故障定位儀在江門輸電線路的應(yīng)用

高文煥

摘 要：由于高壓輸電線路通常分布于廣闊的地理空間，穿越環(huán)境較為復(fù)雜，故障巡查工作也異常艱難，往往需要耗費大量人力和物力才能完成故障排查工作。鑒于此，需要借助專業(yè)的故障測距裝置來完成故障定位工作。

關(guān)鍵詞：江門；輸電線路；故障定位儀；故障測距裝置

中圖分類號：TM773+.9 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.126

江門供電局管轄內(nèi)的高壓輸電線路是廣東省電力系統(tǒng)，乃至整個南方地區(qū)電力系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，它將發(fā)電廠與電力用戶緊密相連，以確保居民和企業(yè)的正常用電；與此同時，輸電線路也是故障頻發(fā)之處，故障排查難度極大。因此，在出現(xiàn)故障后及時找出故障點，不僅能夠保證及時供電，還對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行起到十分重要的作用。

1 故障測距裝置要求及測距定位的作用

1.1 故障測距裝置的基本要求

故障測距裝置的基本要求有以下幾點：①可靠性。可靠性包括不拒動和不誤動兩方面的內(nèi)容。不拒動要求輸電線路無論發(fā)生什么類型的故障，故障測距裝置都能夠靈敏地作出反應(yīng)，給出故障信息，同時不會因為其他因素的限制而不能正確動作；不誤動要求不因為外界因素的干擾而發(fā)出錯誤的動作指令，同時能夠檢測出永久性故障和瞬時性故障。②準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性是對故障測距裝置最基本的要求，故障測距裝置的準(zhǔn)確性需要用誤差大小來衡量。一般來講，只要絕對測距誤差<300 m就是理想狀態(tài)；從更加實用的角度分析，絕對測距誤差<1 000 m，即可滿足正常工作需求。準(zhǔn)確性與可靠性是緊密相關(guān)的，二者缺一不可，脫離任何一點去談?wù)摿硪稽c都是沒有意義的。③經(jīng)濟性。故障測距裝置的價格和成本不應(yīng)當(dāng)隨裝置性能的提高而提高，而應(yīng)當(dāng)具有較高的性價比。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，故障測距裝置的價格和成本逐漸降低，先進的數(shù)字處理技術(shù)又進一步提升了故障測距裝置的產(chǎn)品性能，越來越高的性價比將成為故障測距裝置的發(fā)展趨勢之一。④方便性。故障測距裝置的性能再優(yōu)越也需要工作人員的參與，因此在裝置調(diào)試、使用和維護方面應(yīng)當(dāng)具有較高的便捷性，這樣才能減少工作人員的工作量，具有更高的實用價值。

1.2 故障測距定位的作用

故障測距定位可以快速測量出故障點的精準(zhǔn)位置，是用于排查線路故障、及時發(fā)現(xiàn)異常情況的重要措施，具有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。概括起來，故障測距定位在輸電線路故障排查方面主要具有以下作用：①快速查找故障點，節(jié)省故障巡線所消耗的人力和物力；②縮短故障維修時間，提高供電的連續(xù)性，減少停電帶來的損失；③分析故障原因，為制訂預(yù)防措施提供資料；④提醒維修人員注意瞬時性故障的絕緣薄弱點，及時更換存在故障隱患的絕緣子，避免出現(xiàn)永久性故障。

2 故障定位儀的故障測距方法和原理

2.1 阻抗法

阻抗法原理：假定線路在理想狀況下運行，當(dāng)線路發(fā)生故障時，由變化的故障電壓和故障電流得出線路的阻抗值，由于阻抗值的大小與故障點距離成正比，因此，通過計算即可得出理想狀態(tài)下的故障距離。但是輸電線路受電容、漏電電導(dǎo)、三相參數(shù)不對稱等因素的影響，因此，測距精度需要通過給線路設(shè)置對應(yīng)的整定值才能得到提升。

2.2 行波法

行波法原理：電力系統(tǒng)變電站母線兩點處電流行波的第一個波頭分量為初始行波，表示故障已經(jīng)發(fā)生，第二個波頭分量為來自故障點的反射行波。與初始行波相比，反射行波會延遲一段時間到達檢測母線，延遲的時間即表示行波在故障點和母線之間的往返時間。傳統(tǒng)的行波監(jiān)測由于變電站之間的距離較遠，特別是500 kV及以上變電站，在傳波的過程中因波速改變、行波特性消失、幅值衰減等原因?qū)е螺旊娋€路故障定位誤差增加，尤其對混合結(jié)構(gòu)線路的故障支線難以定位。分布式行波監(jiān)測是在傳統(tǒng)的行波法基礎(chǔ)上在輸電線路中根據(jù)實際情況安裝監(jiān)測裝置，這樣就彌補了傳統(tǒng)行波監(jiān)測的缺點，實現(xiàn)了故障行波的就近采集，最大限度地保留了波形特征，保證了線路故障測距的準(zhǔn)確性，并且能在輸電線路非動作跳閘的情況下監(jiān)測到小幅值行波數(shù)據(jù)，幫助輸電運行人員有效制訂相應(yīng)措施，減少故障的發(fā)生。

2.3 故障分析法

故障分析法是利用故障時采集的電壓、電流量等來計算故障點距離的方法。如果系統(tǒng)的運行方式是固定不變的，那么，線路參數(shù)也保持一致，通過測量點電壓、電流量的函數(shù)計算即可得出故障點的位置。

2.4 各種故障測距方法的比較

從測量精度和測量效率的角度分析，行波法要優(yōu)于阻抗法，行波法的測距誤差<1%，而阻抗法的測距誤差為3%.筆者認為，行波法的測量間隙較短，可以幫助輸電運行人員及時排除故障，縮短故障切除時間。從測量方便性的角度分析，行波法要優(yōu)于其他兩種方法。行波法借助專業(yè)的行波測距裝置可以迅速得出故障距離，從而免去了復(fù)雜的人力計算。綜合來講，行波法的應(yīng)用優(yōu)勢更加明顯。

3 本單位故障定位儀及定位系統(tǒng)簡介

SP2000故障定位儀是由武漢三相電力科技有限公司研發(fā)的產(chǎn)品，在線路中主要采用分布式監(jiān)測技術(shù)，每隔20～30 km安裝一個檢測點。當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時，通過監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測輸電線路上的故障行波，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定服務(wù)器中分析工頻故障電流，判斷故障點是屬于雷擊故障中的繞擊雷、反擊雷故障，還是屬于非雷擊故障，比如山火、樹障、飄掛物等，最后將分析結(jié)果以短息的形式發(fā)送到輸電運行人員的手機上，運行人員可通過手機軟件或聯(lián)網(wǎng)電腦訪問服務(wù)器得到線路故障時間、原因（是否為雷擊故障）、故障位置相別、故障行波圖等分析數(shù)據(jù)。輸電運行人員還可以通過后臺服務(wù)器分析全年運行線路的故障數(shù)據(jù)，以確定該線路的雷害區(qū)和非雷害區(qū)，為制訂線路防雷、防外力破壞措施提供有力的依據(jù)。

4 實際應(yīng)用

在江門輸電線路中，故障定位儀于2011年開始安裝并使用至今，已經(jīng)在500 kV順江甲乙線、江西甲乙線、蝶滄甲乙線、陽五甲乙線等18條線路中安裝了108套故障定位儀，有效減少了輸電運行人員故障查找的工作量，提高了故障點的排查效率，并且通過數(shù)據(jù)分析找出線路隱患區(qū)段，實現(xiàn)了線路差異化維護工作，有效保證了電網(wǎng)的安全、健康運行。通過近4年的數(shù)據(jù)分析，線路故障準(zhǔn)確率達到86.3%.

案例分析1：2011-05-27T16：31，500 kV蝶滄甲線線路跳閘。該線路由陽江蝶嶺站延伸至佛山滄江站，途經(jīng)江門地區(qū)。其中，江門管轄部分為78 km，占該線路總長度的64%.由于繼保測距數(shù)據(jù)出現(xiàn)很大的誤差，運維人員未能及時發(fā)現(xiàn)故障點，致使陽江、江門、佛山三個地區(qū)的供電部門同時對該線路進行了故障點排查，增加了運維人員的工作量。2011-11，江門供電局在該管轄線路分界點安裝故障定位儀后，在出現(xiàn)線路故障跳閘時，故障點信息可被精確發(fā)送到所在點運維人員的手機上，使其他兩個地區(qū)的供電部門不用再進行故障巡線，大大減輕了線路管理部門的運維壓力，有效提高了工作效率。

案例分析2：2014-05-11T12：44，500 kV五獅乙線雷擊跳閘。該線路由江門五邑站延伸至廣州獅洋站，全長143 km，屬于跨局線路。其中，江門供電局負責(zé)該線路N1～N178，桿塔長度為78 km。故障定位系統(tǒng)顯示在N82桿塔雷電反擊，但變電站繼保測距數(shù)據(jù)及雷電定位系統(tǒng)分別顯示在N89、N90桿塔出現(xiàn)故障，與故障定位系統(tǒng)顯示存在較大的差別。最終經(jīng)過現(xiàn)場線路運維人員確認，該處故障點為雷電反擊引起N91塔A相復(fù)合絕緣子遭雷擊放電，造成線路跳閘。究竟是什么原因?qū)е鹿收隙ㄎ粌x測量精度的下降呢？經(jīng)過大量數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，原來是由于該線路擋距信息錄入不正確，導(dǎo)致出現(xiàn)定位誤差。運維人員校正線路擋距信息后，在線路故障跳閘定位時，該定位桿塔與實際故障桿塔基本一致。由此看出，在使用故障定位系統(tǒng)進行線路故障定位時，必須核對準(zhǔn)確線路的擋距信息，以提高故障定位的準(zhǔn)確性。

5 總結(jié)與展望

本文通過分析故障測距裝置的基本工作要求及故障定位儀故障測距原理，進一步加深了對故障定位儀的認識。故障定位儀一方面可以降低故障排查難度，另一方面又可以使故障得到及時處理，保證在最短的時間內(nèi)恢復(fù)供電。這兩點使故障定位儀成為保證輸電線路安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行的必備裝置，相信隨著電力規(guī)模的不斷擴大，故障定位儀的應(yīng)用前景將更加廣闊。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕