邱琳

摘 要:輸電線路發(fā)生故障時,通過故障測距裝置的自動測量,可以為人工查找故障點提供有效參考,但需要注意測距設備的準確性、可靠性、實用性問題。介紹了基于故障分析的單端測距、雙端測距方法,并特別強調(diào)在實際中采用的方法,以及這些方法的特點和不足,并對這些方法給與了評價。

關鍵詞:輸電線路故障測距單端測距雙端測距

中圖分類號:TM6 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0106-01

高壓輸電線路是電網(wǎng)中傳輸電能的主要通道,其可靠運行直接關系到電能能否有效傳輸。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大,電能的輸送距離越來越遠,輸電線路的電壓等級也越來越高。遠距離的輸電以及大量輸電線路的建設使用帶來的問題之一就是輸電線路發(fā)生故障的次數(shù)也越來越多。由于輸電線路的運行環(huán)境多種多樣,越是復雜的地形和惡劣天氣,發(fā)生故障的可能性越大,這就給發(fā)生故障時的故障定位帶來了困難。為了盡快的修復和恢復供電,又迫切要求迅速的查找到故障點,為了解決這一問題,除了需要相關人員,特別是巡線人員的辛勤工作外,更需要一種有效的進行故障定位的方法,這便是輸電線路的故障測距技術,為此工程技術人員和研究人員進行了大量的研究和實踐工作[1-2]。

1 輸電線路的故障測距

本質(zhì)上說,故障測距并不能準確獲知故障點的實際位置,因為故障測距得到的只能是電氣距離,如故障點到測距設備安裝點(一般是變電站內(nèi))的輸電線路長度,但這已經(jīng)可以大幅縮小人員現(xiàn)場查找故障點的范圍。故障測距設備又被稱為故障定位裝置,能夠根據(jù)故障發(fā)生時的電氣特征迅速測定安裝處到故障點的距離,從而減輕人工巡線的勞動,還可以查找出人工難以發(fā)現(xiàn)的故障,因此給電網(wǎng)運行部門帶來了很高的社會效益和經(jīng)濟效益。

為了達到預期的目標,需要故障測距裝置在準確性、可靠性以及實用性方面達到一定的目標。

1.1 準確性

準確性是故障測距裝置的最重要性能指標,失去準確性,就是去了故障測距的意義,反而會對人員的巡線帶來誤導,影響人員的正確判斷,延長發(fā)現(xiàn)故障點的時間。實際的故障測距必然存在誤差,但誤差只要在可以接受的范圍內(nèi),就可以受到良好的效果。規(guī)范要求測距的綜合誤差不超過1%,而實際情況中,較短線路很難達到這一要求,也并無必要,考慮到桿塔之間的實際距離,一般要求測距誤差不超過1km,即在相鄰幾個桿塔之間是合理的,可以較好的滿足現(xiàn)場要求。

1.2 可靠性

在以往的研究中,常常片面強調(diào)故障測距的可靠性,即不拒動,不誤動。這是由于故障測距的研究人員普遍為繼電保護的研究人員,將對繼電保護的要求加至故障測距技術中導致的。實際上,對于故障測距而言,不誤動的要求并不那么重要,因為故障測距是與繼電保護裝置的動作相聯(lián)系的,在繼電保護裝置未動作的條件下,現(xiàn)場運行一般對故障測距裝置的報告很難予以重視。而且當前的情況下,一般不配置專門的故障測距裝置,故障測距功能是結合在繼電保護裝置內(nèi)的,在繼電保護不動作的情況下,故障測距功能是不可能啟動的。對于不拒動的要求是合理的,在發(fā)生故障時測距裝置無法給出測距情況報告,實際上是功能失效。

應當說,準確性和可靠性是相結合的,當測距誤差過大,即準確性無法保障的情況下,便可以說是測距不可靠。

1.3 實用性

實用性是指測距設備應結合實際情況進行研究和采用。首先是性價比問題,如果單獨的測距設備的價格過高,將難以推廣采用,因此結合繼電保護裝置的研究,將測距功能與之相結合是一種有效的手段,另一方面可以考慮將多條線路用同一測距裝置進行測距。其次是方便性問題,以多條線路采用同一測距裝置為例,這就需要將多條線路的信息(如交流量、開關量)引入裝置,在安裝接線上帶來大量不便,不便于調(diào)試和使用。

2 故障測距的主要方法

當前故障測距的主要方法,可以分為單端測距與雙端測距兩類,又可根據(jù)采用信息的不同分為故障分析法和行波法兩種。兩種分類是相互結合的,即可以分為四類,即基于故障分析的單端測距法、基于故障分析的雙端測距法、基于行波的單端測距法、基于行波的雙端測距法。

故障分析法,是在輸電線路發(fā)生故障時,根據(jù)相關參數(shù)和電流、電壓列出測距方程,通過方程求解得到故障點的位置。從信息學的角度可知,在有效利用信息的前提下,雙端測距方法采用雙側(cè)的電流電壓信息,應當可以獲得更為準確的測距結果,但需要較多的數(shù)據(jù)傳輸。在與繼電保護裝置結合的情況下,特別是當前廣泛采用的光纖保護前提下,數(shù)據(jù)傳輸并不存在問題,因為保護的正常運行也需要電流量的傳送,通道寬度也足以保障所需信息的正常傳送。但對于無有效通道的前提下,則只能采用單端測距方法。

行波法是根據(jù)行波理論實現(xiàn)的測距方法。其在500kV線路中有一定應用,但一般是獨立于繼電保護裝置單獨設立。

3各類故障測距方法的分析

3.1 基于故障分析的單端測距法

這種方法僅依賴線路一側(cè)的電壓、電流和參數(shù)來實現(xiàn)故障測距,因此實現(xiàn)相對簡單,也是最早實際應用、應用最為廣泛的故障測距方法。這種方法的不足就是應用的信息量較少,且受系統(tǒng)的運行方式、故障點的接地阻抗影響較大。最典型的方法,便是利用故障分析所得的系統(tǒng)序網(wǎng)圖,根據(jù)故障的邊界條件建立故障電流與故障電壓的方程組,通過迭代求解得到故障距離。這類方法包括故障電流相位修正法、故障電流修正法、故障電流分析修正法等。迭代法的突出問題是算法本身的收斂性難以保障,特別是在系統(tǒng)運行方式發(fā)生較大變化,從而改變建立方程的基礎時,將可能得到偽根或負距離。為了解決這一問題,進一步的研究是利用參數(shù)識別,有效的分析當前系統(tǒng)的運行方式,對方程進行調(diào)整,從而消除運行方式變化帶來的影響。

3.2 基于故障分析的雙端測距方法

利用故障線路兩端的信息,可以有效消除單端測距法中故障點過渡阻抗和對側(cè)系統(tǒng)阻抗帶來的影響,但也帶來了相應的問題,便是必須借助通信手段來完成信息的傳遞,同時要保障信息的同步性?？紤]到信息的同步性問題較難解決,近年來提出了通過迭代求解的方法,在不要求信息同步的基礎上分別建立方程,然后通過迭代的方法求解出最合理的結果的方法,提高了方法的可靠性和精度。

因此對于電壓等級較低的線路,考慮到對于線路保護的要求和對故障測距的要求都較低,一般采用的保護為單端的距離保護、電流保護,對應的測距方法為單端測距;而對于電壓等級較高(一般為220kV以上),考慮到當前往往采用由光纖通道構成的差動保護,不存在信息傳遞問題,一般考慮采用雙端測距,以提高測距的準確性。

4 結語

基于故障分析的方法,其精度與建立方程的模型有關。對于單端測距方法,還受到過渡電阻、線路結構、運行方式、傳變誤差的影響。雙端測距可以降低和削弱這些影響,但需要通道進行數(shù)據(jù)傳輸,還需要考慮信號同步等問題。

參考文獻

[1] 王耀亞.電力電纜故障測距方法研究[J].無線互聯(lián)科技,2011(4):34-36.

[2] 王翔.行波測距技術在電力系統(tǒng)中的應用[J].上海電力,2011,24(2):121-125.