故障定位仪在江门输电线路的应用

高文焕

摘 要：由于高压输电线路通常分布于广阔的地理空间，穿越环境较为复杂，故障巡查工作也异常艰难，往往需要耗费大量人力和物力才能完成故障排查工作。鉴于此，需要借助专业的故障测距装置来完成故障定位工作。

关键词：江门；输电线路；故障定位仪；故障测距装置

中图分类号：TM773+.9 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.126

江门供电局管辖内的高压输电线路是广东省电力系统，乃至整个南方地区电力系统正常运行的基础，它将发电厂与电力用户紧密相连，以确保居民和企业的正常用电；与此同时，输电线路也是故障频发之处，故障排查难度极大。因此，在出现故障后及时找出故障点，不仅能够保证及时供电，还对电力系统的安全、稳定和经济运行起到十分重要的作用。

1 故障测距装置要求及测距定位的作用

1.1 故障测距装置的基本要求

故障测距装置的基本要求有以下几点：①可靠性。可靠性包括不拒动和不误动两方面的内容。不拒动要求输电线路无论发生什么类型的故障，故障测距装置都能够灵敏地作出反应，给出故障信息，同时不会因为其他因素的限制而不能正确动作；不误动要求不因为外界因素的干扰而发出错误的动作指令，同时能够检测出永久性故障和瞬时性故障。②准确性。准确性是对故障测距装置最基本的要求，故障测距装置的准确性需要用误差大小来衡量。一般来讲，只要绝对测距误差<300 m就是理想状态；从更加实用的角度分析，绝对测距误差<1 000 m，即可满足正常工作需求。准确性与可靠性是紧密相关的，二者缺一不可，脱离任何一点去谈论另一点都是没有意义的。③经济性。故障测距装置的价格和成本不应当随装置性能的提高而提高，而应当具有较高的性价比。随着微电子技术的迅速发展，故障测距装置的价格和成本逐渐降低，先进的数字处理技术又进一步提升了故障测距装置的产品性能，越来越高的性价比将成为故障测距装置的发展趋势之一。④方便性。故障测距装置的性能再优越也需要工作人员的参与，因此在装置调试、使用和维护方面应当具有较高的便捷性，这样才能减少工作人员的工作量，具有更高的实用价值。

1.2 故障测距定位的作用

故障测距定位可以快速测量出故障点的精准位置，是用于排查线路故障、及时发现异常情况的重要措施，具有较好的社会效益和经济效益。概括起来，故障测距定位在输电线路故障排查方面主要具有以下作用：①快速查找故障点，节省故障巡线所消耗的人力和物力；②缩短故障维修时间，提高供电的连续性，减少停电带来的损失；③分析故障原因，为制订预防措施提供资料；④提醒维修人员注意瞬时性故障的绝缘薄弱点，及时更换存在故障隐患的绝缘子，避免出现永久性故障。

2 故障定位仪的故障测距方法和原理

2.1 阻抗法

阻抗法原理：假定线路在理想状况下运行，当线路发生故障时，由变化的故障电压和故障电流得出线路的阻抗值，由于阻抗值的大小与故障点距离成正比，因此，通过计算即可得出理想状态下的故障距离。但是输电线路受电容、漏电电导、三相参数不对称等因素的影响，因此，测距精度需要通过给线路设置对应的整定值才能得到提升。

2.2 行波法

行波法原理：电力系统变电站母线两点处电流行波的第一个波头分量为初始行波，表示故障已经发生，第二个波头分量为来自故障点的反射行波。与初始行波相比，反射行波会延迟一段时间到达检测母线，延迟的时间即表示行波在故障点和母线之间的往返时间。传统的行波监测由于变电站之间的距离较远，特别是500 kV及以上变电站，在传波的过程中因波速改变、行波特性消失、幅值衰减等原因导致输电线路故障定位误差增加，尤其对混合结构线路的故障支线难以定位。分布式行波监测是在传统的行波法基础上在输电线路中根据实际情况安装监测装置，这样就弥补了传统行波监测的缺点，实现了故障行波的就近采集，最大限度地保留了波形特征，保证了线路故障测距的准确性，并且能在输电线路非动作跳闸的情况下监测到小幅值行波数据，帮助输电运行人员有效制订相应措施，减少故障的发生。

2.3 故障分析法

故障分析法是利用故障时采集的电压、电流量等来计算故障点距离的方法。如果系统的运行方式是固定不变的，那么，线路参数也保持一致，通过测量点电压、电流量的函数计算即可得出故障点的位置。

2.4 各种故障测距方法的比较

从测量精度和测量效率的角度分析，行波法要优于阻抗法，行波法的测距误差<1%，而阻抗法的测距误差为3%.笔者认为，行波法的测量间隙较短，可以帮助输电运行人员及时排除故障，缩短故障切除时间。从测量方便性的角度分析，行波法要优于其他两种方法。行波法借助专业的行波测距装置可以迅速得出故障距离，从而免去了复杂的人力计算。综合来讲，行波法的应用优势更加明显。

3 本单位故障定位仪及定位系统简介

SP2000故障定位仪是由武汉三相电力科技有限公司研发的产品，在线路中主要采用分布式监测技术，每隔20～30 km安装一个检测点。当输电线路发生故障时，通过监测设备监测输电线路上的故障行波，并将数据发送到指定服务器中分析工频故障电流，判断故障点是属于雷击故障中的绕击雷、反击雷故障，还是属于非雷击故障，比如山火、树障、飘挂物等，最后将分析结果以短息的形式发送到输电运行人员的手机上，运行人员可通过手机软件或联网电脑访问服务器得到线路故障时间、原因（是否为雷击故障）、故障位置相别、故障行波图等分析数据。输电运行人员还可以通过后台服务器分析全年运行线路的故障数据，以确定该线路的雷害区和非雷害区，为制订线路防雷、防外力破坏措施提供有力的依据。

4 实际应用

在江门输电线路中，故障定位仪于2011年开始安装并使用至今，已经在500 kV顺江甲乙线、江西甲乙线、蝶沧甲乙线、阳五甲乙线等18条线路中安装了108套故障定位仪，有效减少了输电运行人员故障查找的工作量，提高了故障点的排查效率，并且通过数据分析找出线路隐患区段，实现了线路差异化维护工作，有效保证了电网的安全、健康运行。通过近4年的数据分析，线路故障准确率达到86.3%.

案例分析1：2011-05-27T16：31，500 kV蝶沧甲线线路跳闸。该线路由阳江蝶岭站延伸至佛山沧江站，途经江门地区。其中，江门管辖部分为78 km，占该线路总长度的64%.由于继保测距数据出现很大的误差，运维人员未能及时发现故障点，致使阳江、江门、佛山三个地区的供电部门同时对该线路进行了故障点排查，增加了运维人员的工作量。2011-11，江门供电局在该管辖线路分界点安装故障定位仪后，在出现线路故障跳闸时，故障点信息可被精确发送到所在点运维人员的手机上，使其他两个地区的供电部门不用再进行故障巡线，大大减轻了线路管理部门的运维压力，有效提高了工作效率。

案例分析2：2014-05-11T12：44，500 kV五狮乙线雷击跳闸。该线路由江门五邑站延伸至广州狮洋站，全长143 km，属于跨局线路。其中，江门供电局负责该线路N1～N178，杆塔长度为78 km。故障定位系统显示在N82杆塔雷电反击，但变电站继保测距数据及雷电定位系统分别显示在N89、N90杆塔出现故障，与故障定位系统显示存在较大的差别。最终经过现场线路运维人员确认，该处故障点为雷电反击引起N91塔A相复合绝缘子遭雷击放电，造成线路跳闸。究竟是什么原因导致故障定位仪测量精度的下降呢？经过大量数据分析发现，原来是由于该线路挡距信息录入不正确，导致出现定位误差。运维人员校正线路挡距信息后，在线路故障跳闸定位时，该定位杆塔与实际故障杆塔基本一致。由此看出，在使用故障定位系统进行线路故障定位时，必须核对准确线路的挡距信息，以提高故障定位的准确性。

5 总结与展望

本文通过分析故障测距装置的基本工作要求及故障定位仪故障测距原理，进一步加深了对故障定位仪的认识。故障定位仪一方面可以降低故障排查难度，另一方面又可以使故障得到及时处理，保证在最短的时间内恢复供电。这两点使故障定位仪成为保证输电线路安全、稳定和经济运行的必备装置，相信随着电力规模的不断扩大，故障定位仪的应用前景将更加广阔。

参考文献

[1]丁飞，毛俊生. 远距离高压输电线路故障检测定位技术研究与应用[J].机电信息，2012（15）：29-30.

[2]卢宪斐，刘昭，严玺，等. 智能变电站过程层IED故障诊断与定位仪设计方案[J].工业控制计算机，2014（03）：56-57，59.

〔编辑：刘晓芳〕