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高压输电线路行波故障测距技术及应用探究

摘要：高压输电线路是电力系统的重要组成部分。快速、准确

地故障测距，可以及时发现绝缘隐患，及早采取防范措施，提高运

行的可靠性并减少因停电而造成的巨大综合损失。进一步研究输电

线路的行波故障测距，对于提升故障测距的精度，保证电网稳定运

行仍具有重要意义。

关键词：输电线路行波故障测距

高压输电线路的准确故障测距是从技术上保证电网安全、稳定

和经济运行的重要措施之一，具有巨大的社会和经济效益。输电线

路行波故障测距与传统的工频量测距方式相比具有明显的优势，但

同时由于受一些干扰因素影响，导致目前的行波故障测距仍存在诸

多问题。为了及时发现绝缘隐患，采取防范措施，保障电力系统运

行的可靠性，就必须寻找一种快速、准确的故障测距方法，及时找

到高压输电线路的故障点。

1.行波法故障测距的原理及分类

近年来，全国电网逐渐升级换代，变电站容量不断增大，作为

各变电站间能量传输的通道，高压输电线路在电力系统中地位显得

越来越重要，高压输电线路的可靠性相对整个电网的安全运行也具

有越来越重要的作用。随着电压等级从超高压到特高压不断发展，

电力系统对电网安全运行的要求越来越高，输电线路发生故障后的

影响也将会越来越大，对线路修复的准确性和快速性也提出了更高

的要求。准确快速的故障测距可有效帮助修复线路，保证线路可靠

供电，从而保证整个电网的安全稳定运行，最大程度降低线路故障

对整个电力系统造成的威胁，以及对国民经济和人民生活带来的综

合损失。

行波即线路中传播的电磁波。当输电线路发生故障时，故障点

处会产生从基频到很高频率的暂态行波，暂态行波沿输电线向两端

传播，在线路末端母线、故障点等波阻抗不连续的点处会发生反射

和折射。经过反射和折射行波的极性会发生改变，频率会发生突变，

根据这些变化量可以测量出行波到达这些点的时刻。利用线路长

度，行波到达测量点的时刻以及行波传播的速度可以计算出故障点

所在的位置。按照检测行波的方式，将行波测距法分为四类，a型、

b型、c型和d型。

a型只在线路一端安装测量装置，检测行波到达测量端的时刻。

它需要检测两种行波。一是由故障点产生第一次传播到测量端的行

波，称为初始行波；二是由初始行波经测量端母线反射后到达故障

点，再由故障点反射传输到测量端的行波，称为故障点反射波。根

据这两种波到达检测端的时间差计算故障点的位置。将只在线路一

端检测数据的方法称为单端法。

d型需要在线路两端安装测量装置，检测从故障点传输到两个测

量端的第一个行波。将在线路两端检测数据的方法称为双端法。b

型和c型根据雷达原理制成，需要附加设备脉冲或信号发生器，在

线路发生故障后，施加高频或直流信号，然后在检测端检测施加信

号初始波和故障点反射波到达各个检测端的时刻即与a型和d型类

似。

近年，提出e和f型测距方法，e和f型测距方法通过检测故障

线路分合闸时产生的暂态行波实现测距。这种方法易受保护动作影

响，对于瞬时性故障可能分合闸时故障已经消失，无法找出故障点，

对于线路存在的隐患不能及时查找出来。另外根据故障行波的物理

性质，有电压行波法和电流行波法。根据获取故障行波的方式又可

分为单端法和双端法。

2.输电线路故障定位方法分析

输电线路一般担负着较远距离能量传输的重任，线路走廊分布

范围较广，穿越地形复杂多变，荒漠，高山等环境恶劣地区时有经

过，引发线路故障的隐患较多。同时上述地区通常交通不便，巡线

困难，若遇到大风暴雪雷雨等天气，更会使巡线工作困难异常；另

一方面，现有的快速保护装置使得大部分故障没有明显破坏痕迹，

故障位置比较隐蔽，更为现场巡线工作带来了相当的困难。及时准

确的确定故障点的位置，不仅可以有效指导现场巡线工作，及时修

复线路，恢复电力供应，而且可及时发现输电线路的潜在隐患和薄

弱环节，增强输电线路运行可靠性。因此，输电线路故障测距技术

可增强其指导巡线工作的科学性和有效性。输电线路的故障测距技

术的研究可以减少巡线工作所需的人力、物力，最大程度减少线路

故障带来的经济损失，具有重大的社会效益和经济效益，以及重要

的理论研究价值和巨大的应用价值。

3.实际应用

20世纪90年代以来，小波理论及其工程应用逐渐得到各国数学

家和工程技术人员的高度重视。小波分析被认为是对傅里叶分析的

重大突破，与短时傅里叶变换相比，小波变换提供了一个可调的时

间—频率窗，当