隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展，輸電線路在原有電纜、架空輸電線路的基礎(chǔ)上發(fā)展了電纜架空線混合輸電線路，且應(yīng)用越來越廣泛。超高壓電纜架空線混合線路能跨越大水道、海峽，可直接向大城市和工業(yè)區(qū)中心供電。同時(shí)，電纜空線混合線路還應(yīng)用于中性點(diǎn)不直接接地的小電流輸電系統(tǒng)中，如鐵路信號(hào)電源供電系統(tǒng)。但由于制造上的瑕疵或經(jīng)過一段時(shí)間的使用，電纜的絕緣水平會(huì)下降，從而會(huì)引起電纜發(fā)生接地故障，同樣，架空線也會(huì)發(fā)生類似故障。輸電線路發(fā)生故障時(shí)，準(zhǔn)確的故障定位一方面能減輕巡線負(fù)擔(dān)，另一方面又能加快線路恢復(fù)供電，減少因停電造成的經(jīng)濟(jì)損失。隨著電纜架空線的廣泛應(yīng)用，其精確故障定位具有越來越重要的意義。

1 輸電線路的電纜故障測距方法

　　輸電線路的故障類型主要有：單相接地故障、相間短路故障、兩相短路接地故障、三相短路故障。其中單相接地故障的幾率最大（占80%左右），本文以單相接地故障為例進(jìn)行說明。

　　長期以來，輸電線路故障測距技術(shù)受到了廣泛關(guān)注，尤其是20世紀(jì)70年代以來，隨著計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，基于微機(jī)和微處理器的電纜故障測距算法成為國內(nèi)外繼電保護(hù)工作者的研究熱點(diǎn)之一。

　　2 電纜-架空線混合線路故障測距方法

　　2.1 概述

　　國內(nèi)外對于單獨(dú)的電纜和架空線故障定位方法研究很多，已提出了多種故障定位原理和算法，但對2種線路的混合系統(tǒng)研究較少。電纜架空線混合線路的模式對阻抗法來說不再是均勻傳輸線的模式;對行波法來說存在波阻抗差異較大而導(dǎo)致的波速不一致等問題。以下介紹針對混合線路特點(diǎn)的故障測距方法。 

2.2 基于分布參數(shù)模型的區(qū)段故障定位法

　　一個(gè)簡單的兩端電源系統(tǒng)，當(dāng)線路在一點(diǎn)發(fā)生接地故障時(shí)，運(yùn)用對稱分量法和線性疊加原理將故障網(wǎng)絡(luò)分解為故障前正常網(wǎng)絡(luò)和故障后附加正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)。對于三相對稱故障，不存在負(fù)序和零序網(wǎng);對于不對稱非接地故障，不存在零序網(wǎng)。

　　2.3 基于波速度歸一算法的雙端行波測距法

　　2.3.1 波速度歸一算法

　　行波測距算法的關(guān)鍵是行波波頭的準(zhǔn)確辯識(shí)和行波傳播速度的確定。混合線路中的波速度明顯不連續(xù)成為該方法在系統(tǒng)中應(yīng)用的瓶頸，利用波速度歸一算法能很好地解決這一問題。設(shè)行波在架空線中的傳播速度為v，在電纜段中傳播速度為v'，以架空線的波速度v為基準(zhǔn)將電纜長度進(jìn)行折算，對長度為l的電纜折算后的長度為vl/v'，波速度歸一化后的線路中行波傳播速度為架空線的波速度v。對波速度歸一化后的線路應(yīng)用式可得到故障點(diǎn)在歸一化后的線路中的位置，再折算到原來的實(shí)際線路，可消除波速不連續(xù)帶來的影響。

　　2.3.2 基于波速度歸一算法

　　雙端行波測距由于架空線和電纜交替頻繁，使得線路中行波的折反射非常復(fù)雜。理論分析和大量的仿真實(shí)驗(yàn)表明，對這種線路采用不加信號(hào)源的單端測距法很難鑒別出故障點(diǎn)反射的行波波頭，從而使測距精度受到很大影響。

　　2.4 三相母線外加同一電壓脈沖式單端行波測距法 

2.4.1 基本原理

　　系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，待系統(tǒng)重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，在測量端三相母線上同時(shí)加同一電壓脈沖，并對采集到的行波進(jìn)行karrenbauer變換，利用線模行波進(jìn)行測距。

　　由于三相線路基本對稱，當(dāng)在母線端同時(shí)加上同一電壓脈沖時(shí)，相當(dāng)于在線路中加上一個(gè)純粹的零序分量，即地模分量，因此，在線路的線模回路中相當(dāng)于沒有外加電源，在三相上同時(shí)加電壓脈沖引起的暫態(tài)行波完全沿著地模通路向前傳播。三相線路上各行波到達(dá)故障點(diǎn)前是同幅同相的，而線模行波在地模行波到達(dá)故障點(diǎn)前一直為零，這樣就可消除波阻抗不連續(xù)的影響，即在地模行波傳到故障點(diǎn)之前，無論經(jīng)過多少個(gè)架空線和電纜的換接點(diǎn)，所引起的線模行波一直為零。

　　2.4.2 等效波速度和波速度歸一算法

　　通過上面的策略可以正確提取故障點(diǎn)的反射波頭，但還不能完成測距，這是因?yàn)闇y距的另一個(gè)關(guān)鍵因素即波速度在這種頻繁交替換接的線路中不是單一的，必須找出相應(yīng)的策略才能最終完成測距。由行波在線路中的傳播物理過程可得到如下結(jié)論：三相線路外加同一電壓脈沖后，所加的電壓脈沖以波的形式沿線路向?qū)Χ藗鞑ァ?

　　電纜架空線混合線路是一種比較新穎的電纜故障測距研究對象，由于電纜線路的參數(shù)和架空線路的參數(shù)存在較大差距，使得許多已有的基于線路均勻參數(shù)的故障測距方法受到了挑戰(zhàn)。本文對幾種已有的混合線路故障測距方法進(jìn)行了綜述，對各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較，得出如下結(jié)論：針對電纜架空線混合線路的電纜故障測距，基于波速度歸一法的雙端行波測距法具有較高的可行性，應(yīng)進(jìn)一步推廣使用。