劉安暢（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司）

基于輸電線路行波故障測(cè)距裝置在深溪溝電站的應(yīng)用研究

劉安暢（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的變化發(fā)展，人們對(duì)于電力資源的需求越來越多，行波測(cè)距裝置是電力傳輸線路中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠快速準(zhǔn)確的排查電力線路當(dāng)中的安全故障，減少由于停電而引起的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷害，滿足人類社會(huì)需要的電力資源。在深溪溝電站的運(yùn)行當(dāng)中，運(yùn)用輸電線路行波故障測(cè)距裝置，能夠增加電站運(yùn)行的可靠性、安全性以及準(zhǔn)確性，滿足用電系統(tǒng)的安全。本文研究輸電線路行波故障測(cè)距裝置的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，探究其在深溪溝電站中的應(yīng)用。

輸電線路；行波故障測(cè)距裝置；原理；深溪溝電站；應(yīng)用研究

前言

行波測(cè)距裝置是輸電線路中的重要組成部分，能夠精準(zhǔn)的定位線路的故障點(diǎn)，減少巡查線路故障的時(shí)間，提高供電的可靠性以及安全性能，為人類的生活提供保障。根據(jù)研究深溪溝電站的主要工作流程，利用采集到的數(shù)據(jù)，對(duì)行波測(cè)距裝置的工作原理進(jìn)行分析，為了提高深溪溝電站的安全運(yùn)行，將行波測(cè)距裝置應(yīng)用到故障定位以及修復(fù)的工作當(dāng)中，確保電力系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。

1　深溪溝電站的概述

深溪溝電站的主要工作原理是采用四角接線的方式，將頂空的線路與上游水溝瀑布的電站相連接，另一端的線路與下游的大壩相連，正常狀態(tài)下，閉環(huán)啟動(dòng)運(yùn)行。深溪溝電站所采用的行波測(cè)距裝置，通過采集深布線與枕深線出線側(cè)電流中的互感器電流，對(duì)獲取到的信息進(jìn)行具體準(zhǔn)確的定位，要求計(jì)算要準(zhǔn)確，能夠排除多種類型的故障，保證電站的正常運(yùn)行能力。

2　輸電線路行波故障測(cè)距裝置的工作原理

2.1雙端行波測(cè)距原理

通過計(jì)算線路發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的行波到線路兩側(cè)的時(shí)間差，找到線路當(dāng)中出現(xiàn)故障的位置。因此，為了能夠準(zhǔn)確的找到行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間，需要在線路的兩端安裝好數(shù)據(jù)的采集設(shè)備，設(shè)備上要安裝精度系數(shù)較高的同步時(shí)鐘，使得到的數(shù)據(jù)誤差不超過1μs。為了防止信號(hào)接收機(jī)接收到的信號(hào)不穩(wěn)以及時(shí)鐘故障等問題，需要在設(shè)備的外部加固安全防護(hù)，確保故障定位工作得以順利進(jìn)行［1］。

2.2單端行波測(cè)距原理

單端行波測(cè)距的方法，需要設(shè)置母線到達(dá)故障點(diǎn)的行波方向?yàn)檎较?。因此，故障處的行波到測(cè)量位置的時(shí)候，會(huì)瞬間形成一個(gè)反方向的行波波浪，并用標(biāo)記進(jìn)行記錄。這個(gè)行波波浪會(huì)在母線的位置形成一個(gè)正方向的行波，向著線路的故障位置進(jìn)行傳播，并運(yùn)用不同的標(biāo)記符號(hào)進(jìn)行標(biāo)記。兩處的標(biāo)記用具體的公式進(jìn)行計(jì)算，測(cè)定故障的距離，從而開展故障的排除工作。

在深溪溝電站處安裝了行波測(cè)距的裝置，沒有在枕頭壩處安裝測(cè)距裝置，通過采集單端的行波測(cè)距數(shù)據(jù)，在故障的分類當(dāng)中選擇具體檢測(cè)到的故障，在完成上述工作之后，寫出故障測(cè)距的報(bào)告文書［2］。

3　行波測(cè)距的技術(shù)分析

3.1獲取行波信號(hào)

行波測(cè)距的方法是計(jì)算行波到達(dá)母線所用的時(shí)間差來進(jìn)行具體的測(cè)量工作，測(cè)量的誤差有著明確的規(guī)范，需要在500m之內(nèi)。因此需要利用電流互感器來獲取所需要的信號(hào)，在電路系統(tǒng)當(dāng)中安裝行波測(cè)距裝置，能夠滿足對(duì)故障行波信號(hào)的定位要求，而且不需要安裝輔助性的電流傳感設(shè)備，簡(jiǎn)單、安全、可靠并且操作方便。由于系統(tǒng)內(nèi)部母線的線路較多，具有相對(duì)較小的行波阻抗能力，在母線處接收到的電流行波的幅值大，因此，利用電流進(jìn)行行波故障的檢測(cè)，更加便捷［3］。

3.2雙端裝置使精確的時(shí)間同步

隨著科技的變化發(fā)展，全球定位系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的應(yīng)用到行波測(cè)距裝置當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)雙端的同時(shí)監(jiān)控，把握時(shí)間的同步性。運(yùn)用GPS接收器，設(shè)置GPS時(shí)鐘，能夠準(zhǔn)確的控制時(shí)間，使測(cè)距的誤差小于500m，同步的時(shí)間誤差在3μs以內(nèi)，確保時(shí)間的同步，加強(qiáng)線路故障的排查工作。運(yùn)用GPS接收機(jī)采集所收到的同步時(shí)間信號(hào)，將每一個(gè)采集到的數(shù)據(jù)與全的時(shí)間統(tǒng)一，使兩端的數(shù)據(jù)同步，形成精準(zhǔn)測(cè)量的系統(tǒng)。

3.3采集超高速連續(xù)行波數(shù)據(jù)

為了能夠降低采集數(shù)據(jù)的誤差，限制故障測(cè)距的誤差在500m以內(nèi)，采集的行波信號(hào)必須要達(dá)成一定的頻率，運(yùn)用專業(yè)的超高速行波采集軟件進(jìn)行輔助操作。當(dāng)然，在采集高速數(shù)據(jù)的時(shí)候，采樣的速度越快，獲得的信息就越準(zhǔn)確。因此，現(xiàn)如今的行波故障采集裝置都安裝了高速數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)，通過硬件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集，將記錄好的故障行波信號(hào)傳送到具體的數(shù)據(jù)計(jì)算裝置當(dāng)中，對(duì)線路中的故障進(jìn)行一一的排除，確保電路系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3.4遠(yuǎn)程通信技術(shù)

在具體的測(cè)距工作當(dāng)中，為了確認(rèn)行波故障測(cè)距裝置兩端的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，需要對(duì)兩端的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交換，達(dá)到實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。因此，在進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)中，主要與現(xiàn)場(chǎng)的行波測(cè)距裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)的通信，記錄下來當(dāng)時(shí)的測(cè)裝置所測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)果，達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)的目的。線路一旦發(fā)生故障，通過與主站檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信，能夠及時(shí)的排查安全隱患。利用遠(yuǎn)程檢測(cè)的技術(shù)，通過檢測(cè)實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)記錄，能夠根據(jù)具體的輸電線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的運(yùn)行管理，確保電路安全，保障人們的生活質(zhì)量［4］。

3.5小波變換技術(shù)

上述提到的方法對(duì)于獲取信號(hào)的抗干擾能力較差，難以確定初始行波到達(dá)的具體時(shí)刻。因此，利用小波函數(shù)處理后的數(shù)據(jù)與原始信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，能夠?qū)⑿〔ň唧w值作為故障行波波浪到達(dá)的初始時(shí)刻，從而得到準(zhǔn)確的測(cè)距數(shù)據(jù)。由于故障行波信號(hào)的性質(zhì)根據(jù)各類小波變換的模極值的大小來判斷，檢測(cè)行波的信號(hào)是來自其他干擾信號(hào)，還是來自故障電流的有效行波信號(hào)，因此需要研究人員通過大量的測(cè)距實(shí)驗(yàn)來得到準(zhǔn)確的測(cè)距結(jié)果。

4　輸電線路行波故障測(cè)距裝置的綜合評(píng)價(jià)

4.1準(zhǔn)確性

裝置對(duì)故障信息的采集頻率達(dá)到1MHz，取樣的插件采用大規(guī)模的軟件以及芯片，能夠提高裝置硬件的集成度，提升采集插件的抗干擾能力。裝置的電路設(shè)計(jì)合理、準(zhǔn)確、完成度高，系統(tǒng)的內(nèi)部設(shè)有GPS的接收裝置，裝置外設(shè)有專用的同步時(shí)鐘。取得GPS的同步時(shí)鐘與電路模塊系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出線路故障的具體時(shí)差，減小誤差的范圍。同時(shí)利用所獲取的故障暫態(tài)行波信息，能夠快速準(zhǔn)確的對(duì)故障進(jìn)行定位，提升測(cè)距的準(zhǔn)確性，減少工作的時(shí)間，提升工作效率［3］。

4.2可靠性

通過對(duì)深溪溝電站設(shè)計(jì)具體的行波故障測(cè)距裝置，能夠在事故發(fā)生之后，展開準(zhǔn)確的測(cè)距工作，這種裝置適用于各種類型的故障測(cè)量，確保測(cè)量的結(jié)果在偏差范圍以內(nèi)，保證輸電線路的正常運(yùn)行。在沒有故障發(fā)生的情況之下，能夠正確的使用測(cè)距裝置。

4.3實(shí)用性

線路故障測(cè)距裝置具有實(shí)用性，能夠準(zhǔn)確的定位出各種類型的故障，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式以及過渡電阻的影響，在任何情況之下，都能夠獲取到精準(zhǔn)的故障信息，有效的節(jié)省時(shí)間，提升資源的利用率，為工人減輕了工作負(fù)擔(dān)。

4.4安全性

線路故障測(cè)距裝置通過對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)以及排查，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的找到線路的故障所在，消除安全隱患，確保輸電線路的安全運(yùn)行，滿足用電的需求，從而為人類的生產(chǎn)生活提供基本的保障。

5　總結(jié)

綜上所述可知，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷的發(fā)展，人們生活水平不斷提升，對(duì)電力資源的需求日益擴(kuò)大。為了滿足人們的電力需求，確保電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，對(duì)線路的故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位越來越重要。電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，利用行波故障測(cè)距裝置，能夠準(zhǔn)確的找到故障發(fā)生的位置，較少工人排查工作，提升工作效率，節(jié)省了大量的人力、物力資源，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供基本的保障。深溪溝電站采用的輸電線路行波故障測(cè)距裝置，能夠滿足當(dāng)?shù)厝藗兊挠秒娦枨?，從而有利于促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。

［1］岑建明.輸電線路故障測(cè)距的研究［D］.浙江大學(xué)，2007.

［2］陳 楠.基于整個(gè)輸電網(wǎng)的故障行波定位系統(tǒng)研究［D］.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2008.

［3］張廣斌.實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)環(huán)境下的輸電線路行波故障測(cè)距關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

［4］邢魯華.高壓直流輸電線路保護(hù)與故障測(cè)距原理研究［D］.山東大學(xué)，2014.

［5］劉慧海，張曉莉，姜 博，艾淑云，田秋松.行波故障測(cè)距裝置的檢測(cè)與評(píng)價(jià)［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，01：145～149.

TM75

A

2095-2066（2016）26-0035-02

2016-9-2

劉安暢（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事輸電運(yùn)維工作。