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試論電力電纜行波故障測(cè)距方法 |
0 引言 從電力電纜故障測(cè)距原理上分析,阻抗法由于只用到線路一側(cè)或兩側(cè)的故障信息,且多數(shù)是測(cè)量故障后的工頻量,所用設(shè)備少,比較簡(jiǎn)單可靠,經(jīng)濟(jì)性好;而行波法由于要求高的采樣率,所用設(shè)備較多,對(duì)設(shè)備要求也較高,經(jīng)濟(jì)性稍差。就準(zhǔn)確性而言,阻抗法受故障類型、故障電阻和線路對(duì)端負(fù)荷阻抗的影響較大,誤差一般較大;而行波法受故障類型和故障電阻的影響少,不受線路對(duì)端運(yùn)行狀態(tài)的影響,在保證硬件要求的條件下,誤差較小。就所需采樣時(shí)間而言,行波法大大少于阻抗法。就采樣信息處理而言,阻抗法要從復(fù)雜的暫態(tài)行波中提取所需信息,需增加濾波算法的難度,故行波法較優(yōu)越。更重要的是,由于電力電纜自身故障的特點(diǎn),高阻故障和閃絡(luò)故障用阻抗法根本無(wú)法實(shí)現(xiàn),而行波法在此處就顯示出優(yōu)越性。綜上所述,目前選擇行波法進(jìn)行電力電纜的故障定位是一種較好的方法。 1 行波測(cè)距方法原理與分類 2 幾種行波測(cè)距方法分析 綜上所述,分析認(rèn)為:A型行波測(cè)距法中離線測(cè)距技術(shù)已比較成熟,隨著行波在電纜中產(chǎn)生特性的深入,在線測(cè)距技術(shù)也已出現(xiàn),并不斷完善。無(wú)論是離線測(cè)距還是在線測(cè)距,高速采集技術(shù)必不可少,這相應(yīng)會(huì)增加成本的投入。A型行波測(cè)距法最適用的地方應(yīng)該是配電網(wǎng)中在線測(cè)量電纜的高阻故障和局部放電。當(dāng)然,這還有待在線測(cè)距技術(shù)的進(jìn)一步提高。如何簡(jiǎn)單有效地區(qū)分各種反射波,尚有待進(jìn)一步研究。光分析故障點(diǎn)反射波顯然是不夠的。 2.2 B型測(cè)距法 2.3 C型測(cè)距法 3.幾種行波測(cè)距法的比較 4 結(jié)論 |
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最簡(jiǎn)捷的方法就是借助于萬(wàn)用表根據(jù)擊穿點(diǎn)的電阻值變化的方式就可以找出擊穿點(diǎn)!
不過(guò)這種方法有的時(shí)候誤差還是比較大的!
但是當(dāng)你有這種方法習(xí)慣的時(shí)候基本上是可以很準(zhǔn)確的找到的!
我們現(xiàn)在尋找擊穿點(diǎn)的方法就是這種
雖然不是很先進(jìn)但是很實(shí)用!
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試論電力電纜行波故障測(cè)距方法
摘 要:分析了行波故障測(cè)距方法的特點(diǎn),在比較了行波測(cè)距法與阻抗測(cè)距法,并發(fā)現(xiàn)在電力電纜故障測(cè)距中行波測(cè)距法優(yōu)于阻抗測(cè)距法基礎(chǔ)上,明確了各類行波故障測(cè)距方法的優(yōu)缺點(diǎn),構(gòu)想了行波法今后發(fā)展的方向。
關(guān)鍵詞:電力電纜;行波;故障測(cè)距0 引言
電力電纜具有安全、可靠,布線有利于美化城市與優(yōu)化廠礦布局等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴(kuò)大。由于土地資源緊張,同時(shí)為了美化環(huán)境,電力線路必須由以往占地多的明線方式改為埋地的電纜方式。因此,電力電纜獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但由于各種因素的影響,在運(yùn)行中,電力電纜也會(huì)發(fā)生故障?焖偾谐收喜⑴懦收蠈(duì)提高電力系統(tǒng)供電可靠性和穩(wěn)定性具有決定性作用。從電力電纜故障測(cè)距原理上分析,阻抗法由于只用到線路一側(cè)或兩側(cè)的故障信息,且多數(shù)是測(cè)量故障后的工頻量,所用設(shè)備少,比較簡(jiǎn)單可靠,經(jīng)濟(jì)性好;而行波法由于要求高的采樣率,所用設(shè)備較多,對(duì)設(shè)備要求也較高,經(jīng)濟(jì)性稍差。就準(zhǔn)確性而言,阻抗法受故障類型、故障電阻和線路對(duì)端負(fù)荷阻抗的影響較大,誤差一般較大;而行波法受故障類型和故障電阻的影響少,不受線路對(duì)端運(yùn)行狀態(tài)的影響,在保證硬件要求的條件下,誤差較小。就所需采樣時(shí)間而言,行波法大大少于阻抗法。就采樣信息處理而言,阻抗法要從復(fù)雜的暫態(tài)行波中提取所需信息,需增加濾波算法的難度,故行波法較優(yōu)越。更重要的是,由于電力電纜自身故障的特點(diǎn),高阻故障和閃絡(luò)故障用阻抗法根本無(wú)法實(shí)現(xiàn),而行波法在此處就顯示出優(yōu)越性。綜上所述,目前選擇行波法進(jìn)行電力電纜的故障定位是一種較好的方法。
1 行波測(cè)距方法原理與分類
行波法的測(cè)距方法,即利用測(cè)量行波的傳播時(shí)間以確定故障位置。根據(jù)是否離線的需要,行波法可分為離線測(cè)距法和在線測(cè)距法。根據(jù)產(chǎn)生行波的種類和測(cè)量方式的不同,基于行波法的測(cè)距方法可分為A、B、C型三種,以及利用由重合閘產(chǎn)生的暫態(tài)行波在測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)之間傳播時(shí)間和由測(cè)量點(diǎn)感受到的故障開(kāi)斷初始行波浪涌與其在故障點(diǎn)反射波之間的時(shí)延實(shí)現(xiàn)單端輸電線路故障測(cè)距的新方法。其中后兩種方法是近幾年隨著國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)行波法研究的深入而產(chǎn)生的。離線行波測(cè)距法又可分為脈沖法和閃絡(luò)法。2 幾種行波測(cè)距方法分析
2.1 A型測(cè)距法
A型測(cè)距原理為:利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波,根據(jù)行波在測(cè)量點(diǎn)和故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間和行波波速確定故障點(diǎn)的距離。A型測(cè)距法原理簡(jiǎn)單,所用裝置少,同時(shí)不受過(guò)渡電阻及對(duì)端負(fù)荷阻抗的影響,理論上可以達(dá)到較高精度。但長(zhǎng)期以來(lái),由于對(duì)故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波特性及在三相線路上的傳播特性認(rèn)識(shí)不夠,對(duì)信號(hào)采樣、確定行波到達(dá)時(shí)間要求較高,所以未獲得廣泛應(yīng)用。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者就此展開(kāi)了大量的研究。其中有利用暫態(tài)電流行波的測(cè)距方法,也有利用電壓行波的測(cè)距方法。相比較而言,采用暫態(tài)電流行波測(cè)距法的占多數(shù),其原因是:(1)暫態(tài)電壓信號(hào)不易獲得;(2)波阻抗不易準(zhǔn)確獲得;(3)當(dāng)母線上出線較多時(shí),暫態(tài)電壓信號(hào)較弱,而暫態(tài)電流信號(hào)卻很強(qiáng)。
目前,A型法最大的問(wèn)題是如何區(qū)分是故障點(diǎn)反射來(lái)的行波還是從端母線反射來(lái)的行波。有的判別方法是比較故障線路暫態(tài)電流與參考線路暫態(tài)電流形成的反向行波浪涌與其對(duì)應(yīng)的正向行波浪涌的極性,來(lái)識(shí)別有用行波浪涌,有的判別方法是基于同一根線上不同點(diǎn)反射行波的極性來(lái)區(qū)分。前者的前提顯然是母線上除了接有故障線路外還接有其它線路。由于不同的故障類型會(huì)在三相線路中產(chǎn)生不同類型的行波,有效地區(qū)分故障類型,再利用最合適的方法來(lái)故障測(cè)距非常有用。利用此方法,也可判斷線路閃絡(luò)位置。
目前A型測(cè)距法用得最多。實(shí)現(xiàn)電纜離線故障測(cè)距有兩種方法:脈沖電壓法和脈沖電流法。
(1)脈沖電壓法
該方法又稱閃測(cè)法。它首先利用直流高壓或脈沖高壓信號(hào)的作用把電纜故障點(diǎn)擊穿,然后通過(guò)測(cè)定放電電壓脈沖在觀察點(diǎn)與故障之間往返一次時(shí)間來(lái)測(cè)距。它適用于高阻和閃絡(luò)性故障。其優(yōu)點(diǎn)是不必將高阻與閃絡(luò)性故障擊穿,直接利用故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號(hào),測(cè)試速度快。其缺點(diǎn)是:(1)安全性差。儀器通過(guò)一電容電阻分壓器分壓測(cè)量電壓脈沖信號(hào),儀器與電壓回路有電耦合,很容易發(fā)生高壓信號(hào)竄入,造成儀器損壞。(2)測(cè)距時(shí),高壓電容對(duì)脈沖信號(hào)是短路狀態(tài),需要串一電阻或電感以產(chǎn)生電壓信號(hào),增強(qiáng)了線路的復(fù)雜性,且降低了電容放電時(shí)加在故障電纜上的電壓,使故障點(diǎn)不易擊穿。
(3)在故障放電時(shí),特別是進(jìn)行沖閃測(cè)試時(shí),分壓器耦合的電壓波形變化不尖銳,難以分辨。
(2)脈沖電流法
脈沖電流法是通過(guò)一線性電流耦合器測(cè)量電纜故障擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào)的方法。它實(shí)現(xiàn)了儀器與高壓回路的電耦合,省去了電容與電纜之間的串聯(lián)電阻與電感,簡(jiǎn)化了接線,傳感器耦合出的脈沖電流波形較容易分辨。綜上所述,分析認(rèn)為:A型行波測(cè)距法中離線測(cè)距技術(shù)已比較成熟,隨著行波在電纜中產(chǎn)生特性的深入,在線測(cè)距技術(shù)也已出現(xiàn),并不斷完善。無(wú)論是離線測(cè)距還是在線測(cè)距,高速采集技術(shù)必不可少,這相應(yīng)會(huì)增加成本的投入。A型行波測(cè)距法最適用的地方應(yīng)該是配電網(wǎng)中在線測(cè)量電纜的高阻故障和局部放電。當(dāng)然,這還有待在線測(cè)距技術(shù)的進(jìn)一步提高。如何簡(jiǎn)單有效地區(qū)分各種反射波,尚有待進(jìn)一步研究。光分析故障點(diǎn)反射波顯然是不夠的。
2.2 B型測(cè)距法
B型測(cè)距法是利用故障產(chǎn)生的第一個(gè)行波波頭信號(hào),借助通信通道實(shí)現(xiàn)測(cè)距。其優(yōu)點(diǎn):利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波第一次到達(dá)兩端的信息,不受故障點(diǎn)透射波的影響。同A型測(cè)距法一樣,此法要準(zhǔn)確確定行波到達(dá)時(shí)間。有的工作者使用了GPS技術(shù)。分析認(rèn)為,B型測(cè)距法比A型測(cè)距法需要更多的裝置。這就存在著一個(gè)很短的電纜與花費(fèi)很大的GPS裝置之間的矛盾。對(duì)于很重要的電力電纜可考慮采用這種測(cè)距方法。2.3 C型測(cè)距法
C型測(cè)距法是借助脈沖發(fā)射裝置向離線的故障線路發(fā)射高壓高頻或直流脈沖,根據(jù)高頻脈沖由裝置到故障點(diǎn)往返時(shí)間進(jìn)行測(cè)距。這類測(cè)距裝置原理簡(jiǎn)單,精度也較高,長(zhǎng)期以來(lái)得到了廣泛應(yīng)用。目前C型測(cè)距法有低壓脈沖反射法和二次脈沖法。
當(dāng)前,C型測(cè)距法是一種很成熟也比較有效的方法。國(guó)內(nèi)外多家廠家都在生產(chǎn)這種裝置。離線測(cè)量是其一大特點(diǎn)。設(shè)備投入較前兩種測(cè)距方法大。此種方法可根據(jù)故障類型的不同靈活使用。當(dāng)然也要與故障檢測(cè)裝置配合使用。使用不當(dāng),也有可能會(huì)對(duì)電纜好的部分造成不必要的損壞。
2.4 利用重合閘產(chǎn)生的暫態(tài)行波測(cè)距
這種測(cè)距方法是借助線路故障后,繼保動(dòng)作后重合閘動(dòng)作產(chǎn)生的暫態(tài)行波在測(cè)量點(diǎn)與故障點(diǎn)往返一次所需時(shí)間來(lái)測(cè)距。它可用于在線測(cè)量。由于電纜閃絡(luò)時(shí)繼保不一定會(huì)動(dòng)作,且不能反映瞬時(shí)故障,此法不再能適用。故此法可作為其它測(cè)距法(如A型、B型法)的補(bǔ)充來(lái)用。
2.5 利用線路故障開(kāi)斷暫態(tài)行波測(cè)距
此方法是利用測(cè)量點(diǎn)感受到的故障開(kāi)斷初始行波浪涌與其在故障點(diǎn)反射波之間的時(shí)延實(shí)現(xiàn)單端輸電線路故障測(cè)距。其優(yōu)點(diǎn)是不受對(duì)端不連續(xù)點(diǎn)反射波的影響,所用設(shè)備較少,且可以反射瞬時(shí)故障。但它也存在繼保不動(dòng)作,故不適用的問(wèn)題。在一定條件下此法還受對(duì)端故障開(kāi)斷行波的影響。另外,現(xiàn)有的行波故障測(cè)距裝置也只能記錄故障暫態(tài)行波及重合閘暫態(tài)行波。3.幾種行波測(cè)距法的比較
幾種行波測(cè)距方法都是通過(guò)測(cè)定行波在線路中傳播時(shí)間來(lái)確定故障點(diǎn)。相比較而言,A型,利用重合閘動(dòng)作產(chǎn)生的行波和利用斷路器動(dòng)作產(chǎn)生的行波進(jìn)行故障測(cè)距所用儀器最少,前端只用一個(gè)高采樣率采集器即可;而B(niǎo)型需要配備穩(wěn)定性很好的通信通道;而C型需要附加脈沖發(fā)生器。單從處理信息過(guò)程來(lái)看,A型則需要有效區(qū)分是從故障點(diǎn)反射來(lái)的行波還是對(duì)端母線反射來(lái)的行波,以及連于同一母線上的其它線路上傳播并透射到此線路上的行波;而B(niǎo)型由于利用的是故障點(diǎn)產(chǎn)生的第一個(gè)行波浪涌,較容易取得,且不存在上述問(wèn)題;C型利用的是故障點(diǎn)第一個(gè)反射波,也不存在這一問(wèn)題。從測(cè)量區(qū)域來(lái)說(shuō),當(dāng)故障點(diǎn)離脈沖發(fā)出點(diǎn)較近時(shí),C型存在一定的盲區(qū);A型先利用故障點(diǎn)反射波也存在一定的盲區(qū),但如果利用對(duì)端母線反射的行波或信號(hào)模量有望消除盲區(qū);B型不存在盲區(qū)問(wèn)題。各種類型的行波法都存在一個(gè)準(zhǔn)確測(cè)定行波到來(lái)時(shí)刻的問(wèn)題。另外,B型還存在一個(gè)線路兩端基準(zhǔn)時(shí)間要高度同步的問(wèn)題。行波信號(hào)源與故障發(fā)生時(shí)刻也有很大關(guān)系;在電壓過(guò)零附近故障時(shí),暫態(tài)行波十分微弱,此時(shí)A型和B型測(cè)距方法將失效;而C型,利用重合閘動(dòng)作產(chǎn)生的行波和利用斷路器動(dòng)作產(chǎn)生的測(cè)距將不受此限制。實(shí)際故障記錄表明,線路的絕大多數(shù)故障都發(fā)生在電壓峰值前約40°角以內(nèi),在電壓過(guò)零的故障是十分罕見(jiàn)的。另外,有望借助其它測(cè)距法(如阻抗法)消除此問(wèn)題。最后,各種行波法面臨的一個(gè)共同問(wèn)題是外界干擾問(wèn)題。其中由于C型要使用電力電纜載波通道,受通道技術(shù)條件限制,高壓脈沖信號(hào)的強(qiáng)度不能太高,因此故障點(diǎn)反射脈沖往往很難與干擾相區(qū)別,B型增加了通道線,抗干擾工作也相應(yīng)增加。
綜上所述,目前A型、B型、C型和利用重合閘產(chǎn)生的暫態(tài)行波測(cè)距法都有使用價(jià)值。A型中離線測(cè)距技術(shù)和C型測(cè)距法都已經(jīng)成熟,但仍需進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度和降低裝置的使用難度。在線測(cè)距法還有很大的發(fā)展空間,其中A型測(cè)距法有望在以后的開(kāi)發(fā)研制中唱主角。筆者認(rèn)為,為尋求開(kāi)發(fā)一套價(jià)格便宜、可靠性高且為在線實(shí)時(shí)測(cè)量的故障測(cè)距裝置,選用以A型行波測(cè)距法為主,其它有關(guān)測(cè)距為輔的測(cè)距方法較為適宜。4 結(jié)論
本文分析了近幾年發(fā)表的關(guān)于電力電纜行波測(cè)距方法的論文,得出以下結(jié)論:
。1)在電力電纜的故障測(cè)距中行波測(cè)距法確實(shí)有其優(yōu)于阻抗測(cè)距法的地方。隨著在線故障測(cè)距的開(kāi)發(fā)利用,行波法越來(lái)越顯示其優(yōu)越性。
。2)幾種行波測(cè)距法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著對(duì)電力電纜中行波產(chǎn)生與傳播特性研究的深入,A型行波測(cè)距法將占主導(dǎo)地位。
。3)A型行波測(cè)距法有其固有的缺陷,如故障發(fā)生在電壓過(guò)零點(diǎn)附近,很難測(cè)出故障點(diǎn)距離。這時(shí)需要運(yùn)用其他測(cè)距方法(如由重合閘產(chǎn)生的行波測(cè)距法)來(lái)補(bǔ)充。
