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摘要：输电线路故障定位问题的研究已经有着近30年的历史。在国内外学者的共同努力下取得了丰硕的成果。随着电力系统规模的不断扩大以及各种新理论、新技术的不断涌现，无论从理论方面还是实际应用需要方面，故障定位仍有许多问题值得研究。
关键词：输电线路；故障定位；新技术应用
1输电线路故障原因分析
1.1短路故障的原因
产生短路故障的基本原因是不同电位的导体之间的绝缘击穿或者相互短接而形成的。三相线路短路一般有如下原因造成：线路带地线合闸；倒杆造成三相接地短路；受外力破坏；线路运行时间较长，绝缘性能下降等。两相短路故障的原因是：线弧垂大，遇到刮大风导线摆动，两根线相碰或绞线形成短路；外力作用，如杂物搭在两根线上造成短路；受雷击形成短路，绝缘击穿，电路中不同电位的导体间是相互绝缘的。
1.2断路故障的原因
断路是最常见的故障。断路故障最基本的表现形式是回路不通。在某些情况下，断路还会引起过电压，断路点产生的电弧还可能导致电气火灾和爆炸事故。断路点电弧故障：电路断线，尤其是那些似断非断点，在断开瞬间往往会产生电弧，或者在断路点产生高温，电力线路中的电弧和高温可能会酿成火灾。三相电路中的断路故障：三相电路中，如果发生一相断路故障，一则可能使电动机因缺相运行而被烧毁；二则使三相电路不对称，各相电压发生变化，使其中的相电压升高，造成事故。三相电路中，如果零线（中性线）断路，则单相负荷影响更大。线路断路一般有如下原因：配电低压侧一相保险丝熔断；架空输电线路的一相导线因故断开；导线接头接触不良或烧断；外力作用造成一相断线等。
1.3线路接地故障原因
线路接地一般有如下原因：线路附近的树枝等碰及导线；导线接头处氧化腐蚀脱落，导线断开落地；外因破坏造成导线断开落地。如在线路附近伐树倒在线路上，线跨越道路时汽车碰断等；电气元件绝缘能力下降，对附近物体放电。
2输电线路故障定位的重要性
输电线路本身的长度较大，而且一些架空敷设的高压线路穿行于山林、旷野等人迹罕至的区域，一旦发生故障，对于故障点的准确定位就会显得极其重要。通过可靠的故障定位技术和定位方法，能够有效减少故障巡查的工作量，缩短故障查找和处理的时间，减少故障引发的损失。具体来讲，输电线路故障定位的重要性体现在四个不同的方面，一是能够有效减少故障处理的时间，实现电力的快速回复。应用合理的故障定位技术，能够帮助检修人员实现对于故障区域或者具体位置的快速判定，从而减少了不必要的巡线工作，在得到准确的故障点位置后，检修人员可以明确目标，直奔故障所在的区域，极大的减少了故障处理的时间，提高了故障处理的效率；二是可以对故障原因进行分析，故障定位技术的应用，能够精确实现对于故障点的定位，使得电力检修人员根据故障的具体位置和表现，判断故障产生的原因，为故障的处理和应对提供了便利，也方便进行故障的有效预防，减少其重复发生；三是能够确定线路薄弱点，受各种因素的影响，输电线路在运行过程中，可能会出现瞬时故障，而这些故障多发于输电线路的薄弱环节，对于线路的安全稳定运行威胁较大。应用故障定位技术，检修人员可以更好的对线路中的薄弱环节进行分析和明确，继而采取切实有效的保护措施，减少瞬时故障发生的可能性，避免线路出现永久性故障；四是能够减少经济损失，输电线路故障无论大小，都必然会造成相应的经济损失，相对而言，故障持续时间越长，则造成的危害和损失越大。因此，想要减少损失，就必须实现对于故障的快速排除，故障定位技术的应用，可以减少故障处理的时间，进而减少故障带来的经济损失。
3新技术的应用
3.1传感器技术
无论对于故障分析法还是行波法来讲，定位系统的准确定位都是建立在能够准确获得一次侧信号的基础之.上，而输电线路准确定位系统所需要的电气信号是通过电压、电流互感器和传感器，通过采样计算进行故障定位。当电压互感器(PT)、电流互感器(CT)和传感器存在误差时(特别是CT保护绕组误差可达5%~10%)，将使定位误差增大，甚至严重歪曲定位结果。特别对于行波故障定位来讲，当行波波头通过.上述元件时，将会发生畸变，这势必导致定位误差增大。为了避开互感器的影响，国外出现从电容式电压互感器(CVT)的地线.上取行波信号的方法，但.它是利用了一个特殊的电压传感器捕捉线路故障产生的高频暂态电压行波信号，并将传感器直接安装在CVT一次侧，改变了一次接线，不利于电力系统安全运行，在我国难以推广。
3.2高速数据采集
由于定位原理的差别，故障分析法与行波法对采样率的要求也有很大差别。目前故障分析法一-般要求采样率在几~十几kHz之间，这点较易实现。而行波测距方法的关键是准确获得故障行波的到达时刻，这就要求必须采用很高的采样率。以图1为例进行分析。图1(a)为线路发生故障时的电流采样波形，可以明显看出电流有突增的过程，电流突增的转折点就是电流行波的到达时刻;图1(b)对电流突增局部进行了放大，图中的每一个小黑点对应-一个采样点。
高速数据采集是一个专门学科，它涉及到前置模拟通道的调理、高速数字芯片的选择、海量数据的存储和通信、高速采集板的电磁兼容和抗干扰设计等方面。由于高频信号的波长很短，存在天线辐射效应，因此电磁干扰是高速数据采集的主要难点。在这些方面还有许多值得进--步研究的问题，
3.3GPS同步技术
基于双端同步采样的故障分析法和行波法是目前故障定位中应用最为广泛，也是取得效果最好的一种方法17-101。这要求线路两端的采样装置能够依.据统一的时间基准，进行同步采样。美国的GPSI"系统向民用开放，使得异地同步采样成为可能。
基于GPS的同步采样原理是:由高准确度晶振构成的振荡器经过分频产生满足采样率要求的时钟信号，它每隔1s被GPS的秒脉冲信号校准一一次，保证振荡器输出的脉冲信号的前沿与GPS秒脉冲同步。线路两侧都以振荡器输出的经过同步的时钟信号作为采样脉冲去控制各自的数据采集，因此采样是高度同步的。GPS同步秒脉冲信号也存在一定的时间误差，因不同的GPS接收机而异，有的误差为1μs，有的误差仅20ns。利用高准确度晶振的时间步长稳定的优点，结合GPS时钟没有积累误差的优点，可以进一步减小时间同步误差，提高行波测距准确度。
3.4小波分析法
为准确找到故障点，在硬件上需要采用性能满足要求的行波传感器，并经高速采样进行A/D变换(模数变换)，在软件上则需要采用合适的数学方法对采集到的信号进行信号处理，滤除干扰信号，确定故障时刻。对此，小波分析方法是一个非常行之有效的方法。小波分析的局部时频分析能力很强，对于信号的不连续点检测非常灵敏。基于这个原理，可以用小波分析方法对包含暂态分量的电压、电流信号进行分析、处理，有效地找出行波波头到达时刻，使计算机进行识别，从而部分达到人能识别的准确度。如图2所示，对原始故障电流信号s进行小波分解，从次高频ds、高频信号d2和最高频信号d可以看出，随着频域窗口的.上移，可以越来越准确地捕捉故障发生时刻。
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结语
总而言之，在工业化进程持续加快的背景下，社会对于电力的需求不断增加，电力行业得到了前所未有的发展，保证输电线路运行的稳定性和可靠性，直接关系着电力系统的整体运行效果，必须得到足够的重视。本文对输电线路故障点的定位方法进行了分析，指出了不同故障点定位方法的优势和不足，希望相关研究人员能够进一步作出完善，切实保障电力系统的安全稳定运行。
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参考文献
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