如何在输电线路中测量故障距离

 根据原理的不同，输电线路故障测距的主要方法分为三类：故障录波分析法、阻抗法、和行波法。

1.故障录波分析法

故障录波分析法利用故障时记录得到的各种电气量，事后由技术人员进行综合分析，得到故障位置。随着计算机技术和人工智能技术的发展，故障录波分析法可以通过自动化设备快速完成。但该方法会受到系统阻抗和故障点过渡阻抗的影响，而导致故障测距精度的下降。

2.阻抗法

阻抗法建立在工频电气量的基础上，通过建立电压平衡方程，利用数值分析方法求解得到故障点和测量点之间的电抗，由此可以推出故障的大致位置。根据所使用电气量的不同，阻抗法分为单端法和双端法两种。

对于单端法，简单来说可以归结为迭代法和解二次方程法。迭代法可能出现伪根，也有可能不收敛。解二次方程法虽然在原理和实质上都比迭代法优越，但仍然有伪根问题。此外，在实际应用中单端阻抗法的精度不高，特别容易受到故障点过渡电阻、对侧系统阻抗、负荷电流的影响。同时由于在计算过程中，算法往往是建立在一个或者几个假设的基础之上，而这些假设常常与实际情况不一致，所以单端阻抗法存在无法消除的原理性误差。但单端法也有其显著优点：原理简单、易于实用、设备投入低、不需要额外的通讯设备。

双端法利用线路两端的电气信息量进行故障测距，以从原理上消除过渡电阻的影响。通常双端法可以利用线路两端电流或两端电流、一端电压进行测距，也可以利用两端电压和电流进行故障测距。理论上双端法不受故障类型和故障点过渡电阻的影响，有其优越性。特别是近年来GPS设备和光纤设备的使用，为双端阻抗法的发展提供了技术上的保障。双端法的缺点在于：计算量大、设备投资大、需要额外的同步和通讯设备。

3 行波法

行波法利用的原理是当输电线路发生故障时，将会产生向线路两端以接近光速传播的电流和电压行波。通过分析故障行波包含的故障点信息，就可以计算出故障发生的位置。

根据使用行波量的不同，行波测距原理分为A型、B型和C型三种：

A型原理利用故障发生时产生的初始行波与该行波在故障点的反射波到达测量装置的时间差来进行故障测距；

B型原理利用故障发生时产生的初始行波分别到达线路两端测量装置的时间差来进行故障测距；

C型原理利用故障发生后，在线路一段施加一个高频或者直流脉冲，根据这个脉冲在故障点和测量装置之间往返的时间差来进行故障测距。

这其中，A和C型行波测距方法是单端法，B型行波测距方法是双端法，需要双端信息同步。对于永久性故障，以上三种方法都有很好的适用性，而对于瞬时故障，A、B型方法可以比较准确地工作。行波法不受故障类型和过渡电阻的影响，在理论上有其优越性。

在早期的故障测距方法的研究中，行波法受到了广大电力科研人员的重视。1946年C型故障定位装置首先在加拿大通过测试；1947年A型装置在美国投入运行；1948年B型装置在日本投入运行。但由于受当时技术条件的限制，早期研制的行波测距装置，结构复杂、可靠性差、投资大，因此并没有得到大面积的推广应用。

输电线路发生故障后，将产生由故障点向线路两端母线传递的暂态行波，包括电压和电流行波，这其中包含着丰富的故障信息。根据暂态行波在传递过程中波速不变的原理，二十世纪五十年代开始就有科学家提出了利用暂态行波进行故障测距的理论。六、七十年代以来，随着行波传输理论研究的深入，相模变换、参数频变、暂态数值计算等方面的新突破，输电线路暂态行波故障测距理论得到了新的发展。特别是近年来随着电子技术和计算机技术的发展，高速采样芯片的应用，行波故障测距显示了巨大的优越性。