摘要：分析故障测距的要求及现状,提出高压输电线路的故障测距的几种方法。内容包括双端同步测距法、行波法、故障分析法、数字滤波算法、智能化测距法。
关键词：高压输电;?故障测距;?行波;?数字滤波;
为了满足企业与客户的要求,输电形式已经逐渐转变为高压输电甚至超高压输电。因为电能的输送是由高压电线路负责,所以其直接影响着整个电力系统的运行稳定性和安全性。
高压输电线路多数会通过空旷地区,其涉及面较广、自身距离较长,所以恶劣天气易对其造成影响,出现破坏或短路的现象。另外,高压线路经过区域较为荒芜或区域不发达,也会在一定程度上为检修与判断故障带来难度。所以,在进行故障分析时,选用正确的方法,对企业的进一步发展有着至关重要的意义和促进作用。
1 故障测距的要求与现状
发电厂在电网工作中会给周边的人们发出需要使用的电,不单单如此,为了满足更多需求,还会将电传送到更远的地方,在此过程中,普通电线是无法传输的,需要高压输电线路输送电。高压输电线路分为两种架空输电线路和电缆输电线路。电缆输电线路是设置在地下的,其不会占用空间,而架空输电线路是在空中悬挂的。因为在分析高压输电线路故障测距过程中,会对电网系统的运行造成一定的影响,所以,在故障测距中应保证高压输电线路故障测距时的准确度,经过故障测距,对其中存在的相对误差和绝对误差进行计算,然后确定测距的数据,对误差进行最大程度降低,在衡量故障测距是否准确时,可使用对比的计算法来进行。在实际故障测距过程中,会受到经济条件、技术手段以及环境因素的影响,所以,故障测距有一些误差标准,对于其规定的范围,只要测距误差没超出,就满足了故障测距精确度的要求。但是为了进一步提升高压输电线路故障测距的精确性,还应加大分析对故障测距准确性影响的力度。工作人员在开展电力系统工作时,对于高压输电线路的故障测距都十分重视,与电网工作中高压输电线路故障测距的重要性息息相关。当前电子产品在二十一世纪的今天应运而生,在各个领域和行业普遍应用了计算机技术,技术人员在电力系统中进行故障测距算法中也充分利用了计算机,对于这项任务,多数专业技术人员已经应用到了现场中,并对此进行了深入的研究与探讨。
2 高压输电线路的故障测距的几种方法
2.1 双端同步测距法
(1)两侧电压法。
对于电流互感器饱和造成的测距误差,为了能有效避免,相关人员提出了在线路两端同步开展的电压相量测距算法,该方法在理论上而言,能不受饱和侧电流的影响,不需要电流相量参与。对于这一指标与过渡电阻和故障类型无关,仅与线路阻抗、故障距离的有关的情况,已由故障线路正序端电压TE指标相关概念加以证实。然后通过软件仿真获取电压比指标与故障点位置的单调曲线关系,以此来匹配定位三端与两端线路,进而得得到唯一的距离解。这一方法经过实际仿真表明精度较高,但在使用该种方法时,需要提供两侧系统的等效阻抗,两侧系统阻抗在实际运行过程中,缺乏电流的情况下,具有一定的变化,难以实现在线测量,所以这种测距算法较为理想化。
(2)本侧电压电流对侧电流法。
因为电流互感器很容易在故障发生时达到饱和,造成采样波形的异样,所以难以对真实的故障电流进行正确反映。而对输电线路双端测距算法造成影响的主要因素就是电流互感器饱和,而补偿矫正饱和电流就是对饱和影响故障测距的解决手段,但对于饱和电流完全矫正,在实际操作中很难做到。而对两侧电压和另一侧电流的研究利用就是另一种解决的途径,其主要是对 CT 饱和的一侧电流不考虑,具有更广泛的应用和更高的测距精度。
2.2 行波法
行波法的主要原理就是行波法暂态行波理论,在输电线路发生故障时,行波法依据的测算方法会在线路中产生故障行波,在其他阻抗不连续点和故障点发生反射与折射的情况。随着光电流互感器和光电压互感器的逐步使用,对存在于故障测试中过渡电阻带来的影响进行了有效减少,大大提升了该方法的适应力。
但目前仍有一些问题存在于这种方法中,如故障点与测距装置间的距离较小,即难以测量故障点位置,会出现测距死区。另外,在识别与标定射波方面有不准确的情况,无法区分出故障点发射波与端母线反射波。输电线路故障行波在故障时刻电压初相角较小时就会产生不清晰的状态,这样就会无法进行故障测距,导致行波信号微弱。
2.3 故障分析法
当线路发生故障,在明确输电线路系统的线路参数与运行模式下,可以测量装置处,得到电流值和电压值,和故障距离间呈函数关系,为了创建关于电流与电压的回路方程,可选择故障录波中的故障数据来实现,再通过运算、分析,获取到最终的故障距离。
(1)双端数据的故障分析法。
在故障测距时,该种方法主要是依据一端电压、两端电流进行,如基于线路两侧零序电流的比值,可以将单相接地故障的位置测算出来。但是缺少对分布电容作用的考虑。另外,在不同运行模式下,需要预先画出线路下零序电流分布曲线,运行模式与实际测距结果有着密不可分的关系。
(2)单端数据故障分析法。
解方程法、阻抗法、电压法就是单端数据故障包含的几种方法。解议程法主要是参照系统模型与输电线路参数,对测距点的进行测量,得出电流与电压,进而运用解方程的方式获取故障点距离。阻抗法主要是系统故障时,对线路一侧进行测量,获取电流值与电压值,在运用计算获取故障回路的阻抗,故障区和被测量区的距离与阻抗形成正比,从而获取故障距离。电压法主要是发生故障处的电压值在线路故障时会急剧下降,并通过计算各种故障相电压的沿线分布状况,获取故障相电压的最低点,满足故障测距的标准。
2.4 数字滤波算法
数字滤波法的作用可以对故障测距的准确度进行有效提高。以往的测量方法不需要进行工频分量处理,只需要测量电流和电压,而数字滤波法具有高效性和针对性,恰恰实现了这一点。同时,数字滤波法中具有输电线路的输送电压力,在测试过程中,其灵活性提供了较大的便利。在实际应用数字滤波法时,需要对各种突发情况和环境现状的影响进行考虑,进而对滤除非整次谐波分量算法、差分算法、补偿算法以及傅式算法等算法进行正确的选择。要求工作人员有丰富的工作经验,在选择方法时,结合故障处理位置情况科学合理地进行,从而对数字滤波算法的主动性进行有效提升。
2.5 智能化测距法
当前与其他方法相比,智能测距方法还处于研究和发展中,在对高效化测量方法研究时,相关人员提出了相关优化方法、卡尔曼滤波技术、模糊理论、红外线技术等多种智能化测距理论。除具有高效性外,智能化测距方法还可以采用数字形式表现故障距离,更加的直观,对网络这一先进技术进行了充分利用。在分析数据过程中,采用电子信息技术具有稳定性与准确性。现阶段感人肺腑有一些弊端存在于智能化测距法中,例如神经网络技术,基易受到故障距离、输电线路参数变化、对端系统的阻抗变化、测量端以及电气量取值不准确的影响,所以,为了不不对输电线路故障定位准确性造成影响,导致训练不收敛,需要大量的训练样本。
3 结语
电力系统稳定运行能否得到保证与准确处理和定位高压输电线路故障有着密不可分的关系。技术人员应深入了解各类故障测距方法与高压输电线路的运行特点,这样才能保证选用的测距方法更加合理,能对故障点位置进行准确的测出,从而促进电力系统的安全运行,为后续故障工作的顺利开展奠定基础。
参考文献
[1]?李强,王银乐.高压输电线路的故障测距方法[J].电力系统保护与控制,2009,37(23):192-197.
[2]?高艳丰.基于电流行波的输电线路雷击识别和故障定位方法研究[D].北京:华北电力大学(北京),2016.