輸電線路故障類型及診斷方法分析概述1.1常見輸電線路故障輸電線路是電力系統(tǒng)電能傳輸?shù)耐ǖ?，由于大多?shù)輸電線路大多直接暴露在毫無遮擋的空氣中，受外界環(huán)境影響較大。輸電線路常見的故障類型主要包含以下幾類：(1)高阻故障：近年來，隨著全球溫度的升高和各種極端天氣的發(fā)生，線路老化速度逐漸加快；另一方面，人為因素如人為故意損壞線路、外力撞擊等不可預測事件也嚴重威脅著輸電線路的安全運行。當輸電線路由于外力原因和外界環(huán)境影響突然斷裂，接觸到周圍高阻抗物體時，往往會導致輸電線路發(fā)生高阻故障。在故障發(fā)生后，此時的電流水平低于短路故障檢測的電流水平，往往會給輸電線路的工作狀態(tài)在線監(jiān)控和故障識別帶來挑戰(zhàn)與困難。如果不能及時識別并切除故障，可能會誘發(fā)火災等更嚴重故障，進一步擴大電力系統(tǒng)故障的范圍，帶來更大的經(jīng)濟損失。(2)單相接地故障：相較于高阻故障，單相接地故障在電力系統(tǒng)中發(fā)生的比例和頻率更高。單相接地故障往往發(fā)生在潮濕、陰雨天氣下。導致單相接地故障的原因有很多，最常見的誘因包括絕緣子擊穿、單相短線和高大樹木接觸等。電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時往往伴隨著過電壓的產生，這不僅僅對用戶的正常用電造成影響，對于用電負荷的安全也造成了極大的危害，甚至引起相間短路，燒壞電氣設備。(3)其他間歇性故障：此類故障包含由于線路覆冰、污閃、鳥害和雷擊事件引發(fā)的故障，此類故障具有隨機性、不可預測性的特點。間歇性故障發(fā)生時，往往伴隨著間歇性放電現(xiàn)象，在放電過程中往往會產生弧光。此外，間歇性故障的持續(xù)時間不固定，少則幾秒，多則幾小時。近年來，隨著新型材料、無人機以及驅鳥機器人等技術的投入使用，此類故障的比例和影響范圍也在逐漸降低。1.2輸電線路故障診斷方法輸電線路故障診斷主要依靠電力系統(tǒng)中安裝的測量裝置反饋的監(jiān)控信息。根據(jù)使用數(shù)據(jù)的類型、輸電線路運行狀態(tài)和監(jiān)控方式進行分類，輸電線路故障診斷方法可以分為單端測距法和雙端測距法、在線測距和離線測距[46]-[47]等。下面就對常用的輸電線路故障診斷方法進行理論和優(yōu)缺點進行詳細的分析。(1)行波定位方法顧名思義，行波測距方法就是通過計算故障后行波在線路中傳播的時間，結合行波的傳播速度，來確定故障地點。準確的記錄故障行波到達首、末端的時間至關重要。以雙端行波測距為例，現(xiàn)如今，一般采用電網(wǎng)中安裝的GPS作為行波法的同步時間單元，可以準確的獲得高精度、時間尺度在微秒級的脈沖響應。在分析行波的動態(tài)特性時，一般重點關注的是線路的傳播系數(shù)和線路的波阻抗。波阻抗的一般表達式包含幅值和相位兩個關鍵因素，如式(2-1)所示：(2-1)(2-2)(2-3)上式中的，R0、L0、G0、C0均為單位長度線路的參數(shù)，類似的，線路的傳播系數(shù)也可以用復數(shù)形式表達為式(2-4)：(2-4)在行波傳輸過程中，由于線路參數(shù)并不是均勻分布的，因此不可避免的會產生折反射現(xiàn)象，相關的運動過程可以用折、反射系數(shù)刻畫，具體計算公式如式(2-7)所示：(2-5)(2-6)其中，分別表示性比的折射和反射系數(shù)，下標u和i分別表示電壓和電流。由波傳遞的物理過程和相關系數(shù)可以推出時差即故障點反射波和折射波到達行波檢測端的時間差、波速與故障距離間的計算公式(2-7)：(2-7)該方法原理簡單，適用范圍廣，但是過度依賴于GPS，考慮到行波的傳播速度極快，如果GPS接收機出現(xiàn)時間偏差或時鐘跳變的故障，則會導致最終的線路故障診斷結果出現(xiàn)極大偏差。另一方面，行波在輸電線路上傳播的速度并不固定，還會受到外界環(huán)境如導線絕緣老化程度、導電率和溫度等因素的影響，因此該方法精度較差。(2)故障分析法同理可得，故障分析法也可以分為單端量故障分析法和雙端量故障分析法。以雙端量故障分析法為例，通過GPS技術同步采集的線路兩端的電壓和電流向量，通過公式推導可以直接得到關