一、引言

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)又是其它產(chǎn)業(yè)能夠穩(wěn)定發(fā)展的保證[1]。因此，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性是國(guó)民經(jīng)濟(jì)能否穩(wěn)定快速發(fā)展的關(guān)鍵。輸電線路擔(dān)負(fù)著傳送電能的重要任務(wù)，是電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)命脈，其故障直接威脅到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

電力系統(tǒng)輸電線路上經(jīng)常發(fā)生各種故障。在故障點(diǎn)，有些故障現(xiàn)象比較明顯容易辨認(rèn)，有些故障現(xiàn)象則不太明顯，如在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于接地電流小，所以在故障點(diǎn)造成的損害小，當(dāng)保護(hù)切除這一故障后，故障點(diǎn)有時(shí)很難查找，但這一故障點(diǎn)由于絕緣已經(jīng)發(fā)生變化，相對(duì)整條線路而言比較薄弱，所以很可能是下一次故障的發(fā)生地，因此，仍然需要盡快找到其位置。故障測(cè)距又稱為故障定位，對(duì)于輸電線路來(lái)說(shuō)，是指在線路發(fā)生故障以后，根據(jù)不同的故障特征，迅速準(zhǔn)確地測(cè)定出故障點(diǎn)的位置。

如何快速、地實(shí)現(xiàn)線路故障點(diǎn)的確定是故障測(cè)距的基本任務(wù)，是電力系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。長(zhǎng)期以來(lái)，由于故障測(cè)距精度偏低，不僅影響了故障線路供電恢復(fù)時(shí)間，也給線路運(yùn)行維護(hù)人員查線帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)。因此，充分利用科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展，研究探討輸電線路的故障測(cè)距算法，提高線路測(cè)距精度，有利于提高電力生產(chǎn)部門的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、國(guó)內(nèi)外測(cè)距方法的研究和發(fā)展

由于電纜對(duì)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響非常重大，從電纜開(kāi)始應(yīng)用，無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外人們就已投入了大量的工作來(lái)研究電纜故障定位方法，隨著電纜應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，電纜故障的性質(zhì)的變化，電纜故障定位方法也不斷地發(fā)展，可以說(shuō)這是一門經(jīng)典而又全新的技術(shù)。

從定位技術(shù)看：可以把電纜故障定位方法的發(fā)展分為三個(gè)階段：（1）直接測(cè)試階段，在六十年代及以前，工程技術(shù)人員普遍采用電橋法直接測(cè)量故障點(diǎn)到測(cè)試點(diǎn)的距離。（2）模擬存儲(chǔ)技術(shù)測(cè)試階段，在七十年代，高壓模擬存儲(chǔ)示波器技術(shù)的成熟帶動(dòng)了電纜故障定位技術(shù)的發(fā)展，行波理論運(yùn)用在測(cè)試中，高阻故障的測(cè)試更加快速，使得電纜故障檢測(cè)手段大大地向前邁進(jìn)了一步。（3）數(shù)字技術(shù)測(cè)試階段，八十年代后期，在Biomation發(fā)明的數(shù)字化瞬態(tài)波形測(cè)量?jī)x的基礎(chǔ)上，電纜故障定位方法產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，波形數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)字化濾波處理，對(duì)電纜中傳播的電壓電流行波可以進(jìn)行詳細(xì)分析，這樣對(duì)電纜故障的性質(zhì)有較全面的了解，而且電纜故障點(diǎn)的定位測(cè)量可以達(dá)到相當(dāng)高的精度，這也是目前電纜故障檢測(cè)領(lǐng)域內(nèi)主流產(chǎn)品采用的主要方法。

近年來(lái)，還有許多新穎的測(cè)距方法被提出，如優(yōu)化方法、卡爾曼濾波技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、概率和統(tǒng)計(jì)決策、模糊理論和光纖測(cè)距等方法[2]，目前多處于研究階段。

電纜的故障是很復(fù)雜的，目前還沒(méi)有一種的儀器可以檢測(cè)所有的故障。按其主要功能可分為以下幾類：

（1）簡(jiǎn)單便攜式檢測(cè)設(shè)備。這類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一，是較早期的產(chǎn)品。國(guó)外的T510便攜式電纜故障遙測(cè)儀就屬于這類產(chǎn)品，它采用脈沖反射法，由電池驅(qū)動(dòng)，正常使用3個(gè)月，工作距離為3km，精度為1.6%。

（2）有一定附加功能的檢測(cè)設(shè)備。這類產(chǎn)品可以對(duì)檢測(cè)資料進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，并有一定的附加功能。

（3）功能強(qiáng)勁的檢測(cè)系統(tǒng)。這一類設(shè)備大多由前臺(tái)檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸、后臺(tái)控制處理等部分構(gòu)成。具有狀態(tài)資料的采集、傳輸、處理的功能。意大利的尼考特拉（NlCOTRA）電纜監(jiān)控系統(tǒng)屬于這類設(shè)備，它是近幾年才引進(jìn)我國(guó)的電信市話維護(hù)的高技術(shù)設(shè)備，主要用于充氣電纜的檢測(cè)。系統(tǒng)有檢測(cè)控制中心、數(shù)據(jù)采集器單元DSA-800、傳感器系統(tǒng)、全自動(dòng)電子干燥系統(tǒng)、電子流量配氣單元五部分組成。它通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸、定時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)操作等基本操作，可完成電纜氣壓值的測(cè)定、估測(cè)電纜漏氣點(diǎn)等檢測(cè)功能，并警告維護(hù)人員，而且在建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中可存有線路的技術(shù)資料和維修檔案，大地方便了維護(hù)人員和工程技術(shù)人員對(duì)線路的維護(hù)和改造。這套系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的充氣維護(hù)模式，有效地提高了線路設(shè)備的維護(hù)質(zhì)量和管理水平。

可見(jiàn)隨著技術(shù)不斷提高，測(cè)距的精度和實(shí)用性也在不斷的提高[3]。但行波測(cè)距法還是存在無(wú)方向性、出口短路有死區(qū)、硬件造價(jià)高等問(wèn)題。由于故障的復(fù)雜性，現(xiàn)行設(shè)備不能針對(duì)所有的類型的故障，而且存在測(cè)量精度和造價(jià)的矛盾。