论电力系统中输电线路的故障定位与原理分析宋英涛

论电力系统中输电线路的故障定位与原理分析宋英涛

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摘要:作为电力系统正常运行的重要组成成分,输电线路性能的高低,关系着系统的运行效率。结合现阶段电力系统输电线路的实际发展现状,可知某些影响因素的客观存在,引起了输电线路的各种故障,给电力系统的正常工作带来了潜在的威胁,所以需要采取必要的措施及时的进行输电线路的故障定位和分析,优化输电线路的服务功能。

关键词:输电线路;故障;定位

引言

通过对电力系统输电线路故障进行深入的分析,制定出切实的方案及时的做出对输电线路故障的定位,有利于增强输电线路的性能可靠性,促使电力系统能够长期处于稳定、高效的工作状态。与此同时,为了使相关的定位技术使用中能够达到预期的效果,在定位技术实行的过程中应充分的考虑到输电线路的实际运行状况,了解故障发生的主要原因,从而为输电线路使用寿命的延长提供可靠的保障。

1.电力系统输电线路故障分析

1.1雷电因素、鸟害因素引发的故障分析

作为输电线路跳闸故障发生的重要影响因素,雷击事故的发生将会影响输电线路的正常工作,加大了电力运行的风险。一般情况下,春夏季节中雷电出现的频率较高,对一些地形复杂的山区、江河流域地区的输电线路埋下了较大的安全隐患,往往会形成雷击区、雷击带。同时,由于某些地区的土壤电阻率高,也会加大雷击事故的发生几率。当输电线路电线杆接地电阻偏大时,将会造成输电线路跳闸现象的出现。同时,鸟类的存在,也会影响输电线路的正常工作,加大了输电线路使用中的故障发生几率。具体表现在:(1)由于很多的鸟长期在某些输电线路绝缘子及横担附近活动,加大了粪道闪络现象的出现;(2)鸟粪落在输电线路绝缘子上时,一定条件下将会导致线路闪络现象的出现,加大了输电线路使用中的故障发生率。

1.2覆冰因素引发的故障分析

电力系统输电线路长期工作的过程中,各种冰雪灾害因素的客观存在,影响着线路工作的稳定性。收到覆冰因素影响而导致输电线路故障发生时,将会造成大面积停电事故,加上事故发生后维修难度大,间接地影响了电力系统输电线路的工作效率及使用寿命,加大了线路工作中的故障发生率。

1.3风灾因素引发的故障分析

结合现阶段电力系统输电线路的实际应用状况可知,线路的运行环境复杂,在各种复杂的地形条件使用中容易引发各类故障。加上某些线路位于交通干线附近,给输电线路的长期稳定工作带来了潜在的隐患。其中,风灾因素的客观存在,容易造成电力系统输电线路故障的发生,具体表现在:(1)受到强大风载荷的影响,给长期使用的输电线路电杆带来了较大的威胁,往往会造成电杆失衡现象的出现,导致电杆在一定时间内发生倒塌;(2)输电线路使用中遇到较大的风力时,风载荷的存在将会导致线路舞动现象的出现,间接地降低了输电线路的服务功能,加大了风偏闪络问题产生的几率;(3)某些输电线路使用中由于受到树木枝叶的影响,在一定强度风载荷的作用下,可能会导致接地故障或者是线路短路故障的发生,给输电线路的正常使用埋下了较大的安全隐患。

2.输电线路主要的故障定位方法分析

输电线路的故障定位一直以来都是电力系统研究的重要课题。根据故障测距的原理、应用电力线路模型以及被测量和测量设备的差异,输电线路故障测距的方法包括阻抗法和行波法。

2.1基于阻抗法的系统输电线路故障定位方法分析

基于阻抗法的输电线路故障定位技术通过对故障情况下的电压、电流值的测量以及相关计算,获得故障回路的阻抗参数,鉴于输电线路的长度和阻抗成比例,故据此能够求解出测量点与故障位置之间的实际线路距离。依据阻抗测距方法中测量的电气量位置的不同,可以将其分为基于单端电压及电流量的单端端算法和双端算法两种。对于这两种方法,可以从以下方面进行阐述:(1)关于单端算法。相对于双端算法,单端算法具有造价不高、简约可靠、不会受到通信条件的制约等特点,同时也存在测量距离精度偏低的缺点:(2)现代通信技术以及全球定位技术的不断发展促进了利用双端电气量的测距算法的实现。双端法能够从原理上克服单端法的不足,能够实现更高精度的故障定位。同时,依据数据同步方式的不同,双端法可以分为自同步以及不同步算法。

2.2基于行波法的输电线路故障定位技术

行波故障定位技术起初是应用于交流输电线路故障定位工作中,行波定位技术在上个世纪就已经产生,在开展相关的研究中发现,暂态的行波在传播的过程中,速度是非常稳定的,但是一旦线路发生相应的故障,就会导致暂态行波的传播时间以及出现故障的距离来判断故障点。基于行波法的输电线路故障定位技术是依据行波传输的理论来完成高压输电线路的故障定位。当高压输电线路中产生故障后,会沿着电力传输故障行波,且其传播的速度与光速差不多,利用这一点,通过对行波传输至母线处所需要的测量以及记录,能够对故障的位置进行确定。故障产生的行波会在故障点以及阻抗不连续的点发生折射,依据采用的单双端信息量及相关的原理,行波定位法可分为A、B、C、D等几种类型。

当今的电网厂站一般都装了微机故障、微机保护的记录设备,现有的设备能够满足工频故障定位的数据需求,具有实现费用低、容易实现的特点。但是,常规的故障测距法一般是构建在相关的假设之上,而实际的电网运行情况与理论之间存在着一定的误差。对此,可以通过合理的误差弥补措施和多端输电线路数据的采用等方式,尽可能的改善相关算法的精确度,然而系统的高阻接地、多电源输电线路、断线故障等情况除外。在实际的故障定位工作中,标定波头起始时刻以及波头的识别是行波故障定位技术最核心的内容,这就对相关工作人员提出了较高的要求,尤其是在波头识别的过程中,相关的工作人员必须要能够具备较高的专业素质,这也使得这一工作具有较强的主观性,自动化实现起来就有较大的难度,但是若是在实际的故障定位工作中,行波波头幅值及过渡电阻受到限制,就会导致定位的精度与可靠性受较大的影响,故障定位位置的准确性也就难以得到保证,因此,在实际的高压直流输电线路故障定位工作中,若单纯的应用行波故障定位技术,是难以保证其定位结果的可靠性。

3.电力系统输电线路故障定位的分析法

故障分析法主要是根据相关测量结果及参数得到电压、电流等值,通过分析计算的方法,对故障点的距离开展计算。与其他的方法相比,故障分析法是一种较简单的故障定位方法,它的可操作性较强,在实际应用中,想要完成对故障点距离的测量,通过先用的故障录波器就能够很好的完成。在故障分析法中,单端测量法、双端测量法是两种常用的方法。但单端测量法虽操作简单,但是适用的范围较窄,不可避免的会对对侧系统产生一定的影响;虽然使用双端法,不会产生相互影响的问题,但需要借助其他通信技术获得对侧信息。尽管如此,故障分析法还具有本身的优点,与其他故障定位技术相比具有很强的可靠性,对于采样的要求也是比较低的,但其在精度上要比行波故障定位技术要差。

结束语

注重电力系统输电线路故障的有效分析,有利于完善现代化电力系统输电线路的服务功能,降低电力生产成本的同时使输电电力生产效益达到最大化发展目标,增强输电线路的适用性,促使电力系统在今后的运行中能够达到电力生产活动的实际需要。

参考文献:

[1]杨春宇.电力电缆故障分析与诊断技术的研究【D】.大连理工大学,2013(03).

[2]康华.浅谈输电线路的常见故障与防范【J】.科技创业家,2013(15).

[3]陈诚,于磊.高压输电线路故障定位方法研究.工程技术,2010(11).

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