冯磊
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摘要：随着经济的快速发展，电力用户对供电可靠性的要求日益增高，高压输电线路作为供电网络中的重要环节，其故障定位技术也面临着许多新的挑战。高压输电线路故障将严重破坏电力系统的安全稳定运行，进而影响社会生产和人民生活。因此，实现快速准确的高压输电线路故障定位至关重要。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
电力系统是保障我国经济稳定发展的重要基础，而保证电力系统的正常工作，就关系到我国经济能否稳定的快速发展。输电线路作为保障电能传送的重要环节，可以说是电力系统的经济命脉，一旦其出现故障，就会直接对电力系统的正常运行造成威胁。所以，加强高压输电线路故障定位技术，可以实现准确快速的故障定位，具有较高的应用价值。
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
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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：
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2、高压输电线路故障类型
电力行业是工业的基本动力，包括发电、输变电等环节，电能生产与消费同时进行，需要统一调度分配，电力行业任意环节出现故障会导致供电中断，造成巨大的经济损失。我国电力行业迅猛发展，影响系统安全运行的因素逐步显现，国内外发生大量高压输电线路故障诱发的系统瓦解事故，依据高压输电线故障发生的原因可分为永久性故障、隐性故障。永久性故障是多个导体对地基导体间的短路故障，外力对输电线造成机械性损害。瞬时性故障是因雷电等过电压引起闪络，可能因鸟类造成导体对地，发生故障可进行重合闸。绝缘击穿多因老化等原因造成线路绝缘性能下降，正常运行的电压绝缘击穿造成短路，故障切除后无明显破坏迹象。隐性故障发展到瞬时闪络不可预测，在正常电压下不击穿。依据故障形式可分为三相短路，两相接地短路与断相故障。单向接地孤航为电力系统出现次数最多的故障类型。
3、诊断高压输电线路故障的方法
3.1小波分析法
这种方法是基于傅里叶分析发展而来，在近些年来发展迅速。其优点就在于可以开展多分辨率分析，并且在频域以及时域都可以表征信号局部特征，其时窗、形状以及频窗都可以任意变化，然而其窗口的大小却不会随之变化，这样就使其具有良好的信号自适应性。并可以利用对信号的分解，获取突变信号的具体位置，这样就能够对输电线路的故障进行定位和分类，有着很高的准确性。然而，这种检测方法不仅运算时间长，计算量也相对较大。
3.2行波法
行波法则是一种基于行波传输理论对输电线路故障进行测距的一种方法，随着现代自动化技术的不断完善，使得故障线路的切除时间大幅度的降低，然而不管是故障切除时间多短，也能够有效的获取行波法测距所需要的基础信息。而针对需要抽取相角以及幅值的工频测距法，这种测距方法需要在7天内甚至是更短的时间内，在十分复杂的赞波形中获取自己所需要的信息，这就会极大的提升；滤波算法的测距难度。通过观察各种测距方法的基本原理，我们可以清晰的发现行波测距在理论上并不会受到电网线路分布电容、系统运行方式以及过度电阻等的影响，可以很好的保证测距精度。但是，电力系统的波速变化以及参数频变都会极大的影响到行波法的测距精度，尤其是出现电压相角接近0或者是0的时候出现故障，由于其产生的电流行波以及电压行波都会比较微弱，这就会导致测距失败的问题发生，并且针对近区还会出现无法有效识别反射波的问题。
3.3智能法
智能法包括基于专家系统与神经网络的故障定位法，专家系统原理是建立在专家经验基础上，实现知识处理与定位，神经网络定位原理是通过样本学习获取知识实现定位。
3.4端点测量法
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。
3.5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。
3.6两侧电压法
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。
结束语
综上所述，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。
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