基于故障可观性的输电线路故障定位方法

基于故障可观性的输电线路故障定位方法

林培根

潮州供电局广东潮州521000

摘要：本文就主要对当前的故障可观性的输电线路的故障定位方法进行简要的研究和分析。首先对当前的直流输电线路故障定位技术中存在的不足进行了分析，对当前在应用中使用的输电线路故障定位装置的单一的方式、能力差等问题进行了分析。对直流输电线路故障定位方法进行了简单的划分，并分析了其优缺点，以及故障分析法在当前输电线路故障定位中的发展前景。

关键词：故障可观性；直流；输电线路故障定位方法

直流输电线路所输送的容量比较大，送电的距离也很远，对其功率进行调节也比较方便，有着交流输电线路所没有的优点，所以，在进行远距离的电能传输的应用中，直流输电线路有着一定的优势。我国地域辽阔，地大物博，直流输电线路技术在我国有着非常好的应用前景。目前，我国已经先后建立了舟山直流输电项目、葛南直流输电工程等多个项目。直流输电线路出现的故障通常都是因为遭受到雷击或者是被树枝等外部环境的原因而对线路中的绝缘水平造成的降低，进而产生了对地故障以及闪络等。因为直流输电线路铺设的线路距离比较长，有的甚至会跨越不同的地形或者是气候区等，有的区域条件比较恶劣，就非常容易出现故障。而且对故障进行巡视和检查也有一定的难度，严重的甚至会影响到故障的修复时长。而随着继电保护技术的发展，对直流线路出现的故障进行切除的时间已经进行了缩短，这就会导致线路造成的损伤比较小，在表面上没有明显的遭到破坏的情况，对于出现故障的位置进行查找也是比较困难的。所以，对于使用准确的故障定位技术来说，能够更好的减少进行巡线的工作量，对故障进行修复的速度进行提高，保证电力系统能够正常运行。由此可见，直流输电线路故障定位方法在未来有着非常广泛的发展和研究。

1直流输电线路故障定位研究现状

因为直流输电线路和交流输电线路在物理本质上是相同的，所以，在交流线路中的一些故障定位方法以及原理在直流输电线路当中也是可以应用的。但是，交流输电线路进行故障定位的原理有很多，而直流输电线路的故障定位原理却是比较单一的，在目前的实际应用中的直流输电线路故障定位装置都是利用的行波原理。而实际上直流输电线路也是可以有许多种故障定位方法的。故障定位主要分为行波法和故障分析法。行波法主要分为A、B、C、D、E、F型。这其中A、C、E、F是单端原理，而B、D则是双端原理。故障分析法则按照不同的划分类型，也会分为不同的运行原理。直流输电线路故障定位和交流线路有所相同，又有所不同，交流输电线路中适用的原理在直流线路中只有一少部分是适合的。直流输电线路通常都是比较长的，在分布上有着比较明显的分布特征，所以，应该要利用分布参数模型，以此来保证故障定位的准确度。直流线路纯熟的基本上是低频能量，在线路发生故障之后没有稳定的工频量，根据工频量的原理的故障定位方法是不适合用于直流输电线路的。因此，交流输电线路和直流输电线路在物理本质上是没有什么区别的，但是在故障定位方式方面，还是不能够通用的。

1.1直流输电线路行波故障定位

行波故障定位最初是应用在交流输电线路中的，因为其暂态的行波传播速度是比较稳定的，所以对于出现故障的线路进行检测，暂态行波在母线和发生故障的位置之间所进行传播的时间能够对故障距离进行测量。利用行波法来进行距离的测量不会受到线路的类型以及故障电阻等系统的影响，具有一定的可靠性和准确度。当前，直流输电线路的保护和故障定位都是利用的行波原理。和交流线路的行波故障定位相比较来说，直流输电线路的行波故障定位有着一定的优势。第一，直流线路中的电压不会因为周期过零，也不会受到故障初相角的影响，暂态行波的能量也非常丰富，波头更加的容易识别。第二，是直流线路系统中的母线结构出现的变化比较小，每一条母线中通常情况下都只有一条出线，不用对故障点中传播的行波和母线反射波等进行区分，也不会受到其他的线路的影响。正是因为直流线路的这些优势，在直流输电线路中，人们通常都会选择行波故障定位方式来作为唯一的故障定位方式。当前，在大部分运行中的直流输电线路故障定位装置中，大部分采用的都是行波原理，而最常见的直流输电线路的行波故障测距基本上采用A、D这两种原理形式。这中间，A型是单端原理，D型是双端原理。在实际的应用过程中，通常会把D型原理当做是主要的测距原理，A型原理是作为辅助的原理的。行波进行故障定位所依靠的是对波头来进行识别、利用标定的波头起始时间来进行故障定位的。对波头的识别以及标定，是需要有专门的工作人员来进行的，对工作人员的素质的要求也比较高，而且当前也很难实现自动化生产。一旦存在过度电阻以及行波波头受到限制的时候，波头的起始时间是很难进行确定的，会对故障定位的准确性造成一定的影响。而过度电阻越来越大，行波故障定位方式就会因为没有办法启动出现故障。

1.2直流输电线路故障分析法故障定位

故障分析法，是按照相应的系统参数以及进行测量而得出的相应的电压、电流等数据，再经过相应的计算和分析，来找到出现故障的位置和距离。这种故障分析法实施起来比较简单，可行性比较高，还能够借助现有的故障录波器来进行距离的测量，达到目的。直流输电线路的故障分析法同样可以分成单端量法和双端量法。单端量法使用的知识本侧的信息，在进行应用的过程中比较方便和容易，但是对于出现的对侧的系统故障以及故障点过度电阻方面的影响却是很难进行消除的。双端量法从本质上来说是不会出现过度电阻以及对侧系统的问题的，但是想要不出现这些问题，就一定要借助相关的通信技术来对对侧的相关数据进行收集和获取，在应用的过程中就会出现要求数据同步，所进行的计算量比较大等问题。故障分析法对于采样的要求比较小，具有很高的可行性，但是会容易受到线路参数的影响，在定位的准确程度上和行波原理相比较而言比较差。而相对来说，故障分析法中基于分布参数模型的方式在直流输电线路故障定位的使用中有着非常明显的优势。这种方式能够从瞬时到稳态的故障定位的整个过程中的数据都可以来进行故障定位，直接利用采样点来进行距离的测量也不需要进行时域的转换，所需要的数据窗比较短等。除此之外，随着技术的不断发展，继电保护以及断路器所产生的动作发展的越来越快，这就导致故障数据窗也变得更短，这就导致故障定位方式要向着分布参数模型的时域方向来发展。根据交流输电线路故障定位中的分布参数模型的时域法，结合直流输电线路的特殊性，有很多的学者都对其展开了许多的研究。有学者提出了一种适合直流输电线路的双端时域故障定位方式。将贝瑞隆模型应用到对直流线路的电压计算当中，来保证准确的故障定位。还有的学者在此研究的基础上，在进行输电线路的参数比较准确的时候，把遗传算法应用在故障定位当中，进而能够提高故障定位的准确性。

综上所述，时域的方式能够在出现故障后的任意一段暂态数据中来进行故障定位的实现，而且不仅仅限于行波波头当中的。这种方式需要的采样率比较低，能够直接的利用换流站来对故障进行定位。而且对于采样率的要求比较低，而可靠性却大大提高，在当前的实际应用中，有着非常高的实用意义。但是这种方式需要对线路的参数进行准确的计算，一旦在线路中的参数出现误差或者是频变的特征比较明显的时候，就会对故障定位的准确程度造成一定的影响。而与此同时，这种故障定位的方式在原理上虽然比其他的方式稳定，没有死区，但是在确定故障定位的准确性上比较低，没有行波原理的准确性高。

2直流输电线路故障定位研究的建议与设想

根据上文中的分析来看，因为直流输电线路和交流输电线路之间并没有本质上的区别，只是在能量集中频带上有所不同。在理论上来看，交流输电线路的故障定位原理对于直流输电线路也是适用的，但并不是全都适用，只有一部分是适合的。直流输电线路系统中，故障暂态过程中会产生大量的特征频率，可以用来研究基于特征频率的故障定位原理。基于时域方程的故障定位方式，在基本原理上也是不会受到其他行波的影响的，可以用来研究直流输电线路的时域故障定位原理。除此之外，还能够来进行直流线路故障中线路参数的准确性文人的研究。对直流输电线路的故障特征等进行充分的利用，能够构建出许多种的故障定位原理，进而能够提高故障定位的准确性。

3结语

本文主要对当前的直流输电线路故障定位原理以及定位方法进行了比价全面的分析和阐述，对国内外的相关研究进行了归类总结，对当前在直流输电线路故障定位中存在的原理比较单一、采样率比较高、可靠性不强等缺点进行了指出，并根据此提出了几点相应的建议和想法，对未来的研究和发展方向进行了简单的探讨。

参考文献

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