隨著現(xiàn)代城市化建設(shè)的快速發(fā)展，可用土地資源日益緊張，而縱橫交錯(cuò)的架空線路占用了大量的可用空間，是阻礙城市化建設(shè)的主要因素之一。因而，用電纜網(wǎng)絡(luò)供電逐步取代架空線網(wǎng)絡(luò)供電成為現(xiàn)代城市化建設(shè)的必然趨勢(shì)。與架空線相比，電纜線具有輸電容量和可靠性高、應(yīng)用成本低、節(jié)省空間以及美化市容等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，在原有架空線網(wǎng)絡(luò)供電的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展為電纜―架空線混合線路供電。然而由于電纜的運(yùn)行環(huán)境惡劣、制造工藝不完善等因素，常常造成電纜絕緣水平下降，造成電纜接地故障。同樣，架空線也經(jīng)常由于絕緣子質(zhì)量不過關(guān)、惡劣的天氣以及人為外力的破壞等因素而發(fā)生故障。
當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí)，精確定位故障點(diǎn)不僅能夠減輕人工巡線的負(fù)擔(dān)，而且又能使線路快速恢復(fù)供電，減少停電引起的經(jīng)濟(jì)損失。隨著電纜―架空線混合輸電線路的廣泛應(yīng)用，如何精確定位故障點(diǎn)意義重大。本文介紹了各種混合故障測(cè)距方法，并介紹了各種方法的優(yōu)勢(shì)與不足，最后對(duì)各種方法的前景做了展望。
1、利用阻抗法進(jìn)行混合線路故障測(cè)距
利用阻抗法進(jìn)行混合故障測(cè)距的原理是先將某一側(cè)的線路參數(shù)歸算到另一側(cè)，在依據(jù)利用輸電線路發(fā)生故障時(shí)所搜集到的故障電壓與故障電流信息計(jì)算出線路阻抗，而輸電線路中阻抗是與其長(zhǎng)度成正比的，由此計(jì)算處測(cè)量點(diǎn)到故障點(diǎn)的距離，最后再進(jìn)行回代計(jì)算得出最終測(cè)距結(jié)果。該方法的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量的電氣量為工頻電壓與工頻電流，無需外加其他測(cè)量設(shè)備，方便簡(jiǎn)單，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，被廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)和故障錄波中。但阻抗法受系統(tǒng)阻抗、線路運(yùn)行方式以及過渡電阻等因素的影響較大，使得測(cè)距精度大大降低，雖然隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，微機(jī)式的繼電保護(hù)裝置能夠快速準(zhǔn)確的將輸電線路發(fā)生故障時(shí)的各種電氣量記錄下來，并進(jìn)行分析計(jì)算，提高了阻抗法的測(cè)距精度。但影響阻抗法測(cè)距精度的因素仍然不能很好的解決，而且由于線路之間參數(shù)的不同，需要進(jìn)行歸算，從而加大了測(cè)距誤差。故目前很少用阻抗法進(jìn)行混合線路故障測(cè)距。
2、利用行波法進(jìn)行混合線路故障測(cè)距
行波法可以劃分為單端法和雙端法，單端法是利用故障行波在母線某側(cè)測(cè)量裝置與故障點(diǎn)之間往返一次所用的時(shí)間差值來進(jìn)行測(cè)距計(jì)算，雙端法是利用故障行波到達(dá)母線兩側(cè)的時(shí)間差值來進(jìn)行測(cè)距計(jì)算。行波法的主要優(yōu)勢(shì)在于受輸電線路的運(yùn)行方式、過渡電阻、互感器變換誤差以及線路參數(shù)沿走廊分布不均勻等因素的影響比較小，測(cè)距的精度比較高，已在110Kv及以上輸電線路中得到廣泛的應(yīng)用，實(shí)際測(cè)距誤差可以的達(dá)到200m以內(nèi)。為了進(jìn)一步減小行波測(cè)距的誤差，一些學(xué)者提出了利用小波變換來確定暫態(tài)故障行波到達(dá)測(cè)距裝置的時(shí)刻。
首先，通過將混合輸電線路發(fā)生故障后故障行波首次都愛打母線兩側(cè)的時(shí)間差值與整定值進(jìn)行比較來確定故障發(fā)生區(qū)段，然后利用雙端行波測(cè)距原理來給出故障測(cè)距結(jié)果的公式。但線路兩側(cè)時(shí)間的準(zhǔn)確同步問題以及混合線路長(zhǎng)度誤差對(duì)測(cè)距精度的影響較大。仿真結(jié)果表明，測(cè)距誤差在1km以內(nèi)。在一定的基礎(chǔ)上，以在架空線與電纜的連接點(diǎn)處發(fā)生故障后，故障行波到達(dá)母線兩側(cè)的時(shí)間差值為基準(zhǔn)值；當(dāng)混合輸電線路故障發(fā)生時(shí)，通過所測(cè)得的故障初始行波到達(dá)母線兩側(cè)的時(shí)間差值與基準(zhǔn)值比較判斷故障發(fā)生區(qū)段，并由單端測(cè)距原理給出測(cè)距結(jié)果。消除了混線路兩側(cè)時(shí)間的準(zhǔn)確同步問題以及混合線路長(zhǎng)度誤差對(duì)測(cè)距精度的影響。Matlab仿真結(jié)果表明，測(cè)距誤差在200m以內(nèi)。在一定的基礎(chǔ)上對(duì)單端行波測(cè)距加以改進(jìn)，利用雙端原理根據(jù)混合線路故障初始行波到達(dá)兩端的時(shí)間差進(jìn)行故障區(qū)段的選擇，通過單端測(cè)距原理給出初步測(cè)距結(jié)果，結(jié)合故障初始行波到達(dá)線路兩側(cè)的時(shí)間差由單端原理給出準(zhǔn)確結(jié)果。使得測(cè)距的準(zhǔn)確性和可靠性得以提高。ATP仿真表明，測(cè)距誤差在200m以內(nèi)。基于時(shí)間中點(diǎn)的雙端行波故障測(cè)距算法，此算法只需知道線路的具體結(jié)構(gòu)及行波在各介質(zhì)中的波速度，就可以計(jì)算出行波在此段架空-電纜混合配電線路中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。該算法不僅解決了傳統(tǒng)雙端行波測(cè)距不適于波速不連續(xù)的架空-電纜混合配電線路的問題，而且也解決了多段電纜-架空線的測(cè)距問題。所提出的基于組合行波原理的高壓架空線_電纜混合線路故障測(cè)距方法是目前行波測(cè)距方法中，測(cè)距誤差較小，可靠性較高的的方法。而所提方法是在多段混合線路故障中應(yīng)用前景比較好的一種方法。
本文對(duì)現(xiàn)有的各種測(cè)距方法進(jìn)行了綜述，分析了各種方法的優(yōu)勢(shì)與不足，得到如下結(jié)論：利用行波法進(jìn)行混合線路故障測(cè)距較利用阻抗法進(jìn)行混合線路故障測(cè)距有較大的優(yōu)勢(shì)，在行波法中，基于組合行波原理的高壓架空線-電纜混合線路故障測(cè)距方法和基于時(shí)間中點(diǎn)的雙端行波故障測(cè)距算法具有較高的可行性和良好的應(yīng)用前景，應(yīng)進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
