一、引言

隨著電力系統的快速發展，電網結構日益復雜，電纜與架空線路混合連接的情況越來越普遍。這種混合線路結合了電纜線路占地少、受環境影響小和架空線路成本低、維護方便的優點，但也給故障定位帶來了挑戰。行波故障定位技術作為一種高精度的故障定位方法，在純電纜或純架空線路中已得到廣泛應用。然而，在電纜-架空混合線路中，由于線路參數的突變和行波傳播特性的變化，行波故障定位裝置的定位精度往往受到影響。

二、電纜-架空混合線路的結構與行波傳播特性

（一）結構特點

電纜-架空混合線路通常由一段或多段電纜線路與架空線路通過連接設備（如開關、變壓器等）串聯組成。電纜線路采用絕緣介質包裹導體，具有分布電容大、波阻抗小的特點；架空線路則暴露在空氣中，分布電感較大，波阻抗相對較高。這種結構上的差異導致行波在兩種線路中傳播時，其波速、衰減和反射特性均有所不同。

（二）行波傳播特性

行波在均勻線路中傳播時，其波速和波阻抗保持不變。但在電纜-架空混合線路中，當行波從一種線路進入另一種線路時，由于波阻抗的突變，會發生反射和折射現象。反射系數和折射系數可由公式計算得出，反射系數r= (Z2- Z1)/(Z2+ Z1)，折射系數t= 2Z2/(Z2+ Z1)，其中 Z1和 Z2分別為兩種線路的波阻抗。此外，電纜線路的波速約為 1.5×108m/s，架空線路的波速約為 3×108m/s，波速的差異也會影響行波到達檢測點的時間。

三、影響行波故障定位精度的主要因素

（一）波阻抗不連續引起的反射干擾

在電纜-架空混合線路的連接點處，波阻抗的突變會導致故障行波產生多次反射和折射。這些反射波與初始行波、故障點反射波相互疊加，使得檢測到的行波波頭變得模糊，難以準確識別初始行波和故障點反射波的到達時刻。例如，當故障發生在架空線路段時，故障行波會先向兩側傳播，在電纜-架空連接點處發生反射，反射波可能會被誤認為是故障點的反射波，從而導致定位誤差。

（二）波速差異導致的時間計算誤差

行波故障定位裝置通常根據行波傳播時間和波速來計算故障距離。在混合線路中，由于電纜和架空線路的波速不同，若裝置仍采用單一的波速進行計算，會引入較大誤差。例如，當故障點位于電纜段時，若按架空線路的波速計算，得到的故障距離會遠大于實際距離；反之，當故障點位于架空線路段時，按電纜波速計算則會導致距離偏小。此外，波速還會受線路參數（如溫度、濕度、土壤特性等）的影響而發生變化，進一步增加了時間計算的不確定性。

（三）故障點位置的影響

故障點在混合線路中的位置不同，對定位精度的影響也不同。當故障點靠近連接點時，反射波和折射波的干擾更為嚴重，行波波頭的識別難度更大。而當故障點遠離連接點時，雖然反射干擾相對較小，但波速差異帶來的影響仍然存在。此外，不同類型的故障（如單相接地、相間短路等）產生的行波特征也有所不同，可能會影響定位裝置對行波波頭的檢測和識別。

（四）采樣率和數據處理算法的限制

行波故障定位裝置的采樣率決定了對行波波頭的捕捉精度。若采樣率不足，可能無法準確記錄行波波頭的到達時刻，導致時間測量誤差。同時，數據處理算法的優劣也直接影響定位精度。傳統的行波定位算法（如單端法、雙端法）在處理混合線路中的復雜行波信號時，可能無法有效分離有用信號和干擾信號，從而影響定位結果的準確性。

四、提升混合線路行波故障定位精度的優化措施

（一）采用分段波速修正方法

針對混合線路中波速差異的問題，可以根據線路的實際結構，將線路分為若干段，每段采用對應的波速進行計算。定位裝置在接收到行波信號后，結合線路的拓撲結構和各段的波速參數，通過迭代計算或優化算法確定故障點所在的線段，并精確計算故障距離。例如，利用雙端行波定位原理，結合各段線路的波速和長度信息，建立方程組求解故障位置。

（二）優化行波波頭檢測算法

為了準確識別混合線路中的行波波頭，需要優化波頭檢測算法。可以采用基于小波變換、數學形態學或希爾伯特-黃變換等先進信號處理技術，對行波信號進行去噪和特征提取，提高波頭識別的準確性。例如，小波變換具有良好的時頻局部化特性，能夠有效分解行波信號中的高頻分量，從而準確捕捉波頭的到達時刻。

（三）建立線路參數動態修正機制

線路參數（如波阻抗、波速）會受外界環境因素的影響而發生變化。通過在線監測線路的溫度、濕度、負荷等參數，建立線路參數的動態修正模型，實時更新定位裝置中的參數數據庫，從而提高定位計算的準確性。例如，利用光纖傳感技術監測電纜的溫度變化，根據溫度與波速的關系對波速進行動態修正。

（四）多端行波定位技術的應用

在混合線路中布置多個行波檢測裝置，通過多端數據融合和聯合分析，可以有效減少反射波和干擾信號的影響。多端行波定位技術能夠利用不同檢測點接收到的行波信號，交叉驗證故障位置，提高定位結果的可靠性。例如，基于同步相量測量技術（PMU）實現多端數據的高精度同步，結合智能算法對多端數據進行綜合分析，確定故障點的精確位置。