智能电网行波故障测距系统的应用方法探讨

穆杉

摘要：故障测距系统的构成部分主要有两种，第一种为终端装置，第二种为主站。随着电力电子技术的快速发展，在电网建设中也融入了智能化技术，基于智能电网的构建也相应的产生了智能变电站，在变电站内部的故障测距系统终端装置中使用了不同的采样方式，并利用不同的装置解决了以往的通讯问题。本文分析了智能电网和传统故障测距系统之间存在的差异，探讨了在测距主站中如何保障测距系统可靠运行的有效措施，并提出了可以对故障进行智能化分析的系统，提高了电网故障的诊断效率。

关键词：智能电网;行波故障;测距系统;应用方法

行波故障测距系统是使用极其广泛的一种系统，和传统的阻抗测距法相比，具有准确度高、可靠性高的优势，特别是在辽宁等地区已然形成了完善的测距系统。智能电网建设速度的不断提高，使得智能电网的规划和建设范围都有所扩大，因此为了保证稳定供电和人们生活的正常运行，就必须要在电力系统发生故障之后，在最短时间内完成供电恢复。在这种情况下传统的测距方法体现了极大的劣势，必须要根据智能电网的特点设计符合实际故障检测需求的测距系统。

一、传统测距系统存在问题

第一，传统的测距方法在信号接入方式方面存在着落后的现象。目前很多变电站内的测距终端装置无法和电子式的互感器信号相匹配，导致二者无法进行连接[1]。并且在采样的过程中需要把信号电缆放置于控制室的内部，才能够开展集中式采样工作，降低了采样的效率，也无法满足智能化变电站对技术的要求。第二，无法完成高效的信息共享。在传统的测距系统中会通过各种协议将测距结果上传，但是测距系统的录波数据无法向其他不同的装置或者系统进行数据传输，相应的也无法从其他装置中或者系统中获取数据。第三，没有对电网的整体数据和信息进行有效的利用。传统的测距系统只会考虑到在输电线路左右两侧的数据，因此导致算法无法对电网整体的数据进行合理的应用，导致系统运行的可靠性受到影响，也缩小了系统的使用范围。

二、智能电网故障测距系统构成

在智能电网下故障测距系统仍然是以原有系统为基础进行构建的[2]。测距终端装置主要负责的工作内容是采集电力系统或者电网在运行过程中产生的数据，并通过设定好的方式和途径发送到相应的位置。测距主站则是负责对数据和信息进行计算和分析，并对外进行信息发布。测距主站具有就地配置的特點，但是为了减轻后期主站维修和管理的工作压力和难度会选择在远方进行测距主站的配置。如果故障测距系统均选择就地配置的时候则会将其组合后的结构统一称之为测距装置。

三、智能电网行波故障测距系统的应用

（一）故障测距装置

1.装置结构以及信号接入

为了保障输电线路的稳定运行，需要对输电线路所遇到的故障进行及时处理，因此需要对测距系统进行不断的完善，保证可以在短时间内寻找到发生故障的位置[3]。智能电网的变电站通过分层分布的方式来设计装置的整体结构，根据功能不同的特点分为设备层和间隔层两种设备。且智能变电站的测距装置会根据本身所携带的数据完成单元采集工作，达到了就地采样的效果，在此之后可以利用合并单元使其达到时间同步。在完成同步工作后利用光纤将数据传输给测距主站，主站对数据实施后续的一系列处理，只需要通过网络即可完成，不需要再次铺设其他的电缆装置。在测距装置中负责信号采样的结构频率可以达到500kHz之上，相对于传统的装置而言频率大幅度提升，因此在实际的施工过程中会利用自定义协议完成数据传输工作。传统和智能变电站中的合并单元存在着较大的差异，需要通过文件来达到数据共享的效果。信号接入方式的选择需要建立在传感原理以及采集器安装手段之上，整体结构仍然为分布式。

2.IEC61850标准通信

在故障测距系统的通信装置设置过程中，会设置站内以及站间共两个部分的通信装置，其中站内通信的建设是与传统故障测距系统有明显差异的一部分[4]。智能变电中测距装置利用以IEC61850为标准的MMS通信模式，可以将测距装置的信息进行上传到不同的平台之中。GOOSE是能够及时采集到不同开关情况数据的通信部分，需要建立在准确的建模以及标准通信的完成。建模过程中需要注意的两大要点分别为：（1）设计服务模型，要想实现IED所具有的通信功能，必须要保证GOOSE的通信服务以及定制组操作等其他通信服务的落实。定制组操作、报告控制功能以及日志功能是必不可少的重要功能，其余的功能可以在现场进行配置。（2）明确具体的逻辑节点，要求在逻辑设备的内部必须要含有三个种类的 逻辑节点。明确数据对象时可以结合具体的工程情况对数据对象进行自由化的配置。在实现标准通信时需要先将日志进行初始化、内存进行初始化、底层通信功能进行初始化，之后对有关文件进行解析，结合所生成的对象空间完成通信服务。

（二）故障测距系统主站

主站具有信息共享的特点，可以使用暂态电气量的手段达到对故障实施初步诊断的效果，并且还可以从中提取出发生故障的主要原因[5]。主站可以对一定区域范围内的终端数据进行调用，能够保证电网可以利用自适应的方式完成参数修正。测距主站的应用包括三个要点：（1）故障分析系统，即对故障的出现原因进行分析，根据具体的电流波形进行判定，常见的原因包括雷电击穿、短路、短线或者站内设备损坏等。（2）故障定位系统，能够及时寻找到发生故障的区域，但是测距终端装置的应用效果、GPS时差会影响到定位系统的工作效果，随着智能电网快速建设，这种因素所产生的影响也持续提升。（3）能够做到对线路长度进行自主适应的测距方法。在实际电路系统运行的过程中，经常会由于线路长度错误而影响到测距的精度，可以利用区域电网对线路的实际长度进行核对和检验，或者选择单端测距法也可核对出正确的线路长度。未来集成化技术将会在智能电网中有着更多的应用，因此之后电力行业会选择建设统一式的测距主站，对于电力行业的健康发展和电力系统运行稳定性的提高均有重要意义[6]。

结束语：

行波故障测距系统目前已然成为了一种较为成熟的故障检测技术，在电力系统的故障检测工作中占有较大的比重。近年来，电力行业纷纷引进各种自动化技术以及新型的通信技术，为测距系统的快速发展和进步提供了重要的数据支持。目前在智能电网的变电站内部会选择分层分布的方式来组织测距终端装置的结构，并且也利用这种方式进行集中采样工作，可以和电子式的互感器进行连接。测距系统的终端装置通信水平也大幅度提高，可以满足IEC61850所提出的标准和要求。

参考文献：

[1]薛士敏，刘冲，刘存甲，等.直流配网下基于线性方程组系数逆矩阵范数估计的单端测距原理[J].中国电机工程学报，2020，40（05）：1443-1453.

[2]薛士敏，刘存甲，李蒸，等.基于控保协同的环形直流微网单端测距保护技术[J].电力系统自动化，2020，44（05）：122-129+269-274.

[3]卜威，王韬，普凯.电力电缆故障诊断技术在智能电网中的应用研究[J].机电信息，2019（17）：23+25.

[4]张璇，王敬华，刘国栋，等.基于行波法的铁路自闭/贯通线路故障测距技术[J].国网技术学院学报，2017，20（04）：11-14+41.

[5]李斌，张纪航，刘海金，等.基于波形相似度分析的直流输电线路故障测距[J].电力自动化设备，2019，39（09）：27-32+53.

[6]薛士敏，陆俊弛，刘冲，等.基于虚拟线路阻抗的MMC-HVDC输电系统单端故障测距方法[J].电网技术，2019，43（08）：2868-2875.