一、引言

電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，同時又是其它產(chǎn)業(yè)能夠穩(wěn)定發(fā)展的保證[1]。因此，保證電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性是國民經(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，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，如在中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，由于接地電流小，所以在故障點造成的損害小，當(dāng)保護(hù)切除這一故障后，故障點有時很難查找，但這一故障點由于絕緣已經(jīng)發(fā)生變化，相對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。故障測距又稱為故障定位，對于輸電線路來說，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)確地測定出故障點的位置。

如何快速、地實現(xiàn)線路故障點的確定是故障測距的基本任務(wù)，是電力系統(tǒng)領(lǐng)域的一個重要研究課題。長期以來，由于故障測距精度偏低，不僅影響了故障線路供電恢復(fù)時間，也給線路運行維護(hù)人員查線帶來了沉重負(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距算法，提高線路測距精度，有利于提高電力生產(chǎn)部門的社會經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的現(xiàn)實意義。

二、國內(nèi)外測距方法的研究和發(fā)展

由于電纜對系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行的影響非常重大，從電纜開始應(yīng)用，無論在國內(nèi)還是在國外人們就已投入了大量的工作來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)展分為三個階段：（1）直接測試階段，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量故障點到測試點的距離。（2）模擬存儲技術(shù)測試階段，在七十年代，高壓模擬存儲示波器技術(shù)的成熟帶動了電纜故障定位技術(shù)的發(fā)展，行波理論運用在測試中，高阻故障的測試更加快速，使得電纜故障檢測手段大大地向前邁進(jìn)了一步。（3）數(shù)字技術(shù)測試階段，八十年代后期，在Biomation發(fā)明的數(shù)字化瞬態(tài)波形測量儀的基礎(chǔ)上，電纜故障定位方法產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，對模擬信號進(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)過數(shù)字化濾波處理，對電纜中傳播的電壓電流行波可以進(jìn)行詳細(xì)分析，這樣對電纜故障的性質(zhì)有較全面的了解，而且電纜故障點的定位測量可以達(dá)到相當(dāng)高的精度，這也是目前電纜故障檢測領(lǐng)域內(nèi)主流產(chǎn)品采用的主要方法。

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

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

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

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

（3）功能強(qiáng)勁的檢測系統(tǒng)。這一類設(shè)備大多由前臺檢測、數(shù)據(jù)傳輸、后臺控制處理等部分構(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。系統(tǒng)有檢測控制中心、數(shù)據(jù)采集器單元DSA-800、傳感器系統(tǒng)、全自動電子干燥系統(tǒng)、電子流量配氣單元五部分組成。它通過數(shù)據(jù)傳輸、定時檢測、自動檢測、實時操作等基本操作，可完成電纜氣壓值的測定、估測電纜漏氣點等檢測功能，并警告維護(hù)人員，而且在建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫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。

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