中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）05-0326-02
在大秦线10kV输电系统中，由于设备运行环境的影响，经常会出现短路的故障，而这些故障出现之后很难被查找出来，且大秦线10kV电力线路受地形、铁路牵引网、隧道等限制，导致线路故障查找存在更大难度。因此，在电路线路故障分析过程中，采用合适的措施对故障位置进行确定就显得十分重要了。
一、目前铁路人工故障定位的方式
目前铁路的人工故障定位的方式，首先是通过判断其保护归类，通过故障保护动作情况，来大致判断故障距离配电所的远近，然后是采用人工二分之一试送法多次开口试验进行检查。这方法存在定位时间长、开口多、故障查找难等诸多弊端。
二、电力线路故障点判定的理论分析
首先，突变行波传输速度以与线路的行波产生阻抗现象而出现的故障。在电力系统中一般的电缆行波阻抗都在10欧姆到100欧姆之间，而对于架空配电线路，其行波阻抗一般在300欧姆到500欧姆之间；其次，突变行波在电路和架空线路中的传播特性分析。在电缆和架空线路中，两者之间的波阻是不相同的，电缆和架空线路的连接处为不连续的波阻点，而行波这些不连续的波阻点中会出现反射和折射现象。如图1和图2所示，在mn线路的F点上发生了线路故障，而故障点产生的短暂态行波和电流行波以接近光速的速度向着输电线路两端进行传播，并且在电缆和架空线路之间的不连续波阻的地方发生了折射和反射现象。我们将行波第一次达到线路两端的的时间分别记为t1和t1′，则可以计算出故障点的距离m端的长度，其中l是整个线路的长度，故障点到m端的距离可以表示为：
DmF=（t1-t1′）v/2+l/2，而距离另一端的距离为DnF=（t1′- t1）v/2+l/2。
理论上，这种故障定位方式是不受中性点是否接地的限制，同时也不受到电缆和架空线路连接的控制，各个设备的运行方式也不受到影响。
三、10kv电力线路故障测距原理分析
基于上述研究的适合于大秦线10kV两路电源电力系统中性点不接地的电力线路的故障探测以及定位方式的研究，我们就其整个工作过程中原理进行分析。
1.整个设备构成
整个装置构成分为了传感器、处理储存器、网络、后台以及授时等五个部分，它们之间由相互的硬件进行连接，同时还有软件进行数据的传输和交换，各个部门具有相对的独立性和自主性。
2.行波信号
2.1行波测距原理分析
在现代电力系统中，行波测距主要包括了单端和双端测距原理，其中在单端测距原理中包括了A型、E型和F型，而在双端测距原理中包括了D型测距原理。但是在电力系统中应用比较广泛就是A型和D型。其中A型原理是利用线路一端测量到的故障暂态行波故障点与本端或者对端母线之间往返一次传播时间计算出故障点到本端或者对端母线之间的距离。而D型原理是利用了故障点到初始行波到达线路两边的时间差对故障点进行确定，E型测距原理主要是用断路器重合闸在故障点会产生暂态的行波，在测量点与故障点之间往返一次所需要的时间，从而能够计算出故障点，最后一种F型的测距原理主要是用断路器分闸在故障线路时产生的暂态行波在测量点到故障点之间往返一次所需要的时间，从而计算出故障的距离。
2.2行波信号的采集
线路故障装置是利用带电显示器来解决电力系统中行波测距装置中的行波信号的提取方法，其实际作用主要是保证线路故障测距装置的各项功能得以实现。对于行波频率为50赫兹的工频信号来说，高压带电显示装置的等效电容为高阻状态.在系统中，绝大多数的电压都释放到这个电容中。而在行波提取电路中大概只有不到5V的工频电压。当线路出现故障之后，往往会有高达200千赫兹到2兆赫兹的高频暂态信号以接近光速的时速从故障点出发，沿着线路一直传输到配电室的行波传感器位置上，这个过程中，由于电容对这个高频信号的低阻抗作用存在，当超过2兆赫兹的高频暂态信号容抗为不到50赫兹的工频信号时，其数量已经很少。绝大多数的高频行波信号被电阻所阻拦，实现了高频率到低频率的转变，也就实现了对行波信号的提取工作。所有在故障线路中，多数的高频信号主要是由电阻去分压，降低了频率，这个过程中实现了对高频信号的提取过程。
2.3行波信号连续储存单元
当突变量经过传感器之后，会将相应的信号采集到装置中，之后对信号的进行提取，在对信号进行处理过程中，应该仅对突变信号进行处理和放大，并掌握好触发的技术，在抗干扰和灵敏度两个方面寻找到最佳的平衡点，将传输过程中的误差降低到最小。
2.4启动行波信号的上送方案
为了保证突变信号超过阀值之后依然可以通过必要的途径对信号的来源进行追溯，就要求在处理线路故障问题时，不管有没有突变信号，都需要不间断的采集数据，并将采集到的数据及时的进行收集和储存。由于数据采集的数量非常大，所以一段时间之后，需要装置自动对前一段的记录进行相应的运算处理，需要长期保存的一定要保存，没有利用价值的舍弃，而需要上送到数据运算处理中心要对数据做出判断，然后自动上送，并对数据运算处理中心的请求积极的进行响应。
3.后台数据的处理
对故障进行定位过程中，装置需要收集故障两端测量到的故障行波达到两端的时间，然后对故障进行相应的计算。后台软件数据处理流程如图3所示。 四、10kv电力线路故障测距计算
基于上述原理的分析，我们针对10kV电力线路常见的几类故障进行分析计算。
1.两相短路接地故障
图4为故障测距系统，在故障过程中，如果是A接地，那么电压为Ua，电流的表达式为Ia=Ia+kIm0，Ilm为1.5（△Ia- Im0），如是B相接地，则是电压为Ub，Ib= Ib+kIm0，Ilm为1.5（△Ib- Im0）。如果是C相接地，则Ic= Ic+kIm0，Ilm为1.5（△Ic- Im0），如果是ABC、AB接地，AB相间电压为Ua-Ub，电流为Ia- Ib，电流变量为△Ia-△Ib，如果是BC接地，则BC间电压为Ub-Uc，电流为Ib- Ic，电流变量为△Ib-△Ic，如果是CA接地，CA间电压为Uc-Ua，电流为Ic- Ia，电流变量为△Ic-△Ia。
在取Uma=Ub+Uc，我们可以得出Ub+Uc=（Ib+Ic+ 2kIm0）pzL1+3 If0（Rf+Rg）=（Ib+Ic+ 2kIm0）pzL1+3 If0（Rf+2Rg）/DA0，由此可以看出，两相接地时，只需要取Uma=Ub+Uc，Ia=（Ib+ Ic +2kIm0），如下的零序测距方程依然成立：
P2-[（T1R- T3R/ T3X）TLX]p+（T2R -T2X* T3R/ T3X）=0。T1=Uma/ Ia zL1+1+ zN0/ zL0，T2=Uma/ Ia zL1（1+ zN0/ zL0），T3=3 Im0（zM0/ zL0+ zN0/ zL0+1）/ Uma/ Ia zL1。其中TiR和TiX分别为实部和虚部的。i=1，2，3……。
2.三相短路故障
计算三相短路故障，比较常用的方法就是采用标幺值计算。短路计算要恰到好处，互相分析计算，如图 6 所示。
首先，确定基准值，取Sd为100MVA，则Udl=Unav1。则Ud2=Unav2，而Id1= Ud1，而Id1= Ud2，计算电路中的电抗标幺值。这时SOC= UNIOC，X*=X =SD/SOC。架空线路的标幺值X*=X =XoLSDSD/U ，变压器的标幺值X=X=X=（Uk*100%）SD/SN，绘出等值电路图并化简电路，求出 k3点及其 k4点短路回路阻抗标幺值，根据计算电路图及其回路中个主要元件的电抗标幺值做出等值电路图，最后求得故障点电流大小。
结语
根据10kV电力线路的故障类型以及运行的特点分析，对电力线路故障测距技术的研究是完全可行的，接下来的工作就是通过大量的实践进行论证，逐步到精准的定位研究，保证这项技术在电力系统故障检修中广泛应用。
