任鵬飛，譚博學(xué)

（山東理工大學(xué)，255000）

高壓直流輸電線路故障定位研究

任鵬飛，譚博學(xué)

（山東理工大學(xué)，255000）

本文從加強高壓直流輸電線路故障定位的必要性入手，就高壓直流輸電線路的故障特點進行了分析，并就其定位方法進行了研究。希望通過本文的研究，以更好地對高壓直流輸電線路的故障進行定位，從而更好地將故障排除。

高壓直流輸電線路；故障定位；安全

高壓直流輸電線路因其自身具有諸多優(yōu)點，而在諸多高電壓和大容量及遠距離的輸電工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是就實際來看，高壓直流輸電線路在實際運行中難免出現(xiàn)故障的情況，高壓直流輸電線路在運行中的故障將直接影響電力服務(wù)質(zhì)量。所以為了促進其作用的發(fā)揮，必須切實注重高壓直流輸電線路維護工作的開展，及時加強對其的定位，才能更好地找到并排除故障，提高企業(yè)自身的核心競爭力，從而為廣大電力客戶提供更加優(yōu)質(zhì)高效的服務(wù)。

1　分析加強高壓直流輸電線路故障定位的必要性

近年來，傳統(tǒng)交流輸電的技術(shù)性和經(jīng)濟性的不足正在不斷的體現(xiàn)出來。而高壓直流輸電線路不僅自身的桿塔結(jié)構(gòu)較為簡單，而且線路的成本較低和能耗較小，在輸送容量上沒有限制，能達到跨區(qū)域的非同步聯(lián)網(wǎng)，因而能有效的滿足高電壓和大容量以及遠距離的輸電工程的應(yīng)用。但是其在實際運行中經(jīng)常會出現(xiàn)這樣或那樣的故障，所以一旦出現(xiàn)故障之后，就需要準確迅速的將故障排除，才能促進可靠的運行，降低由于停電導(dǎo)致的損失，從而更好地促進巡線勞動強度的降低。而這就需要加強對其故障的定位，才能迅速的排障，可靠運行的同時降低損失，促進電力服務(wù)水平的提升。因而加強高壓直流輸電線路故障定位就顯得尤為必要。

2　分析高壓直流輸電線路的故障特點

與交流輸電相比而言，高壓直流輸電線路因其結(jié)構(gòu)較為簡單，所以其兩端的換流站的波阻抗較大，而折射率和反射率分別為0和1。所以當線路內(nèi)部存在故障時，其故障行波就會介于整流器與逆變器之間來回的反射，而這就能為行波保護提供便利。而就區(qū)外出現(xiàn)故障時，因為在換流器與平波電抗器的作用下，其就會折射在行波檢測裝置之上，且行波幅值與坡頭坡度均會減小。一般而言，就交流系統(tǒng)而言，當出現(xiàn)電壓過零的故障時，此時線路中無行波，所以就會存在保護死區(qū)，進而出現(xiàn)保護不動作的情況。但是在高壓直流輸電線路中，由于沒有電壓相角，所以就不會存在死區(qū)。但是在交流系統(tǒng)中的電壓電流行波在傳播過程中容易受到母線結(jié)構(gòu)變化帶來的影響，所以在辨別故障點傳播的行波與母線反射波以及投射反射波時存在較大的難度，而在直流輸電線路中則結(jié)構(gòu)較為簡單，所以能有效的辨別。由此可見，高壓直流輸電線路的故障特點容易發(fā)現(xiàn)和處理，但是在對其進行定位時需要結(jié)合實際采取針對性的定位方法，才能快速的進行定位。

3　常見高壓直流輸電線路故障定位方法的特點分析

因為高壓直流輸電線路較為特殊，所以當其出現(xiàn)故障時，對其進行定位方法主要就是行波法和故障分析法。傳統(tǒng)的行波法有單端法和雙端法，其中，單端法主要包括A型、C型、E型、F型，而雙端法則只有B型和D型。而現(xiàn)代的行波法又包含了小波變換法、數(shù)學(xué)形態(tài)法、希爾伯特—黃變換法、獨立分量法固有頻率法等。而故障分析法則是則是根據(jù)電氣量來源進行劃分，也分為單端法和雙端法，但是如果根據(jù)線路模型，又能將其分成集中參數(shù)模型與分布參數(shù)模型。而如果是根據(jù)電氣量形式進行劃分，又能將其分成頻域法和時域法，常見的主要有分布參數(shù)法和參數(shù)辨識法。由此可見，在對高壓直流輸電線路故障進行定位時，由于其定位的方法較多，所以我們在實際應(yīng)用過程中，必須切實掌握其技術(shù)要點，以下筆者就幾種常見的高壓直流輸電線路故障定位方法的特點進行分析。

3.1小波變換法。高壓直流輸電線路故障進行定位具有較強的優(yōu)勢，尤其是其時頻局部化的優(yōu)勢較為明顯，可以在任一小時間段內(nèi)得出行波信號在這一時刻所處的頻率信息，所以可以快速的抓住行波波頭。因而在故障定位過程中，主要是利用這一技術(shù)將故障行波的故障特點進行提取，同時將行波色散給測距精度帶來的影響予以消除，而需要注意的就是結(jié)合行波特點針對性的選取相符的小波基和分解尺度。與此同時，還可以通過這一技術(shù)對高頻暫態(tài)信號進行提取，從而對故障極線路進行準確的查找，進而識別故障極的電流在最初的行波波頭，再通過小波變換的模極大值對雙端行波故障進行定位。但是需要注意的是，采用這一技術(shù)對故障進行定位時，應(yīng)緊密結(jié)合小波基種類、信號采樣率以及分解尺度和數(shù)據(jù)窗口的寬度以及積分運算等方面的問題，因而其自身并沒有自適應(yīng)，因而難以采取小族一波基對所有類型故障進行分析。

3.2數(shù)學(xué)形態(tài)法。這一方法屬于非線性分析方法，主要優(yōu)勢就在于對濾波以及信號突變點的檢測。這一方法主要是對故障暫態(tài)電壓行波實施多分辨的形態(tài)梯度處理，從而將故障線路的距離進行辨識和測距，不僅測距精度高，而且噪音的魯棒性較強，但是為確保行波保護的準確可靠的識別行波波頭，因而應(yīng)將相似的故障進行比較，對其是否處于故障線路進行判斷，進而對故障進行精準的行為。

3.3希爾伯特—黃變換法。這一方法主要是一種新型信號處理技術(shù)，在非線性處理和非平穩(wěn)信號的清晰具有的作用較強，所以利用其不僅能對行波波頭進行檢測，而且還能對故障距離進行計算，這樣就能結(jié)合信號自身在時域中實施自適應(yīng)的分解，所以避免分解尺度和選取奇函數(shù)的問題。在具體的應(yīng)用中，主要是在行波波形分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)直流線路的低電壓，制作直流輸電線路的行波保護方案。

3.4獨立分量法。這一方法屬于盲源分離法，其具有較強的高效性，主要是在分析過程中在環(huán)境與目標上的要求較少，因而在提取故障特點和語音識別等均有著較強的應(yīng)用意義。利用多通道傳感器將直流電壓和電流信號進行測得之后，通過盲源分離的方法，將系統(tǒng)故障信號源恢復(fù)去噪，從而有效的對故障特點進行提取，將電流特點信號分離之后，對前兩個行波波頭分別達到測量點的時間節(jié)點進行檢測，從而對極性關(guān)系進行判斷，從而有效的對故障進行測距。但是信號源之間必須互相獨立，且高斯信號只能有一個。

3.5固有頻率法。因為高壓直流輸電線路只有一條線路，所以在采用上述技術(shù)對其定位的基礎(chǔ)上，還可以對其固定頻率進行提取，進而達到對故障進行測距的目的，具體的就是通過故障行波頻譜達到故障測距的目的。

3.6分布參數(shù)法。這一方法屬于故障分析方法，這一方法主要是任意定位暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)時段中的數(shù)據(jù)進行定位，從而直接對故障數(shù)據(jù)進行利用。該方法主要是以分布參數(shù)模型為基礎(chǔ)對故障進行定位，從而通過兩端打壓和電流對兩端沿線電壓的分布進行計算，通過電壓故障點對故障進行定位。

3.7參數(shù)辨識法。這一方法也屬于故障分析法，主要是在兩端并聯(lián)大電容，并利用參數(shù)原理列寫出因為故障距離與過度電阻為參數(shù)的故障定位的一種時域微分方程，從而利用最小二乘法將進行求解，最終對電氣量故障距離進行準確的測量。其主要是把故障距離和過度電阻以及系統(tǒng)運行參數(shù)當作識別模型的參數(shù)，從而促進其測距精度的提升，進而利用參數(shù)辨識原理對高壓直流輸電線路的故障進行定位，進而避免行波法的波頭檢測失敗的情況，又能快速的定位故障，降低其測距誤差。

4　結(jié)語

綜上所述，高壓直流輸電線路故障定位具有較強的復(fù)雜性，所以我們必須意識到做好這一工作的重要性，緊密結(jié)合高壓直流輸電線路故障特點，以及故障定位技術(shù)的特點，針對性的加強對其的應(yīng)用，才能促進高壓直流輸電線路故障得到及時的排除。

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Study on fault location of HVDC transmission lines

Tan Boxue，Ren Pengfei
（Shandong University of Technology， 255000）

This paper analyzes the fault characteristics of HVDC transmission lines based on the necessity of strengthening the fault location of HVDC transmission lines，and studies the method of the fault location. Hope that through this research， in order to better on the HVDC transmission line fault location，so as to better troubleshooting.

HVDC transmission line；fault location；safety