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[摘 要]高压输电线路的正常运行关系到国家电网的安全，有效的高压线线路故障定位技术是电网健康运转的保障。一旦高压线线路出现故障就必须快速、准确的找到问题所在，从而才能更好地解决相关问题。本文系统介绍了几种有效地故障定位技术，分别对这几种方法进行了詳细地研究，提出了一些笔者的看法。
[关键词]高压输电线路；故障定位；定位技术
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0222-01
国家的发展离不开电力产业的支持，强有效的高压输电系统成为国家间竞争的有力因素。作为电力系统的组成部分，高压输电一直是一个高度重视的关节。作为电力部门，必须在问题出现的第一时间做到准确、快速地定位，进而提出解决方案。只有这样才能把损失降到最低限度。高压线路故障分为永久性和瞬间故障，每一种问题都必须准确地找到问题所在，即使是在继电保护装置切断后可以恢复的瞬间故障，也要找到故障点，及时消除隐患，使得电网以后能更好地运转。本文通过研究高压输电线故障定位技术，希望通过相关技术可以实现故障的快速、精准定位，降低由于故障带来的损失。
一、故障定位技术
计算机技术的飞速发展使得其在电力系统方面的相关应用变得趋于广泛。在高压输电线故障定位中，关于微波保护、故障录波，围绕微机和微处理的故障分析非常多，它们都在故障定位中不同程度地发挥着强有力的作用。如果依据信号源的不同可以分为：双端定位和单端定位，通常单端定位指电气信号来自线路的一端，双端定位指电气信号来自于线路的两端 。依据原理可划分为阻抗法、故障分析法、行波法。下面简单介绍一下。
1.阻抗法
阻抗法主要通过回路阻抗来判断故障所在，采取测回路电压、电流来间接计算阻抗情况。通常情况下，在不计线路对地电容、电导时，回路的阻抗和故障距离成正比。这样以来，便可通过计算得到故障所在点。这种方法会因为故障点的过渡电阻影响计算出的阻抗，从而造成一定误差
2.故障分析法
利用现有电力系统的模型，建立起一套属于高压输电线路的匹配模式。一旦出现故障，便可通过现有的电流电压函数关系快速地找到故障点。例如电压法：依据故障点电压最小原理，便可通过发现电压最小值来判断故障点。
3.行波法
行波法是采取行波传输模型来找到故障点，原理是故障点会向线路两侧传递行波，我们便可通过接收到的行波速度和时间来找到故障点。行波法有A、B、C三种，A型和C型属于单端法，B 型属于双端法。
二、故障定位分析方法
考虑到测量设备、测距、线路模型等相关方法，可把故障定位技术分为故障分析法和行波检测法。
2.1 故障分析法研究
依据高压线路发生故障时，电流和电压随故障发生距离的函数关系来判断故障点，即通过间接计算研究分析故障点发生位置。
（一）利用单端数据的故障测距算法
目前，单端测距研究无论是在理论方面的研究还是实践应用方面都取得了较为不错的成就。电力系统广泛采用了基于迭代法、解二次方程法和解微分方程法等的微机保护和测距装置。单端测距也取得了非常大的进步，以前采用的是比较粗糙的集中参数电路模型，只能做到粗略的估算，而如今采用的是精良的分布参数电路模型，且已经能够做到较为准确的测距。由于故障测距对精度的要求较高，而采用分布参数电路能够做到更为精确的测量数据，因此可以采取分布参数模型的单端测距方法，用速度换取精度，这值得继续深入研究。
（二）利用双端数据的故障测距算法
该算法是指从两端列出电路方程，进而化简为测距方程，最终计算出故障距离的一种测距算法。该算法所列方程个数与未知量个数相等。就理论上而言，双端数据的故障测距算法能够消除故障过渡电阻的全部影响，从而做到准确测距。但是也存在一些有待解决的问题，比如两端数据的同步问题、测距方程的伪根问题等。
2.2 行波故障定位法研究
行波故障定位法是通过测量和记录故障点产生的行波到达母线的时间，再结合行波在输电线路上的接近光速的传播速度，从而计算出故障点到母线的距离。行波故障定位法由于测距原理不同，因此可分为A， B， C型三类。
其中A型定位法是基于线路故障时产生的行波来定位的，通常是通过测量测量端和故障点之间的时间差，然后再结合固定的波速来计算得到。A型定位法只需在线路一端安装设备，通常采用的是高速采集装置，能够检测瞬时故障和永久性故障，一般是通过较为复杂的算法来识别行波波头，进而计算出故障所处位置，但是存在一个较大问题，那就是反射波波头不易提取。B型定位法采用了通讯通道来测量故障点行波到达两端的时间差，然后再与行波波速相乘来计算得到故障点位置。C型定位法则是通过注入高频或直流脉冲于线路一端，并计算发射装置到故障点的往返时间，最后做到故障点定位。具体的方法如下：
（一）行波信号的获取
在行波信号获取的过程中，由于接触的电压均为高压，需要利用传感器把高压转为易于测量的高压信号。因为行波信号大多为几十万赫兹的高频率信号，在选用传感器时也要达到相关频率标准。
（二）行波信号的采集
行波信号具有频率高的特点，这就造成信号在采集的过程中采集速度会非常快，另外为了避免异地不同步采集造成的误差，需要设置同步时钟。
（三）相模变换
一般来说实际获取的信号都为三相电压，因此需要进行相模变换，从而减少各相电压之间耦合的影响。
（四）求取初始行波到达线路两端的时间差
根据之前的测量数据计算时间差，这一项数据非常关键，能够决定故障定位的精度。
三、故障定位存在的问题及建议
1 行波测距
行波测距法利用的是微电子、GPS技术实现对波速和时间的准确采集，这样得来的数据的精度是非常高的。行波法测距的精确程度取决于波头提取的算法。被检测的母线上的行波信号包括初始行波、非故障线路的反射波、故障点反射波、 对端母线上的反射波，在检测的过程中，一方面要检测初始行波和故障反射波，另一方面还要受到来自断路器和隔离开关的操作、导线的换位点等等干扰， 这样使得对故障点反射波的检测变得十分困难。通常情况下，可以通过设置相关门槛和故障检测单元来消除断路器和隔离开关操作、导线换位点的干扰。
2 阻抗测距法
高压输电线路阻抗测距法很早就被用做故障定位分析，发展到现在已经逐渐趋于完善。作为早期传统的测量方式有着一些局限性，例如其适用范围比较窄，准确度也不是很精确，但因为其简单、成本低的特点，一直被业界广泛采用。
常见的测量方式有单端和双端测距两种方法，单端因为其技术模型的弊端，造成其无法排除故障电阻和端系阻抗电阻的变化影响，双端则能够很好地解决因阻抗所带来的误差。前者是最为传统的测距方式，引入了双端以后，测距开始依赖通信技术，需要不断地交换信息数据，实现双端数据同步问题。这样以来，双端的测距精度大大得到提高。随着新技术的不断引进，促进了电力系统的发展，也让故障测距的技术变得快速、准确，更加加快了电力系统自动化发展。
四、结论
本文列举了两类高压输电线路故障定位技术，即故障分析法和行波法。在分析的基础上，进行了相关技术延伸探求，对相关问题作出了系统性的理论分析和技术研究。实际上，伴随着计算机和通信技术的飞速发展，高压输电线故障定位技术已经达到了新的高度，传统的测距手段的弊端不断地被新的技术手段所填补，高压输电线故障定位变得更加趋向智能化。
参考文献
[1] 曲静.利用电流行波实现高压输电线路单端故障测距的方法研究[D].重庆大学，2002.
[2] 李卫国.周力行.超高压输电线路精确故障定位算法研究.高电压技术，1997（3）.
[3] 梁军，孟兆勇，车仁飞等.精确双端故障测距新算法.电力系统自动化，1997（9）.
[4] 杨宝初，刘晓波，戴玉松著.高电压技术[M].重庆： 重庆大学出版社 ，2002.
[关键词]高压输电线路；故障定位；定位技术
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0222-01
国家的发展离不开电力产业的支持，强有效的高压输电系统成为国家间竞争的有力因素。作为电力系统的组成部分，高压输电一直是一个高度重视的关节。作为电力部门，必须在问题出现的第一时间做到准确、快速地定位，进而提出解决方案。只有这样才能把损失降到最低限度。高压线路故障分为永久性和瞬间故障，每一种问题都必须准确地找到问题所在，即使是在继电保护装置切断后可以恢复的瞬间故障，也要找到故障点，及时消除隐患，使得电网以后能更好地运转。本文通过研究高压输电线故障定位技术，希望通过相关技术可以实现故障的快速、精准定位，降低由于故障带来的损失。
一、故障定位技术
计算机技术的飞速发展使得其在电力系统方面的相关应用变得趋于广泛。在高压输电线故障定位中，关于微波保护、故障录波，围绕微机和微处理的故障分析非常多，它们都在故障定位中不同程度地发挥着强有力的作用。如果依据信号源的不同可以分为：双端定位和单端定位，通常单端定位指电气信号来自线路的一端，双端定位指电气信号来自于线路的两端 。依据原理可划分为阻抗法、故障分析法、行波法。下面简单介绍一下。
1.阻抗法
阻抗法主要通过回路阻抗来判断故障所在，采取测回路电压、电流来间接计算阻抗情况。通常情况下，在不计线路对地电容、电导时，回路的阻抗和故障距离成正比。这样以来，便可通过计算得到故障所在点。这种方法会因为故障点的过渡电阻影响计算出的阻抗，从而造成一定误差
2.故障分析法
利用现有电力系统的模型，建立起一套属于高压输电线路的匹配模式。一旦出现故障，便可通过现有的电流电压函数关系快速地找到故障点。例如电压法：依据故障点电压最小原理，便可通过发现电压最小值来判断故障点。
3.行波法
行波法是采取行波传输模型来找到故障点，原理是故障点会向线路两侧传递行波，我们便可通过接收到的行波速度和时间来找到故障点。行波法有A、B、C三种，A型和C型属于单端法，B 型属于双端法。
二、故障定位分析方法
考虑到测量设备、测距、线路模型等相关方法，可把故障定位技术分为故障分析法和行波检测法。
2.1 故障分析法研究
依据高压线路发生故障时，电流和电压随故障发生距离的函数关系来判断故障点，即通过间接计算研究分析故障点发生位置。
（一）利用单端数据的故障测距算法
目前，单端测距研究无论是在理论方面的研究还是实践应用方面都取得了较为不错的成就。电力系统广泛采用了基于迭代法、解二次方程法和解微分方程法等的微机保护和测距装置。单端测距也取得了非常大的进步，以前采用的是比较粗糙的集中参数电路模型，只能做到粗略的估算，而如今采用的是精良的分布参数电路模型，且已经能够做到较为准确的测距。由于故障测距对精度的要求较高，而采用分布参数电路能够做到更为精确的测量数据，因此可以采取分布参数模型的单端测距方法，用速度换取精度，这值得继续深入研究。
（二）利用双端数据的故障测距算法
该算法是指从两端列出电路方程，进而化简为测距方程，最终计算出故障距离的一种测距算法。该算法所列方程个数与未知量个数相等。就理论上而言，双端数据的故障测距算法能够消除故障过渡电阻的全部影响，从而做到准确测距。但是也存在一些有待解决的问题，比如两端数据的同步问题、测距方程的伪根问题等。
2.2 行波故障定位法研究
行波故障定位法是通过测量和记录故障点产生的行波到达母线的时间，再结合行波在输电线路上的接近光速的传播速度，从而计算出故障点到母线的距离。行波故障定位法由于测距原理不同，因此可分为A， B， C型三类。
其中A型定位法是基于线路故障时产生的行波来定位的，通常是通过测量测量端和故障点之间的时间差，然后再结合固定的波速来计算得到。A型定位法只需在线路一端安装设备，通常采用的是高速采集装置，能够检测瞬时故障和永久性故障，一般是通过较为复杂的算法来识别行波波头，进而计算出故障所处位置，但是存在一个较大问题，那就是反射波波头不易提取。B型定位法采用了通讯通道来测量故障点行波到达两端的时间差，然后再与行波波速相乘来计算得到故障点位置。C型定位法则是通过注入高频或直流脉冲于线路一端，并计算发射装置到故障点的往返时间，最后做到故障点定位。具体的方法如下：
（一）行波信号的获取
在行波信号获取的过程中，由于接触的电压均为高压，需要利用传感器把高压转为易于测量的高压信号。因为行波信号大多为几十万赫兹的高频率信号，在选用传感器时也要达到相关频率标准。
（二）行波信号的采集
行波信号具有频率高的特点，这就造成信号在采集的过程中采集速度会非常快，另外为了避免异地不同步采集造成的误差，需要设置同步时钟。
（三）相模变换
一般来说实际获取的信号都为三相电压，因此需要进行相模变换，从而减少各相电压之间耦合的影响。
（四）求取初始行波到达线路两端的时间差
根据之前的测量数据计算时间差，这一项数据非常关键，能够决定故障定位的精度。
三、故障定位存在的问题及建议
1 行波测距
行波测距法利用的是微电子、GPS技术实现对波速和时间的准确采集，这样得来的数据的精度是非常高的。行波法测距的精确程度取决于波头提取的算法。被检测的母线上的行波信号包括初始行波、非故障线路的反射波、故障点反射波、 对端母线上的反射波，在检测的过程中，一方面要检测初始行波和故障反射波，另一方面还要受到来自断路器和隔离开关的操作、导线的换位点等等干扰， 这样使得对故障点反射波的检测变得十分困难。通常情况下，可以通过设置相关门槛和故障检测单元来消除断路器和隔离开关操作、导线换位点的干扰。
2 阻抗测距法
高压输电线路阻抗测距法很早就被用做故障定位分析，发展到现在已经逐渐趋于完善。作为早期传统的测量方式有着一些局限性，例如其适用范围比较窄，准确度也不是很精确，但因为其简单、成本低的特点，一直被业界广泛采用。
常见的测量方式有单端和双端测距两种方法，单端因为其技术模型的弊端，造成其无法排除故障电阻和端系阻抗电阻的变化影响，双端则能够很好地解决因阻抗所带来的误差。前者是最为传统的测距方式，引入了双端以后，测距开始依赖通信技术，需要不断地交换信息数据，实现双端数据同步问题。这样以来，双端的测距精度大大得到提高。随着新技术的不断引进，促进了电力系统的发展，也让故障测距的技术变得快速、准确，更加加快了电力系统自动化发展。
四、结论
本文列举了两类高压输电线路故障定位技术，即故障分析法和行波法。在分析的基础上，进行了相关技术延伸探求，对相关问题作出了系统性的理论分析和技术研究。实际上，伴随着计算机和通信技术的飞速发展，高压输电线故障定位技术已经达到了新的高度，传统的测距手段的弊端不断地被新的技术手段所填补，高压输电线故障定位变得更加趋向智能化。
参考文献
[1] 曲静.利用电流行波实现高压输电线路单端故障测距的方法研究[D].重庆大学，2002.
[2] 李卫国.周力行.超高压输电线路精确故障定位算法研究.高电压技术，1997（3）.
[3] 梁军，孟兆勇，车仁飞等.精确双端故障测距新算法.电力系统自动化，1997（9）.
[4] 杨宝初，刘晓波，戴玉松著.高电压技术[M].重庆： 重庆大学出版社 ，2002.