输电线路行波保护问题研究

输电线路行波保护问题研究

刘永丰

宁夏天净元光电力设计有限公司 宁夏 银川 750001

摘要：采取有效措施，解决输电线路行波保护问题，有助于输电线路运行水平的提升。基于此，本文具体介绍了输电线路行波保护在行波信号、行波分析、工作者业务能力、技术条件这几个方面存在的问题，并提出了相应的对策，实现了对输电线路行波保护的分析，希望能够为电力事业的建设发展提供助力。

关键词：输电线路；行波保护；行波信号

引言：输电线路行波保护是指以线路短路时呈现出的电流、电压行波特点作为判断标准，来判断线路故障，并启动保护的输电线路保护措施，该保护措施具备反应速度快的优势，在故障保护设施建设中被广泛应用，但从目前来看，该保护措施依然存在一定的运行问题，需要及时加以解决，以保证该措施优势的充分发挥。

1. 输电线路行波保护问题

1. 行波信号不确定问题

在行波保护中，保护措施的启动完全由行波信号控制，而在一定情况下，故障发生时不会产生相应的行波特征，导致启动装置不能收到故障行波信息，出现保护失效的问题，例如：在单相接地故障时，如果此时，某相电压达到90°初相角，行波信号就可以正常传递故障信息，若初相角为0°时，行波则不会呈现出故障特质，导致行波保护失效，由此，形成了输电线路行波保护中，信号不确定问题。

2. 行波分析问题

在行波保护中，需要借助计算程序对收集来的行波信号进行分析，以捕捉其中呈现出的故障特征，用于保护启动决策的制定。就目前来看，行波分析主要以电磁暂态综合程序EMTP为分析工具，该工具能够准确地捕捉各项故障、扰动所引发的行波特征，以判断故障是否存在。但事实上，由于行波本身具备突变、非平稳变化的特质，因此，需要分析工具能够对电压电流中的行波故障分量，进行分析，才能准确地描述出信号中蕴含的故障信息，而当前所用的EMTP工具，采用的是傅里叶变换分析方法，并不能有效实现故障分量的析取，导致分析工具难以帮助行波保护系统实现准确的故障判断。

3. 工作者业务能力问题

行波保护的运行离不开配套的软、硬件设施，而为了保持这些设施的良好运行状态，需要工作者及时做好养护，以及更新工作，以保证行波保护正常发挥效用。但在实际的行波保护系统运维中，存在工作者业务能力水平参差不齐的问题，导致一些运维工作不能准确、到位地完成，影响了软件硬件设施的性能，不利于行波保护的正常运行，由此形成了行波保护中的工作者业务能力问题。

4. 技术条件问题

行波属于一种高频暂态信号，其频率在10kHz~100kHz范围内，而常规的电压互感器难以将这类信号转化为可供分析的信号形式。此外，如果用计算机直接对这些暂态信息进行处理，那么就需要其具备微秒、纳秒级别的计算速度，且需要应用高速模/数转换技术，支持该信号的处理，而从整体上来看，上述技术条件的达成要求较高，导致行波保护体系往往不能达到预期的效果，形成了行波保护中的技术条件问题。

2. 输电线路行波保护问题的对策

1. 行波信号不确定问题对策

从之前对问题的分析可以了解到，当故障发生在初相角较小的情况下，行波很容易出现不呈现故障特征的问题，导致行波保护失效，而就目前来看，输电线路故障的成因以绝缘污染老化、雷击、机械损伤这三种因素为主，其中，绝缘体污染老化、雷击所引发的故障，通常发生在初相位角较大的情况下，因此，对行波保护运行的干扰较少。而从机械损伤上来看，大多数机械物体在接触线路之前，均会受电压作用，出现被击穿的现象。基于此，可以认为大部分输电线路故障的发生均处于初相角为40°以下的情况中，因此，行波信号不确定问题本身发生几率较低。但为了避免低概率事件引发严重问题，需要将行波失效的问题，考虑到整体保护系统的建设中，并结合其他信息进行故障判断，避免行波信息成为唯一的保护启动标准，以保证行波保护的效用。在此过程中，应完善保护措施的启动标准，并在行波信息呈现出无故障状态时，将监控、电流、电压等方面数据作为故障分析基础数据，以便于在行波信息显示无问题的情况下，从基于其他数据的分析结果中，及时发现故、启动保护措施，缓解该项问题。

2. 行波分析问题

在行波分析问题上，考虑到行波可以同时被归类于频率函数与时间函数，因此，可以基于时频分析法，将小波变换法应用到行波分量分析中，以克服行波突变性、非稳定变化性特质所带来的问题，提高故障特征捕捉的准确性。在小波变换法的应用中，行波被分解之后，其所达到母线的时间，会以模极大值点的形式被加以描述，同时，不同频带的分量，也会以不同尺度的小波分量，被加以描述，而上述描述方法使得在突变、非稳定变化特征下的复杂行波，具有了简洁的数学表达，然后即可对已经分解出的行波分量进行分析，以捕捉行波的故障特征，消除行波分析问题，增强行波保护效果。但在此过程中，应当注意，当前已经存在了小波变换的快速算法，即Mallat小波分解算法，因此，在选用具体的分析工具时，应当寻找使用该算法的工具，提高小波变换实施效率，充分发挥行波保护的快速反应优势。此外，还要根据实际情况，对所用工具不断升级，持续优化行波保护系统的应用效果。

3. 工作者业务能力问题

为了解决人的因素对行波保护运行的影响，应做好团队建设工作，并健全配套制度，以规范工作者的运维业务操作，确保配套设施能够稳定地支持行波保护的运行。在此过程中，首先，应做好在岗培训，并围绕行波保护运行，设计相应的运维培训课程，帮助工作者积累专业知识，改善其业务能力状态，同时，还要制定配套的考核绩效机制，设置培训考核、考核结果绩效计算方案，使培训学习与薪酬关联，增强工作者自我发展意识。其次，加强招聘考核，以引入专业能力基础更加扎实的人才，并适当提高岗位待遇，以缓解优质人才紧缺的问题。最后，应在制度编制中，制定详细、明确的运维操作制度条款，以指导、规范工作者的运维操作，且应针对易错、易忽略的操作，加以详细阐释，帮助工作者逐步熟练运维操作，消除行波保护运行中存在的工作者业务能力问题^[1]。

4. 技术条件问题

行波保护中技术条件问题的形成的原因主要在于当前的电压互感器不能有效转化行波。基于此，工作者可以从互感器的性能入手，通过应用光互感器，来实现行波的转换，使其能够顺利为故障的判断提供依据，以避免互感器问题引发的一系列计算机配置技术条件较高难以达成的现状。其中，光互感器具有磁光电流互感、光电式电压互感两项功能，能够顺利转变高频暂态信号，而且还具备较强的抗干扰能力，以及优越的频率响应能力，使其得以尽可能多地从行波中获取故障信息，因此，将其应用到行波保护系统建设中，能够有效解决技术条件问题，提升输电线运行水平^[2]。

结论：综上所述，增强输电线路行波保护效果，可以减少线路故障带来的影响。在行波保护方面，借助科学合理的问题解决对策，能够合理化故障判断标准、增强行波分析的准确性、消除人的因素所引发的问题、提升行波保护技术水平，从而改善行波保护措施的应用效果。

参考文献：

[1]林栋,熊小萍,李宁. 基于首次及后备判别的柔性直流线路保护方法[J]. 电力信息与通信技术,2021,19(01):27-35.

[2]褚旭,孙锦琛. 直流输电线路单极故障不平衡电流分析及差动保护改进方案[J]. 电力系统保护与控制,2021,49(02):47-56.

作者简介：姓名：刘永丰（1993.08）；性别：男，民族：汉，籍贯：江苏省徐州人，学历：本科；现有职称：助理工程师；研究方向：输电线路。