高压输电线路故障定位 技术对电网安全运行的影响

发表时间:2020/9/3   来源:《中国电业》2020年第9期   作者:江宇轩
[导读] 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
        摘要: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。鉴于此,文章结合笔者多年工作经验,对高压输电线路故障定位技术对电网安全运行的影响提出了一些建议,仅供参考。
        关键词:高压输电线路;故障定位技术;电网安全运行;影响
引言
        随着现代电力系统的迅猛发展,尤其是在将高压输电线路投入到电力系统的电网之中,这就需要对输电线路故障更为精确的进行定位。只有能够对输电线路准确的进行定位,才能够切实的保证电力系统的安全稳定,使其产生巨大的经济效益以及社会效益。
1、高压输电线路接地故障定位原理
        当高压输电线路因为雷击、电容器、投切或断路器等原因产生接地故障时,在高压线路的接地故障点会形成折射行波和反射行波,两种行波会分别向输电线路的两端传播。高压输电线路接地故障点折射和反射行波传播原理图如图1所示。电压波在高压输电线路传播的过程中,如果输电线路突然发生接地故障,会使输电线路的波阻抗发生突变,变得不连续,从而使电压波在故障点处的能量发生改变。图1中A点为高压输电线路的接地故障点,Z1是接地故障点左侧的输电线路波阻抗,Z2是接地故障点右侧的输电线路波阻抗,u1q是高压输电线路未发生接地故障时的行波,u2q和u1f分别是发生接地故障后的折射波和反射波。本文中所采用的行波测距原理如图2所示,其中M点是检测端,从M点向高压输电线路接地故障处发射调制
        
        的高压波脉冲信号,经过接地故障点时产生反射信号波,反射信号波到达检测端M点的时间为t2,接地点故障位置离检测端M点的距离可由以下公式得出:
        
        
2、诊断输电线路故障的概括
        针对现在的输电线路,传统的故障诊断方法有着很多的缺陷。所以,就需要相关部门和单位能够根据实际情况,将先进的科学技术有效的融入其中,对故障测距技术进行有效的创新或完善,这样才能够切实的保障电力系统的正常工作。特别是在传统的故障排除工作中,往往是由巡线人员对线路进行检查的方式排除故障,不仅排障效率比较低下,排障效果也不是很好。而随着现代科学技术的迅猛发展,在电力系统排障工作中,根据故障信息的行波变动能够获取波信号。通过应用波信号,能够直观准确的定位故障位置。而基于波信号所诞生的各种测距技术,不仅能够有效的缩短故障排查时间,还可以准确的判断故障类型,这样就能够大幅提高排障工作的效率,使电网系统在出现故障后,能够在最短的时间回复正常的运行。
3、高压输电线路故障定位技术
        3.1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。
        3.2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。
        3.3端点测量法
        利用线路端点测量故障信息进行定位,阻抗法故障原理是故障回路阻抗与故障点测量点距离成正比,计算测量点阻抗与单位阻抗比值,得到故障点到测量点距离。单端法无需通信得到广泛应用,可分为微分方程法与工频分量法,双端法不存在系统误差,在电力系统应用得到很大发展。区段定位法是利用探测器检测故障点信息确定故障区段,在高压输电线节点处安装故障探测器,通过分析故障信息实现区段定位,探测器可分为线路FTU与故障指示器。
4、高压输电线路故障定位方法对比
        比较出最适合的方法。智能法虽响应速度快,计算精度高,但研究刚起步,相关理论研究处于开发阶段,专家系统存在获取知识瓶颈问题,神经网络的缺点是难以通过硬件实现其功能。具体定位法可通过电气量测量得到故障点位置,区段定位法中定位精度受到信号干扰,小电流接地故障检测按摩效果不理想,无法获得具体位置。馈线终端(FTU)仅适合配电网自动化网络,无法大面积使用。端点法贯穿于输电线路故障定位法发展,取得了丰富的现场实践经验,信号注入法利用主动向线注入信号实现定位,不受消弧线圈影响,在实际应用中存在一些缺点,信号强度受互感器容量限制,寻找故障点时间较长,可能引发系统第二点接地造成自动跳闸。电力系统负荷种类多,使得电网存在接近注入信号干扰信号测量。阻抗法简单易行,但方法需要一定条件,包括工频基波量,三相对称,不考虑过渡电阻,故障暂态谐波及线路参数等因素影响。测量精度低,受线路结构不对称,故障点过渡电阻等因素影响较大。不适用于带串补电容线路,同杆双回线路故障定位,处理闪络故障时精度不高。
结束语
        综上所述,由于输电新路往往会出现各种各样的电路故障,有些故障现象十分明显很容易辨认,但也有些故障并不明显所以不容易辨认。这就需要相关单位能够积极的引进新的排障技术,尤其是要将现代信息技术有效的融入其中,这样才可以更快、更好以及精确的排除故障,不仅能够有效增强电力生产部门的经济效益,还能够充分的发挥电力系统的作用。
参考文献
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[5]李岩.多端柔性直流电网线路故障分析与保护研究[D].华北电力大学(北京),2019.
       
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