浅谈架空线故障定位技术

浅谈架空线故障定位技术

张必朝,杨昌,陈为坚,郑青松,张小勇

楚雄供电局 云南楚雄675000

摘要： 架空线路是电力系统中的重要组成部分，由于其分布广泛，运行环境受多方面的影响，复杂程度较高，工作环境较复杂，故障率也较高。架空线路出现故障之后，应该以最快的速度定位具体的故障点位，然后组织检修人员处理故障。传统的故障定位主要是通过经验法、分段检测法实现，往往精确度不高，需要相关工作人员拥有丰富的经验；随着科学技术的发展，提出了多种精确故障定位方法，缩短了故障点的排查时间，对保证输电系统的安全稳定和经济运行意义重大。

关键词：架空线；故障定位；精确定位

中图分类号：TM75  

文献标识码：A

引言

电力输电线路结构复杂，工作环境中的干扰因素众多，外力损坏、雷击、电气元件受损等都会导致输电线路出现故障，在日常管理中应该提高输电线路的故障定位能力，以最快的速度恢复受损的线路。目前较为实用的故障定位方法包括行波测距法、阻抗定位法等，前者依靠人工方式实现，后者建立现代化管理系统之上。总体而言，自动化、智能化的故障定位方式是未来的主要发展方向。

1架空线常见故障

要准确定位和解决架空线中出现的各类故障，就需全面掌握常见的故障类型和故障成因，然后在这一基础上制订科学有效的故障定位策略。当前，架空线中主要的故障类型分为三类：架空线路因为某种原因被破坏，导致线路中断；架空线接地故障，运行状态异常，常常表现为单相接地；输电系统中存在短路现象，导致其运行面临风险。造成架空线出现以上故障的具体原因主要包括两个方面：部分架空线路在外力作用下受损中断；架空线路中的部分电力元器件出现故障，进而导致接地异常或者系统短路。

2传统故障定位方法

架空线故障定位方法随着技术和时间的发展而不断变化，早期的定位方法在效率、可靠性和准确率方面都存在一定的缺陷，但是在架空线检修过程中，这些技术方法依然存在一定的应用价值和空间。以下介绍两种传统的故障定位方法。

2.1经验法

电力检修人员在日常巡检过程中对每一个路段的具体情况都较为了解，可以凭借自身多年的工作经验及常见的线路故障类型，在一定程度上判断可能的故障区域。例如，架空线邻近区域存在工程项目，或者线路上的园林绿化植被过于繁茂，这些都是潜在的干扰因素。经验法虽然具有一定的应用价值，但是其在判断的准确性、精确度方面难以达到较高的水平，如果技术人员判断失误，必然会造成人力资源的浪费和电力检修的延误，如果有更为高效、可靠的故障定位方法，一般不使用经验法。

2.2分段检测法

在早期的故障检修中，分段检测也是一种行之有效的方法，其主要原理是通过对架空线采取断开或者闭合等一系列操作，逐段排查存在故障的位置。但这种方法在实际运用中也表现出了明显的缺点。一方面，其效率低，不能快速定位并排除故障；另一方面，其在具体实施过程中依赖于人的操作，存在一定的安全风险，尤其当架空线路发生接地故障时，有可能引发安全事故。

传统的故障检测方法在具体应用过程中存在对人力、物力依赖性较高，精准性不足，容易造成大量损失等缺陷，且一旦发生判断失误等问题，就会延误故障维修时间，造成更大的危害。此外，在具体的应用过程中，传统的故障检测方法往往需要相关工作人员拥有丰富的经验和常识，对人员专业性的要求较高。因此，需要不断寻求更为精准、高效的检测方式。

3精确故障定位方法

架空线故障精确定位目的在于快速定位出准确的故障位置，避免人工巡查故障点，迅速及时地排除故障，修复线路和恢复供电。这对保证配电系统的安全稳定和经济运行意义重大。

目前关于架空线故障精确定位的研究多致力于解决分支线路较为繁多或故障特征较为微弱的问题。架空线故障精确定位主要有阻抗法、非阻抗分析的稳态故障精确定位方法、行波法和非行波分析的暂态故障精确定位方法 4 种分类。

3.1 阻抗法定位

阻抗法是一种经典的精确定位方法，基本原理是根据故障回路阻抗与故障距离成正比实现定位。但阻抗法定位精度高度依赖准确线路参数获知，相关人员对传统阻抗法进行了改进研究，使其可以适应架空线支路端口多、负荷影响大的状况，并已取得了一定成果。

阻抗法多利用线路的单端电气量进行故障距离的计算，方法简单，但是误差较大。改进方案是基于阻抗的不平衡功率定位的方法，通过在变电站测量电压和电流值，推导出适用于多种故障类型的故障定位方程，克服了现有阻抗法需要故障识别的弊端。该方法也综合考虑了多种架空线的不平衡条件，具有良好的适应性与可靠性。通常情况下，阻抗法故障精确定位的经济成本相对较低，适合在大规模架空线中应用。但其易受线路阻抗、线路负荷和电源参数的影响，且在分支数多、结构复杂的架空线中可靠性仍需进一步验证。

3.2 非阻抗分析的稳态故障精确定位

在故障精确定位中，非阻抗分析的稳态故障精确定位方法众多。在稳态电气量特征中，部分方法通过寻找稳态电气量特征与故障距离的数学关系确定故障距离。基于遗传算法建立了改进的架空线故障定位数学模型，根据故障诊断理论中最小集的概念建立了架空线的故障定位统一数学模型，并运用广义分级的处理思想提高了故障定位的效率。基于脉冲响应(图像)的时域故障定位方法，在正常运行下捕获电力系统的电子图像，在故障检测之后，获取更新的电子图像并与其进行差异比较，以此估计故障距离。基于分支电流状态的故障位置的方法，首先使用基于迭代状态估计算法来查找到距离故障位置最近的节点，然后检测连接到选定节点的所有线路并定位故障。该方法在不同故障类型中均具有良好的准确性和鲁棒性。

3.3 行波法定位

架空线在带电运行时会产生电流波和电压波，无论是正常运行还是故障运行，都存在行波。正常情况下的行波称为稳态波，正常运行时的行波状态稳定，不会出现明显的移动；故障情况下的行波称为暂态波，由于这种行波是在故障状态下出现的，打破了原有的稳态波，其信号在模拟测量中会出现短暂的突变，然后消失。行波接地故障测距已经发展出多种技术路线，典型的包括 C 型法（离线检测）、双端法、单端法，还可以借助断路器的合闸和分闸来实现测距。行波接地故障测距法的优点是精度高、速度快、不受线路制约，一旦计算出故障点位的距离，就可以很方便地定位故障的具体位置。利用这样的检测方式，能够快速判断出问题所在。

3.4 非行波分析的暂态故障精确定位

除了暂态行波信号，近年来涌现出大量基于其它暂态电气量特征的故障精确定位的研究。由于故障精确定位要求高，所以应用暂态电气量特征的精确定位多集中于电气量与故障距离的数学关系。行波法是通过寻找行波的传播过程中，故障距离与行波传播时间的数学关系来进行精确定位。在暂态电气量特征的精确定位里，还有很多类似的方法。例如：利用母线电压暂降和相位跳变与线路区段的距离关系进行区段定位，所需测量装置少，使用的数据容易获得。该方法适用于各种类型故障，可估算出故障电阻，能准确地确定故障区段和故障距离，解决了辐射状架空线中故障定位不准确和伪故障点问题。但是电压暂降受故障位置、系统元件故障率、气候环境以及保护可靠性等因素影响，具有不确定性。

结束语

故障定位是解决故障的一种实用手段，主要是因为架空线路中，一旦出现了故障，往往都是隐藏在整个线路之中，想要找到故障所在，存在一定的难度，因此就需要专门探究出架空线路故障定位技术，确保架空线故障能快速的得到解决。

参考文献

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