分析高压输电线路故障定位技术对电网安全运行的影响

庞凯 杨森裕

摘 要：随着智能电网体系的规划与构建，我国电网整体上已呈现动态化。在此背景下，对既有的故障定位技术有很大的影响。因此，本文主要对高压输电线路故障存在的各种类型以及定位的各种方法进行分析与研究，尽可能地保障新时代电网的稳定、高效运行，为关注这一话题的人提供参考。

关键词：高压输电项目;故障定位技术;电网运行

引言：

当今社会经济飞速发展，用户对电网安全、高效运行的需求与日俱增，在此基础上，电网发生故障会造成巨大的经济损失。加强对高压输电线路故障定位方法的分析与研究，有助于迅速定位故障，采取相关措施恢复供电，保证电网的安全、高效运行。

1高压输电故障定位技术的概述与作用

一般在输电线路发生故障后，故障点会产生暂态行波信号，向两侧分散传递丰富的故障信息。关于高压输电线路的故障定位技术，通常是针对暂态行波的特点，对初始行波的波头进行定位。高压输电线路故障定位的方法具体经过了四个阶段的发展，首先是用胶片作为故障录波器的记录载体，通过静态电子进行模拟分析，其次是行波法的应用，然后是微机型保护装置的投用以及GPS的对民开放，为单端和双端故障方法提供了技术支持，最后就是近年来智能算法理论的引入，使得输电线路定位技术趋于智能化。

在电网出现故障时，高压输电定位技术的作用主要表现在以下几点：第一，有助于减少经济损失。电力行业是基础保障行业，其特点是生产与消费同时进行，一旦发生故障，极易造成巨大的经济损失，而通过高压输电故障定位技术的应用，可以帮助电网维修相关人员迅速定位与维修故障点。第二，能够节约时间。电网是一个庞大而复杂的线路集合，合理地应用高压输电定位技术，能够帮助维护人员尽快地确定故障点，减少巡线时间。第三，可以对线路薄弱点进行分析。在电网的运行过程中，很多瞬发故障都是产生于线路薄弱点，提前应用高压输电故障定位技术对相关薄弱点进行确定与维护，有助于避免线路发生永久性故障风险，提高线路的稳定性与安全性。

2为保障电网安全运行所运用的不同高压输电线路故障定位方法

2.1故障类型

根据高压输电线路发生故障的原因可以分为永久性故障与隐性故障。永久性故障根据故障的形式又分为短路故障与断路故障，短路故障产生是多个导体对电基导体间的故障，断路故障则是线路的导线断裂导致的配电回路故障，永久性故障容易造成对输电线路的整体机械性损害。隐性故障发展则具有不可预测的特点在正常电压下不会被击穿。

2.2定位方法

随着无功补偿装置、柔性交流输电装置以及相关清洁能源并网的应用，我国电网更趋于动态化，既有的高压输电线路故障定位方法的精度受到了很大的影响。对当前存在的定位方法进行归纳对比，有助于探索更优的定位方法，实现对故障点的精准测量。

2.2.1线路分析法

线路分析法又可以分为阻抗法、电压法与解方程法三种。

阻抗法指的是利用相应的测量装置在高压输电线路发生问题时的电流值和电压值进行测量，计算出阻抗值，然后根据阻抗值与高压输电线路长度的正比关系，对故障点的所在位置进行确认。阻抗法分为两种类型，一种是单端测距法，分为工频分量法和微分工程法，一种是需要GPS定位保证高精度时钟条件的双端测距法。

电压法指的是利用发生故障时，故障处电压迅速下降的特点，对参照线路的不同故障相电压沿线路分布情况计算，找出故障相电压的最低点位置，对应完成故障测距的目的。

解方程法根据相应的线路参数和系统模型等，带入测距点的电压和电流等，通过解方程的方式进行故障点确认[1]。

2.2.2智能法

智能法是应用智能理论算法，基于神经网络与专家系统，将智能技术进行交叉结合，从而对高压输电线路故障点进行确认的方法。专家系统是一种以专家经验为基础，针对不同故障进行知识处理与快速定位的系统，而神经网络系统的原理则是通过样本学习截取相关知识实现故障定位。

2.2.3行波分析法

所谓行波分析法是指对高压输电线路故障产生时的暂态行波信号进行采集，利用相应的分布参数模型进行分析与计算，从而获取故障距离的一种方法。具体原理是将故障产生时的暂态行波视为一个与故障大小相等、前方向相反的压力源作用下发出的行波，该行波会向沿线路两端进行传播往返，最后趋于稳定。行波测距方法大致分为A、B、C、D、E、F六种，A型定位根据行波波头到测量点往返的时间确定距离，B型根据故障点行波到母线的时间确定故障点位置，C型是利用相关测距装置发射的直流脉冲的往返时间确定故障点位置，D型利用不同暂态行波到达母线的时间差计算故障点距离，E、F型则利用故障发生进行重合闸时的暂态行进行相关的故障定位工作，其中ABCD于传统范围内的行波测距方法。

2.2.4区段定位法

区段定位法指的是通过在高压线路的节点处安装相应的故障检测器，在故障发生时便于及时分析故障信息，实现区段定位，进而迅速确定故障点的一种方法。探测器一般有故障指示器和线路FTU两种。

3不同方法对比分析

在高压输电线路的实际应用过程中，对高压线路故障定位方法有着关于经济性、精准性等方面的要求，在此基础上，对当前存在的各种定位方法进行对比分析，有助于维护人员选择最为合理的故障测距方法。

与其他高压输电线路故障定位方法相比，故障分析法简单且便于实行，但极容易受到多种因素的影响，严重影响了高压输电线路故障定位的精准度。导致定位不精准的原因具体分为以下三种：第一，线路参数问题。在运用故障分析法中的解方程法时，常常需要应用到设置好的线路参数和系统模型，而实际情况中，高压线的参数会受到诸如气候天理、地理位置、电阻分布、地质情况等多种因素影响，增大误差率。第二，数据采样时的同步性问题。在进行双端测距的时候，常常需要对两端信息进行同时采集，GDP技术的民用为这个技术提供了应用的可能性，但是由于相关设备在实际应用过程中表现出来的滞后性，还是影响到了高压输电线路定位的准确性。除此之外，故障分析法不适用于同杆双回线路以及带串补电容线路的故障精准定位。

区段定位法在实际应用过程中，定位精度容易受到信号干扰，同时在小电流接地故障的检测中应用效果并不理想，使用场景多有限制。

基于神经网络与专家系统的智能法与传统故障定位技术相比，具有响应、处理速度快，计算准确率高等优点，但智能法由于相关研究刚刚起步，理论上面临着专家系统知识瓶颈，技术上神经网络的硬件难以对理论进行适配的问题。

与传统的故障定位技术相比，行波法更具精准性，但在实际应用过程中存在着诸多限制，首先在行波获取过程中，为了避免电容式电压互感器对行波传变造成影响，就需要串联电感线圈与电容式电压互感器的接地，从而获得暂态行波，或者应用相应的行波传感器对CTV接电线的电流进行耦合，也可以达到相应目的。其次在识别波头时，传统的小波变换法容易受到外界因素的干扰，而HHT法则能够对信号本身进行分解，但信号本身容易被噪音干扰，从而影响故障点的精准定位。最后，由于行波在实际传播过程中会受到多种因素的干扰，比如过渡电阻、大地电阻等，为了尽可能地减少误差，应该运用比地膜更加稳定的线模[2]。

结论：为了保证电网的安全、高效运行，必须做好高压输电线路故障定位工作，本文主要对当前存在的各种故障定位方法进行分析、对比，针对性地指出各方法的优劣处，以期对相关高压线路维护人员的工作起到一定的借鉴作用，对相关研究人员在故障定位方法的优化上起到一定的參考作用。

参考文献：

[1]王素云.浅谈高压输电线路接地故障的定位技术[J].电子元器件与信息技术，2020，4（07）：141-142.

[2]叶海宏.高压输电线路故障定位技术及应用[J].中国新技术新产品，2018（23）：71-72.