摘 要：電力電纜作為我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的核心構(gòu)成部分，直接影響著其運(yùn)行狀態(tài)，在保證供電穩(wěn)定性和安全性方面有著舉足輕重的作用。本文首先介紹了工頻量故障測(cè)距法，然后分析了行波測(cè)距原理和分類以及各種測(cè)距方法的對(duì)比，最后提出了具體優(yōu)化對(duì)策以供參考，旨在提高我國(guó)電力電纜故障距離診斷和檢測(cè)的綜合水平。

關(guān)鍵詞：電力電纜；故障距離；測(cè)距原理

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0068-02

引 言

和以往的架空線路做比較，電力電纜具有更高的便捷性和安全性，空間使用范圍也較小，有利于城市進(jìn)一步發(fā)展。但即便如此，其依然會(huì)出現(xiàn)各種各樣的距離，怎樣合理的對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行距離診斷和檢測(cè)成為現(xiàn)階段電力領(lǐng)域重點(diǎn)研究問題。相關(guān)人員必須要對(duì)此予以高度關(guān)注，結(jié)合實(shí)際情況有針對(duì)性的展開實(shí)踐。

1 關(guān)于工頻量故障測(cè)距法

（1）阻抗法。先來分析其基本原理：若輸電電纜在不同故障狀況下計(jì)算出的系統(tǒng)阻抗和故障測(cè)距裝備安裝位置到電纜故障點(diǎn)的間距是一種正比關(guān)系，為避免過度電阻帶來的干擾，提高測(cè)距結(jié)果的準(zhǔn)確性，大部分學(xué)者都將把此方面當(dāng)做研究重點(diǎn)，微處理器的運(yùn)用和深入發(fā)展同樣為降低其對(duì)故障測(cè)距帶來的干擾提供了支持。

（2）故障剖析法。其方法是檢測(cè)故障出現(xiàn)時(shí)的電壓與電流值，之后對(duì)故障信號(hào)展開運(yùn)算剖析，隨時(shí)算出故障點(diǎn)的距離。和上一種方法最大差別就在于不檢測(cè)電纜的阻抗，適用性更加突出。單側(cè)電氣量算法采用一側(cè)的電壓值和電流值；雙側(cè)電氣兩端要同時(shí)使用電纜雙側(cè)的電壓值與電流值[1]。

（3）故障電壓法的基礎(chǔ)原理。供電系統(tǒng)存在短路故障時(shí)，故障點(diǎn)位置的電壓值較小，把電纜中的電壓極值當(dāng)作故障點(diǎn)。所謂電壓極值，具體是指最大或是最小電壓點(diǎn)。如果電纜出現(xiàn)問題，故障點(diǎn)相間電壓最小或是出現(xiàn)短路，分量電壓則為最大。要想精準(zhǔn)進(jìn)行故障定位，輸電電纜要通過參數(shù)模型來運(yùn)算，以此避免誤差。要想對(duì)比輸電電纜不同位置的電壓，必須要先獲得不同位置的電壓，然后再明確最小電壓。

2 行波測(cè)距原理和分類

此方法的優(yōu)勢(shì)在于速度快、準(zhǔn)確度高?；驹碇饕须p端法與單端法兩種。其中前者以輸電限流發(fā)生故障時(shí)的行波朝電纜兩側(cè)傳遞的性質(zhì)，在電流兩側(cè)分別檢測(cè)初始行波，依據(jù)抵達(dá)輸電電纜兩側(cè)的時(shí)間差完成測(cè)距。還可在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，利用人工的方式向系統(tǒng)輸入脈沖信號(hào)，利用與行波信號(hào)相關(guān)原理檢測(cè)故障距離。后者則以行波在電纜故障發(fā)生點(diǎn)透射與反射的特征，監(jiān)測(cè)反射波的實(shí)踐，依據(jù)時(shí)間、距離與波速三者間的聯(lián)系運(yùn)算出故障距離。輸電電纜出現(xiàn)問題時(shí)電力系統(tǒng)自身傳播的行波信號(hào)當(dāng)作測(cè)距信號(hào)展開單端距離測(cè)量的方法叫做A型法（如圖1所示），將輸電電纜出現(xiàn)問題時(shí)系統(tǒng)自身散發(fā)的行波信號(hào)當(dāng)作測(cè)距信號(hào)完成雙端測(cè)距的方法叫做B型法，人工注入脈沖當(dāng)作測(cè)距信號(hào)的方法叫做C型法。

3 不同測(cè)距方法的對(duì)比

3.1 雙端與單端測(cè)距法對(duì)比

3.1.1 工頻量雙端測(cè)距與單端測(cè)距法的對(duì)比

作為單端法，其是一種利用電力電纜一側(cè)的電流與電壓來運(yùn)算故障點(diǎn)距離的，此方法通常有以下問題：一方面，電纜出現(xiàn)故障時(shí)過渡電阻發(fā)生系統(tǒng)等效阻抗的轉(zhuǎn)變對(duì)測(cè)量距離精準(zhǔn)度造成的干擾；另一方面，電力電纜或者雙端測(cè)距系統(tǒng)阻抗的不匹配性對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的干擾[2]。

3.1.2 行波法雙端與單端測(cè)距對(duì)比

（1）單端測(cè)距方法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩方面：①其較雙端測(cè)距法的成本投入減少了1/2，可不進(jìn)行兩端數(shù)據(jù)通訊或者時(shí)間定位等等，測(cè)量結(jié)果時(shí)效性較高；②若可以精準(zhǔn)鑒別出故障點(diǎn)回到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的行波，鑒于故障測(cè)距受到兩端設(shè)施與時(shí)間存在差異的干擾，測(cè)距的精度通?？梢赃_(dá)到供電系統(tǒng)對(duì)精準(zhǔn)度的較高要求，并且經(jīng)過全面剖析現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，能大大減少故障距離檢測(cè)誤差。

（2）單端測(cè)距方法的劣勢(shì)主要體現(xiàn)在原理上的不足。行波的幅值與極性是行波信號(hào)最顯著的特點(diǎn)，在大部分供電系統(tǒng)線路接線架構(gòu)與不同故障狀況下，不能完成單端測(cè)距，并且這一方法具有較多的死區(qū)問題。

（3）所謂雙端行波法，具體是指依據(jù)故障發(fā)生點(diǎn)形成的朝著電路里電纜兩端母線運(yùn)動(dòng)的行波抵達(dá)兩端母線的時(shí)間間隔來運(yùn)算故障點(diǎn)間距，站在理論角度來看具有較高的穩(wěn)定性。

（4）雙端行波法的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：①因?yàn)殡娏﹄娎|兩側(cè)均單單檢測(cè)首次抵達(dá)的初始行波，不容易遭受供電系統(tǒng)運(yùn)作模式、電力電纜的內(nèi)部電容以及過渡電阻所干擾，因此此方法較單端測(cè)距法的結(jié)果更具穩(wěn)定性。②此方法的減量結(jié)果通常能達(dá)到供電系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)確故障測(cè)距的較高要求，能有效減少誤差。③按照實(shí)際測(cè)量參數(shù)或者設(shè)計(jì)參數(shù)判斷出電力電纜的總長(zhǎng)無法獲得理想測(cè)距結(jié)果。

（5）劣勢(shì)體現(xiàn)在以下幾方面：投入成本較多，并且要利用GPS系統(tǒng)完成電力電纜兩端的數(shù)據(jù)相互通信。

3.2 行波測(cè)距法與工頻量法對(duì)比

從成本投入方面來看，工頻量法能依賴正在運(yùn)行的設(shè)施，硬件投入較少，并且操作起來也較為方便。但行波測(cè)距法和其有著較大差別，其需要新添加單獨(dú)的設(shè)施，硬件投入較大，對(duì)技術(shù)方面也有著嚴(yán)格要求，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較為繁雜。但站在測(cè)距時(shí)間角度來看，此方法較工頻量法有著較多優(yōu)勢(shì)。所花費(fèi)的測(cè)量時(shí)間，具體是指檢測(cè)電流與電壓信號(hào)的時(shí)間。伴隨自動(dòng)化水平的逐漸提升，排除故障的時(shí)間會(huì)明顯減少，但故障排除時(shí)間依然會(huì)較行波信號(hào)的搜集時(shí)間要多的多。以工頻測(cè)距法為例，要想減少時(shí)間幾乎是不可能的。對(duì)于測(cè)距精度而言，其是整個(gè)測(cè)距環(huán)節(jié)中所要考慮的最關(guān)鍵的要素。原理方面，行波測(cè)距法不會(huì)被電纜不匹配信息與過渡電阻的干擾，較工頻量法有著較大優(yōu)勢(shì)。然而此方法在反射波的判斷方面，卻存在一定的死區(qū)問題，但解決短途故障點(diǎn)定位問題依然能迅速完成，并且結(jié)果精度較高，就此方面來看，二者發(fā)揮的作用并不兩樣。

4 已有故障測(cè)距方法的整改對(duì)策

單端量行波故障測(cè)距裝備的基礎(chǔ)原理是在電力電纜出現(xiàn)問題時(shí)，通過故障檢測(cè)距離點(diǎn)接受到的從故障起始行波浪涌通過檢測(cè)端母線反射之后所產(chǎn)生的，首個(gè)正向行波浪涌和源自故障問題方向次個(gè)反向行波浪間的實(shí)踐延遲運(yùn)算出電力電纜故障發(fā)生點(diǎn)距離，兩種行波依次是監(jiān)測(cè)點(diǎn)暫態(tài)電流和電壓涉及電力電纜波阻抗的線性組合。但鑒于以下原因，現(xiàn)階段我國(guó)供電系統(tǒng)僅利用發(fā)生故障時(shí)的電流行波信號(hào)檢測(cè)輸電電纜距離：①電力電纜發(fā)生故障后無法及時(shí)檢測(cè)到暫態(tài)電壓行波信號(hào)；②波阻抗也無法及時(shí)得到；③母線出線回路數(shù)居多時(shí)，供電系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，出現(xiàn)故障后對(duì)系統(tǒng)電壓方面造成的干擾可忽略不計(jì)，即暫態(tài)電壓行波信號(hào)較差，故障現(xiàn)象不顯著，但電流行波信號(hào)卻較好，故障發(fā)生時(shí)現(xiàn)象顯著。

把一條母線中某一條未發(fā)生故障的電纜作為參照電纜，通過對(duì)比從故障電纜的暫態(tài)電流與此條參照電纜的暫態(tài)電流產(chǎn)生的正反向行波浪涌，便可推斷出源自電力電纜故障點(diǎn)的行波浪涌，而且能去除源自參照電纜遠(yuǎn)處母線傳播的行波干擾信號(hào)[3]。

5 結(jié) 論

綜上所述，為確保供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須要提高電力電纜故障距離診斷和檢測(cè)水平。相關(guān)人員要結(jié)合實(shí)際情況，有的放矢的選用測(cè)距方法，在實(shí)踐中要做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理問題，不斷提高電纜運(yùn)作穩(wěn)定性和可靠性。還要積極學(xué)習(xí)和掌握最新的測(cè)距原理與方法，保證診斷和檢測(cè)工作與時(shí)俱進(jìn)，推動(dòng)電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]安允展，瞿 吉，張亞亞，鄭 馨.電力電纜故障分析與診斷方法的研究[J].通信電源技術(shù)，2018，35（03）：221～222+238.

[2]林子翔，樊 璟.常用電力電纜故障診斷方法及檢測(cè)手段[J].科技資訊，2014，12（08）：101～102.

[3]馬 梁.電力電纜故障距離診斷及檢測(cè)探析[J].機(jī)械工程師，2015（05）：65～66.

收稿日期：2018-11-10

作者簡(jiǎn)介：吳 昊（1990-），男，助理工程師，主要從事輸電電纜運(yùn)檢工作。