高壓線路故障定位對電網安全運行的影響
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摘要:隨著智能電網工程的提出，電網中安裝無功補償裝置及清潔能源的并網使電網動態化，現有故障定位方法受到影響，研究輸電線故障定位算法，對電網穩定高效運行具有重大意義。對高壓輸電線進行研究，針對不同線路提出故障定位算法。
關鍵詞:高壓輸電線路;故障定位技術;電網運行
引言
我國電網發展結構復雜，國家電網公司規劃提出到2020年基本建成安全可靠，清潔環保的智能電網體系。智能電網發展規劃使電力系統邁入跨區域的大電網時代。我國電網著力解決能源供應問題，大力建設高壓骨干網絡，隨著特高壓工程建設，電網中安裝各種控制裝置，如高壓直流輸電裝置及清潔能源并網，使電網動態化，用戶對電網安全、經濟運行要求提高，受到自然條件的影響，電力系統發生故障，不能及時判斷處理會擴大故障，對國民經濟造成巨大損失。大范圍停電事故中主要原因是電網運行小故障未引起重視，所以只有加強電網運行監測，才能根據故障迅速采取措施恢復供電，保證電網安全運行。快速準確定位故障發生位置對電力系統穩定運行具有重要意義。
1高壓輸電線路故障定位技術概述
國內外大量專家致力于研究高壓輸電線路故障定位，研究裝置投入應用，為電力系統安全運行提供了技術保障。高壓輸電線故障定位方法發展經歷4個階段。最早在電力系統實現輸電線故障定位的儀器由靜態電子構成模擬裝置，故障錄波器用膠片作記錄載體，1935年投入高壓輸電線故障定位器是指針儀表，早期高壓輸電線故障定位精度不高，二戰后輸電線路故障定位技術發展加快。經過不斷研究發展五六十年代，行波法被認為是理想的故障定位方法，20世紀70年代中期后，微機型保護裝置投運為故障定位技術發展提供了新的機遇。國內外學者提出利用計算機進行輸電線故障定位的方法，利用計算機對電壓數字信號計算處理得到故障點位，無法消除過度電阻的營銷，單端故障定位算法加入提高故障定位精度，出現了大量計算機故障定位裝置。20世紀80年代后，隨著繼電器保護引入計算機技術發展，微機故障錄波器成為故障定位主力，為雙端故障定位法的應用奠定了基礎。隨著GPS對民開放，雙端故障定位中所需高精度同步時鐘條件有了保障，雙端法故障定位中獲取對端故障信息，故障錄波快速發展，為采用雙端故障電氣量定位奠定了基礎，采用雙端故障電氣量定位法結果優于單端法。現代行波法在故障定位原理，相關領域技術等方面取得了很多重大突破，產生了巨大經濟效益［2］。近年來，高壓輸電線故障定位法引入智能理論算法，分為神經網絡與專家系統。優化方法、模糊理論等成果引入故障定位研究中。出現了許多智能技術間的交叉結合，國外有專家提出運用分布式光纖溫度傳感器，進行線路故障定位的方法，輸電線故障定位法趨于智能化。
2高壓輸電線路故障類型
電力行業是工業的基本動力，包括發電、輸變電等環節，電能生產與消費同時進行，需要統一調度分配，電力行業任意環節出現故障會導致供電中斷，造成巨大的經濟損失［1］。我國電力行業迅猛發展，影響系統安全運行的因素逐步顯現，國內外發生大量高壓輸電線路故障誘發的系統瓦解事故，依據高壓輸電線故障發生的原因可分為永久性故障、隱性故障。永久性故障是多個導體對地基導體間的短路故障，外力對輸電線造成機械性損害。瞬時性故障是因雷電等過電壓引起閃絡，可能因鳥類造成導體對地，發生故障可進行重合閘。絕緣擊穿多因老化等原因造成線路絕緣性能下降，正常運行的電壓絕緣擊穿造成短路，故障切除后無明顯破壞跡象。隱性故障發展到瞬時閃絡不可預測，在正常電壓下不擊穿。依據故障形式可分為三相短路，兩相接地短路與斷相故障。單向接地孤航為電力系統出現次數最多的故障類型。
3高壓輸電線路故障定位方法
高壓輸電線故障定位法在國內外專家努力下，取得大量有價值的成果，故障定位精度受到很多因素影響。對目前故障定位方法進行歸納，探索研究更優的方法實現精確的故障定位。高壓輸電線故障定位法可分為端點測量法、信號注入法、區段定位法與其他方法。端點測量法利用線路端點測量故障信息進行定位，阻抗法故障原理是故障回路阻抗與故障點測量點距離成正比，計算測量點阻抗與單位阻抗比值，得到故障點到測量點距離。單端法無需通信得到廣泛應用，可分為微分方程法與工頻分量法，雙端法不存在系統誤差，在電力系統應用得到很大發展。區段定位法是利用探測器檢測故障點信息確定故障區段，在高壓輸電線節點處安裝故障探測器，通過分析故障信息實現區段定位，探測器可分為線路FTU與故障指示器［3］。行波法定位原理是高壓輸電線發生故障相線路兩端傳播行波信號，測量暫態行波故障信號實現故障定位，分為單端法與雙端法，通過測量故障點產生行波信號往返時間實現故障定位［4］。傳統行波測距法案原理分為ABCD四類，A型故障定位原理是測量故障點行波到測量點往返時間確定距離，B型原理是借助測量故障點行波信號到達母線時間確定故障點位。C型故障定位原理是C型測距裝置發射直流脈沖，用高頻脈沖往返時間進行故障定位。D型定位原理是利用產生暫態初始行波到達母線時間差計算故障點距。智能法包括基于專家系統與神經網絡的故障定位法，專家系統原理是建立在專家經驗基礎上，實現知識處理與定位，神經網絡定位原理是通過樣本學習獲取知識實現定位［5］。
4高壓輸電線路故障定位方法對比
根據工程實際應用對輸電線故障定位方法提出經濟性、準確性要求，選出適合的高壓電輸電線路故障定位方法。常規法存在各種缺點，近些年大批專家不斷研究，出現大量故障定位儀器，投入實際生產應用，有可行性高，操作方便等優點［6］。智能法雖響應速度快，計算精度高，但研究剛起步，相關理論研究處于開發階段，專家系統存在獲取知識瓶頸問題，神經網絡的缺點是難以通過硬件實現其功能。具體定位法可通過電氣量測量得到故障點位置，區段定位法中定位精度受到信號干擾，小電流接地故障檢測按摩效果不理想，無法獲得具體位置。饋線終端(FTU)僅適合配電網自動化網絡，無法大面積使用。端點法貫穿于輸電線路故障定位法發展，取得了豐富的現場實踐經驗，信號注入法利用主動向線注入信號實現定位，不受消弧線圈影響，在實際應用中存在一些缺點，信號強度受互感器容量限制，尋找故障點時間較長，可能引發系統第二點接地造成自動跳閘。電力系統負荷種類多，使得電網存在接近注入信號干擾信號測量。阻抗法簡單易行，但方法需要一定條件，包括工頻基波量，三相對稱，不考慮過渡電阻，故障暫態諧波及線路參數等因素影響。測量精度低，受線路結構不對稱，故障點過渡電阻等因素影響較大。不適用于帶串補電容線路，同桿雙回線路故障定位，處理閃絡故障時精度不高。
5結語
本文簡單介紹了國內外高壓輸電線路故障定位方法，實現高壓輸電線路故障定位可與三維地理信息系統結合，直觀顯示出現場地貌情況，結合先進的控制方法，故障定位方法的信息化研究將成為新的熱點。
參考文獻:
［1］葉海宏．高壓輸電線路故障定位技術及應用［J］．中國新技術新產品，2018(23):71－72．
［2］佘彥杰，游丹，尚德，等．高壓輸電線路遠程定位故障方法［J］．建材與裝飾，2017(51):250－251．
［3］孫夢晨．基于電網運維多源數據的線路保護通道及輸電線路故障定位方法［D］．濟南:山東大學，2019．
［4］馮亞平．高壓輸電線路故障定位技術的研究［D］．西安:西安理工大學，2017．
［5］姜臻．電力系統輸電斷面及故障評估關鍵技術研究［D］．武漢:華中科技大學，2014．
［6］林冠吾．智能電網故障定位及在線監測系統研究［D］．蘭州:蘭州理工大學，2012．
作者：張城陽 張軍強 張震亞 單位：山西能源學院
