不占空间，它是设置在地面以下的，架空输电线路是悬挂在空中的。由于高压输电线路的故障测距分析会直接影响到电网系统的运行，因此，在对高压输电线路进行故障测距时，要保证测距的准确性，这也是故障测距中的最基本的要求之一，通过在故障测距中计算出的绝对误差和相对误差，来最后定下测距的数据，最大程度上减少它的误差，用对比的计算法来衡量出故障测距是否准确，在实际工作中，故障测距会受到环境条件、技术手段以及经济条件上的一些影响，因此在故障测距中都有一定的误差标准，只要测距误差在这个规定误差范围之中，就达到了对故障测距的精确度的要求。
在电力系统的所有工作中，工作人员普遍都十分重视高压输电线路的故障测距，这也是跟高压输电线路的故障测距在电网工作中的重要性直接相关的。如今，在电力系统中，技术人员将计算机尽可能的在故障测距算法中得到利用，已经有大量的专业技术人员将这项任务应用到现场中，并取得了一定的成效。
二、高压输电线路三种故障测距方法分析
（一）双端同步测距法
1.本侧电压电流对侧电流法
由于故障发生时，电流互感器极易达到饱和导致采样波形发生畸变.从而不能正确地反映真实故障电流。因此电流互感器饱和是影响输电线路双端测距算法的一个重要因素。解决饱和影响故障测距的途径之一是对饱和电流进行补偿矫正。但实际上很难做到将饱和电流完全矫正。另一种解决的途径是研究仅利用两侧电压和另一侧电流，而不考虑CT饱和的一侧电流，具有更高的测距精度和更广泛的应用。
2.两侧电压法
为了有效避免由于电流互感器饱和带来的测距误差，之前学者提出了仅基于线路两端同步电压相量的测距算法，理论上，这类方法无需电流相量参与，可以完全不受饱和侧电流的影响。
故障线路正序端电压TE指标概念，证明了这一指标仅与故障距离、线路的阻抗有关，而与故障类型、过渡电阻无关。其次，通过软件仿真得到故障点位置与电压比指标的单调曲线关系，进而对两端或三端线路进行匹配定位，可得到唯一的距离解：实际的仿真表明这一方法也具有较高的精度。但上述方法需要提供两侧系统的等效阻抗，而在实际运行中，两侧系统阻抗是变化的，且在缺乏电流的情况下无法在线测量，因此这是一种理想化的测距算法。
（二）行波法
行波法暂态行波理论是行波法的主要原理，这种方法起源于上世纪中叶。行波法依据的测算方法是当输电线路发生故障时，故障行波会在线路中产生，在故障点和其它阻抗不连续点发生折射和反射的情况。光电压互感器与光电流互感器的应用减少了故障测试过程过渡电阻对其的影响，提高了该方法的适应能力。当然，这种方法依然存在一定的问题，如测距装置与故障点之间的距离较小，则会出现测距死区，即无法测量故障点位置。同时，射波的标定与识别上存在不准确现象，端母线的反射波和故障点发射波难以区分。一旦故障时刻电压初相角过小，输电线路的故障行波将呈现不清晰状态，从而导致行波信号微弱，无法进行故障测距.
（三）故障分析法
当输电线路系统的运行模式、线路参数都明确的情况下，当线路发生故障，可以对装置处进行测量，测出的电压值与电流值，与故障距离间呈函数关系，可以选择故障录波中形成的故障数据，来对应创建关于电压、电流的回路方程，再经分析、运算最后得出故障距离。
1.单端数据故障分析法
这其中主要涵盖：电压法、阻抗法、解方程法。
电压法：参照线路故障时，发生故障处电压值会急剧下降，对不同故障相电压的沿线分布情况进行计算，从而找到故障相电压的最低点，达到故障测距的目标。
阻抗法：系统故障时，测量线路一侧，得出的电压、电流值，再通过计算来得到故障回路的阻抗，被测量区与故障区的距离同阻抗成正比例，对应得出故障距离。
解方程法：参照输电线路参数、系统模型等，通过测出测距点的电压、电流，通过解方程的方式来得出故障点距离。
2.双端数据的故障分析法
这种方法通常是以两端电流，两端电流、一端电压依据进行故障测距的，例如通过线路两侧零序电流的有效比值来对应测算得出单相接地故障的位置，然而，这其中没有将分布电容的作用考虑在内，同时，需要预先画出线路在不同运行模式下下零序电流分布曲线，实际的测距结果同运行模式密切相关。
三、总结
鉴于各种故障测距算法在理论研究和实际应用中存在的种种问题，指出了一些故障测距理论还需要进一步研究和突破的地方，希望在此基础上做更进一步改善、研究，以更好地解决实际问题，保证故障及时发现排除，从而有效保障电网可靠运行。
参考文献：
[1]申文.分支与混合线路的分布式故障测距方法研究[D].上海交通大学，2014.
[2]刘鹏.配电网电缆单相接地故障测距方法研究[D].西安科技大学，2017.
[3]陈聪，葛志超，相艳会，王飒一种高压输电线路中端故障测距方法的研究[J].电气开关，2014（01）.下载本文
