架空输电线路故障测距方法综述

架空输电线路故障测距方法综述

邱模康

国网福建省电力有限公司南平供电公司，福建 南平 35 30 00

摘要：在社会高速发展的背景下，人们生产、生活中对电力的需求逐渐增加，并要求其具有较强的稳定性，因此需要对架空输电线路进行故障测距，掌握其中所包含的隐患，并第一时间进行解决。通常情况下，架空输电线路位于地形复杂的区域，故障发生的频率加高，而故障测距是确保其稳定、安全运行的有效方式，但是由于高压架空输电线路自身特性的影响，在不同的工况中需要采用不同的故障测距方法，对此本文进行深入分析。

关键词：架空输电线路；故障；测距方法

1 架空输电线路对故障测距的要求

1.1 故障测距必须能够适应各种结构和配置的电力系统

在针对架空输电线路进行故障测距的时候，可以采用的方法主要为单端法以及双端法两种。其中，单端法主要就是针对线路一端的电压以及电流进行测量，但是这种的方法目前还会严重的受到电阻的干扰，使得在进行测距的时候，还需要先做出一定的假设，但是计算的结果并不精确。另外，在对端系统的抗阻出现变化的时候，也会使得单端法的计算结果出现较大的偏差，无法保障精确度。而在伪根的影响下，单端法这种测量方法所得出的结果也不会准确。但是单端法在实际的应用中，也具有一定的优势，这种测距方法对于下路两端系统的要求相对较低，可以在系统的薄弱环节中进行有效的故障测距。

1.2 故障测距必须考虑采用合适的线路模型

针对电力系统进行稳态分析的过程中，需要合理的应用到参数集中的线路模型。依据该模型来对故障测距进行探究，从而可以了解到，在输电线路较短的情况下，应用参数集中的线路模型，则测距结果的偏差并不会很大，而在输电距离不断扩大的情况下，测距误差也会相应的增加，这就使得一些长距离的输电线路无法有效的确保其故障测距的精确，因此，在进行故障测距的过程中，需要能够充分的考虑到各种线路模型的线路长度要求。

1.3 影响故障分析法测距精度的因素

（1）线路参数的测量，要对多种条件进行假设，方可以计算输电线路参数，但是无法符合现场实际情况，很多因素都会影响到高压输电线路的参数，如沿线地质、气候、大地电阻率的分布等，并且季节的改变，也会影响到线路长度，容易有测距误差产生。

（2）工频电气量的采集问题，因为将工频电气量应用到算法中的电流和电压中，而非周期分量、工频量和各次谐波分量都存在于故障暂态过程电流和电压中，因此，在故障测距之前，需要数字滤波采集到的各种数据。

（3）采样数据的同步性问题，将同步算法应用过来，首先就需要对线路两端同步采样的问题进行解决，实践研究表明，传统的数据同步方法出现了诸多的问题。那么就可以应用先进的GPS技术，但是需要配备一些硬件设备，如GPS接收装置等，需要较高的造价成本，同时，GPS只有可靠稳定的运行，方可以开展测距工作。

2 架空输电线路的故障测距方法

2.1 阻抗法

2.1.1 单相数据的测距方法

这种方法主要是利用线路一端相关的电压、电流的数据信息以及相关信号为基础数据计算故障距离，在计算的过程中要保障计算结果的一般性，将输电线路假设成均匀材质，线路的参考数据也恒定不变，然后利用上面的相关数据进行计算测距，计算方法还可以细分为解一次方程、解二次方程组、零序电流相位修正法、零序电流幅值修正法、故障分析法、微分方程等，还有就是在微分方程的基础上的电流相位修正法和分布参数模型基础上的测距算法，此外还有的方法是高阻接地故障测距计算方法等其他的故障测距方法。

在单端数据测距计算的分析中，其中还存在着一些问题需要解决，首先是线路的电阻的变化和受端系统的阻抗变化都会对故障测距的准确性造成影响，而这个因素还不能得到有效地解决。其次就是计算方法是在一个理想的状态下进行的，而实际的情况和计算下的理想情况会有一些差异，影响测距的准确性。

2.1.2 双端数据测距方法

双端数据的测距方法的基本方法有以下几点，首先是通过集中参数的故障测距方法主要有相量法和微分方程法两种，其次就是基于分布参数的故障测距方法，最后就是双端数据的不同步的处理方法。在这个测距方法中也存在着一些问题，虽然说利用线路两端的数据不会出现原理性的误差，可以将短路过渡电阻的影响完美解决，在线路参数和采样数据的准确性上可以测出精确的故障距离，但是，双端测距法存在一个问题，他需要使用到通讯技术，和GPS提供同步时钟，一旦两端的数据没有做到同步就会使测距精度不准。

2.2 行波法

行波法也是一种常规的电路故障测距方法，他所采用的原理就是利用行波的传输速率，当电路发生故障后就会产生一种行波向电路的两端产送，行波的传输速率不亚于光速，我们就是通过测量因故障而改变的行波在线路上的传送所需时间，进行计算输电线路的故障距离，利用行波计算故障距离方法的精度不会因为线路的不同、故障线路的电阻和两端系统而受到影响。

2.2.1 行波法种类

行波法的测距故障的装置种类主要分为A、B、C三种，A型和B型的计算方法都利用到了行波的传播过程，其中A型测距装置的工作原理是利用故障线路产生的行波从测量点传播到故障点的一个来回所需要的时间以及行波的传播速度进行确定故障点的距离计算。B型装置的工作原理是利用故障点产生的行波传递到两端的测量点的时间差进行确定故障点的位置。最后就是C型故障测距装置，这种测距装置的工作原理是在故障发生后，装置产生一种高频或者是直流脉冲，根据脉冲从装置到故障点的时间进行计算，从而精确判断故障点的位置。A、B、C三种的测量方法中，A和C都是利用单程的测量方法测量故障位置，B种测量方法则是采用的是双向的测量方法进行判断故障的位置。

2.2.2 行波信号检测方法

利用行波的故障距离测量的方法中，主要的技术是行波的检测，如果行波的检测数据不够精确，将会直接影响故障距离测量的准确性，所以说，行波的检测技术很关键，而主要的行波检测技术有以下几种，分别是求导法、相关法、主频率法、滤波器匹配法以及小波变换法。求导法的计算原理是依照监测点测出的行波的一阶或二阶的导数與所规定的阈值进行对比，根据是否超过设定的阈值来判断行波是否达到了母线值的一种方法。而相关法的计算方法的依据是故障点的正向行波与反向行波的极性是相似的，所以这两个信号的相关性是非常强的。主频率法的测量依据是行波频率的最强分量进行判断故障距离。滤波器匹配法的原理是建立在相关性上的，利用高频滤波器的装置使行波的叠加效果不好，提高计算的准确性。

结语

综上所述，架空输电线路的故障测距工作对于保证电力系统稳定运行具有重要意义。以此为基础，在实际工作中，工作人员将故障分析法、行波法等方式合理应用在了架空输电线路故障点测距的工作之中，确保第一时间发现其中存在的故障点，从而提高了工作的质量、效率，为工作人员制定后续的工作方案奠定基础。所以，为了可以确保架空输电线路故障测距工作的有效性，需要将工作方法合理应用在工作之中。

参考文献

[1]周鹏.含串补装置的高压输电线路故障测距方法研究[D].中国矿业大学，2018.

[2]管永丽.电缆一架空线混合线路故障测距方法的研究[D].东南大学，2017.