关于 110kv电力线路故障的测距探讨

关于 110kv电力线路故障的测距探讨

陈淦

国网江苏省泰州市供电分公司 214500

摘要：近些年来，我国的很多技术追赶乃至达到先进国家的水平，2002年，国营性公司国家电网在北京成立，从电站到输电再到用户，国家电网只负责输电和用户，而将电站分离出去，大大加快了电力输送的运行效率，也使得电力的运行更加健康高效，经过十多年的发展，国家电网在电力运行信息通信以及电子商务等领域都取得了举世瞩目的成就，由此我国的电力发展迈上新台阶。本文将研究110kv电力线路故障的测距问题。

关键词：110kv；电力线路故障；测距

一、引言

生活在21世纪的我们，社会的方方面面离不开电能，很难想想我们的社会停电一天将会带来怎样的后果，所以电对于我们每个人来说都是无比重要的。随着经济的发展，对于用电的要求越来越高，造就了发电机组的容量逐渐增大，技术越来越先进，故线路安全高效平稳的运行对于社会和民众显得非常之重要。而110KV等级的线路在所有等级的输电线路中具有重要地位，它遍布东西各地，穿过平原和高山，也经过不同的气候区，故障测距所要考虑的外部因素远比实验室复杂的多，所以110kv故障测距是有效保证电力线路安全高效运行的基石，具有极高的经济价值和社会价值。

二、故障测距基本要求

为了保证故障测距能够在实际中做到高效低成本的运行，对于故障测距有以下这些要求。

1.准确性

准确性是一项非常重要的指标，通俗的讲就是故障测距的精确度，目前对于大部分的精力都可以说是在精确度上，由于设备之间会有一定的损耗，因此做不到最理想的状态，会产生相应的误差，误差包括绝对误差和相对误差，比如在单端测距时的过度电阻和对端系统的阻抗或者线路运行方式的不对称都会使测距精度产生一定的影响，且这种影响是由于故障原理上所自带影响；又比如在行波法中波形的变化，动态非线性元件产生的延迟，近端的死区等等都会给测距带来误差，从而影响测距结果的准确性。但产生的误差只要在规定的范围内，且我们通过其他的方法进行弥补，测距结果的准确性还是能够保证的。

2.可靠性

可靠性是故障测距的前提，故障测距设备算法等方面的可靠，具体有当故障发生时能够迅速的发生相应动作，以最短的时间内快速准确的定位故障，并能做出正确的反应，和在线路正常时不应被其他因素干扰而误认为是线路故障从而动作，列如鸟类的栖息，雷击，线路表层腐蚀性的东西和绝缘闪络等等原因。中国由于幅员辽阔地貌复杂天气多变，所考虑的坏境因素应更加全面，设备本身应能在不同的地理坏境坏境以及不同的气候下都能识别出故障的真伪，避免出现误动而带来经济损失。

三、输电线路故障测距方法：行波法

经过多年的发展，故障测距技术越来越成熟，不论是反应速度，测量精度，以及对测量设备成本的控制，都能有一个很好的平衡。故障测距法有很多，目前比较主流的测距方法，不论在精度以及反应速度都有一个很好的平衡。其中故障分析法是通过对线路电压电流的测量，从某种意义上来说，阻抗法可以归类为故障分析法；再者从线路建模的角度分，可以分为集中参数法和分部参数法，两者在精度上存在一定的差别，分部参数法因其考虑到了线路的分布电容，电抗的影响，所以其精确度比集中参数法要高很多，但并不因此集中参数法就没有存在的意义，集中参数算法由于所考虑的参数少，计算的时间会大大的缩短，所以集中参数模型很适用于短距离输电线路的建模，能够在精度与速度之间达到一个很好的平衡。

1.行波法（暂态测距法）

对行波法的研究开始于上个世纪四十年代，早期由于对行波的特性认识不够全面，行波法并没有在实际中大规模的应用，后来随着人们对于行波的规律有了一个全面的认识，认为故障点的电压电流将会有一个大幅度的变化，从而在周围产生一个磁场，这种磁场将会以波的形式向故障点的两端传播，然后通过故障录波器对行波信号的提取，之后在应用相应的算法求解故障距离来实现故障的精确定位。由于线路的折射和反射，所以任一一点的电压电流都是叠加后的电压电流，这可能对于行波测距中对信号的提取造成干扰。行波法根据行波信号可以分为两种，一种就是在故障发生时，向输电线路发送信号源来进行测距，即C类；另一种就是应用故障发生时电力线路电流或电压行波进行测距，使用单端法时只要对单端的电气量进行测量就可以实现故障测距，即为A类，双端法利用行波传播到双边的行波测量点的时间差实现故障测距，即为B类，这个时候需要考虑到同步问题，在故障测距的设备中需要额外借助于全球定位系统。伴随着计算机技术的快速发展和录波技术的完善以及算法的改变，行波法的研究越来越成熟。行波法目前主要有ABC三类。

A类的原理是在线路一端接受来至故障点的入射行波进行计时，然后在接受反射波形再进行计时，通过两者的时间差列写二元一次方程从而实现故障测距。A类是一种单端测距，可以测量瞬时故障，也可以测量永久故障，此方法原理上比较简单易行，A类测距原理早期并不完善，那个时期对于故障行波的认识以及故障行波在输电线上的传输特能都没能有一个完全的认识，所以并没有进行实际性的应用，后来随着人们对行波的波形特性进一步认识和对波形提取的技术进一步发展，A类测距具有实际广泛应用的可能。

B类的原理是通过提取两侧的行波信号，然后获取第一行波信号分别到达两端的时间，利用他们的时间差，在通过公式x=[(t1—t2)v+L]/2 进行故障测距。B类测距是一种双端测距，也能够同时测量瞬时故障和永久故障，带来的好处是不会受到发射波和故障发生点透射波的干扰，故障录波器录入的波形简单单一，不会夹杂着其他的波形，但需要增加波形传播时通信通道的建设，以及波形到达两端所应用的全球定位系统的计时，对于设备的采购成本和后期的维护都会相应增加。

C类则是在一端通过脉冲发射器发射直流脉冲或高频脉冲，通过测量脉冲信号往返于故障发生点的时间差值来实现故障测距，这种方法的原理和A类比较相似，都是写时间与速度的方程式，但由于是单端测距，波形反射时容易受到折射波或其他波形的混合干扰，而且波形发生器特别是高频脉冲波形发生器比叫昂贵，会增加成本，也只能测量永久故障。

2.方法的对比

双端测距原理简单，没有行波的折射和反射，波形相对单一，可靠性更高，计算起来也比单端法容易，能满足一般对于电力输电线路故障测距对于精确度的要求，误差一般不超过500米；但依赖于第三方设备GPS的实时通信，且数据也不可能做到真正意义上的同步，这就造成使用的局限性。在测距中，双端法在接受到波形是通过分析可以很快得出故障点的位置，但当全球定位系统的信号被屏蔽或者不正常工作时，此时的测距结果是非常不准确的；单端法则有更高的准确率。不管是单端还是双端测距，都有很大的实际操作价值，单端测距是比较成熟的方法，但其算法现在还处于不成熟的阶段很难在短时间内给出故障位置，双端测距的算法则比单端法要简单，充分结合了新的科学技术。

经过多年的摸索，利用计算机软件对测量端接受到的暂态波形进行系统分析可以提高单端法的测量精确度，在实际操作中，可以用双端测距为主要辅之以单端测距的组合方案，能够得到比较满意的结果。

参考文献：

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[2]昆明理工大学.一种基于110kV部分同塔双回线路的雷击故障选线与定位方法:CN201811183122.3[P].2019-03-15.

[3]宋子宁.110kV电力线路运行故障及其维护研究[J].中国战略新兴产业,2019,(46):59.