基于行波的输电线路故障监测系统可监测的故障类型分析

基于行波的输电线路故障监测系统通过捕捉故障发生时产生的暂态行波信号，结合波形特征、传播特性及定位算法，能够实现对多种线路故障类型的快速识别与定位。该系统利用行波在故障点产生的电压电流突变特征，可有效覆盖电力系统中常见的短路故障、接地故障及部分特殊故障类型，为电网运维提供精准的故障诊断依据。

1. 短路故障类型
1.1 单相接地短路故障
单相接地短路是输电线路中常见的故障类型之一，通常由导线对杆塔放电、绝缘子击穿或树障等原因引起。当发生单相接地时，故障相电压瞬间降低，非故障相电压升高，故障点产生的行波信号具有明显的极性特征和能量突变。监测系统通过检测行波波头的起跳时刻、极性及能量分布，可快速判断故障相别，并结合行波传播时间计算故障位置。此类故障在中性点非有效接地系统中表现为间歇性电弧接地，行波信号呈现周期性衰减特征，系统可通过连续监测实现故障的持续跟踪。
1.2 两相短路故障
两相短路故障多发生于导线间绝缘破坏或异物搭接，故障时故障两相之间形成低阻抗通路，产生较大的短路电流。该类型故障产生的行波信号包含相间电压突变和电流冲击特征，行波波头的幅值和陡度显著高于单相故障。监测系统通过分析故障相行波的到达时间差和波形相关性，可区分相间短路与单相故障，其定位精度受线路参数对称性影响较小，适用于架空线路和电缆线路的故障监测。
1.3 三相短路故障
三相短路故障属于严重故障类型，通常由雷击、设备绝缘失效等导致三相导体同时短路。故障瞬间三相电压急剧下降，短路电流达到最大值，产生的行波信号能量强、波头陡峭，且三相行波具有同步性特征。监测系统可通过检测三相行波的同步起跳时刻及幅值对称性，快速识别此类故障，其定位结果不受相序影响，适用于需要紧急处理的严重故障场景。
2. 接地故障类型
2.1 永久性接地故障
永久性接地故障表现为故障点持续存在低阻抗通路，行波信号呈现单次强能量冲击后稳定衰减的特征。例如导线断线落地、绝缘子永久性击穿等故障，监测系统通过分析行波信号的衰减特性和反射波特征，可判断故障的永久性属性，并结合行波定位算法确定故障点位置，为故障隔离和修复提供依据。
2.2 间歇性接地故障
间歇性接地故障常发生于潮湿、覆冰等环境下，故障点接触电阻随时间变化呈现周期性通断特征，行波信号表现为间歇性脉冲波形。监测系统通过捕捉多次脉冲行波的时间间隔和幅值变化规律，可识别故障的间歇性特征，并利用多次故障行波的定位结果进行融合分析，提高故障位置的可信度。此类故障在农网和山区线路中较为常见，系统的动态监测能力可有效避免传统保护装置的误动或拒动。