架空輸電線路跳閘故障智能診斷

摘要：架空輸電線路跳閘故障通常是由于受到雷電、覆冰、強對流天氣等自然因素的影響而發生，線路跳閘不僅會直接對系統正常運行產生強烈的逆向沖擊，而且對絕緣子、導線等也會形成一定程度的破壞，如果得不到及時的維修，很可能導致大范圍的電力事故，所以準確定位跳閘位置，并及時找到跳閘原因、提出解決和預防辦法是提高電力系統整體可靠性的唯一有效途徑。

關鍵詞：架空輸電線路；故障智能診斷；跳閘故障

一、智能診斷系統的基本運作原理分析

1.1 智能診斷系統的故障定位基本原理分析

智能診斷系統在架空輸電線路故障精確定位方面所采用的是分布式故障定位技術，該技術就是在輸電線路上布置多個故障電流信號監測終端裝置，它們將輸電線路本身劃分為若干區間。從科學層面來講，它能夠在一定程度上降低輸電線路中所產生的行波波速、波形衰減、弧垂以及其他干擾信號，有效消除上述因素對系統故障定位精確度的不利影響，如此才實現了針對故障的高精度定位功能。

如圖1，該輸電線路故障發生在監測終端之間，具體說就是監測點1與監測點M+1之間。此時故障點同側的監測終端記錄工頻故障電流信號方向應該相同，而故障點兩側所記錄的工頻故障電流信號應該方向相反。利用該邏輯判斷原理就能準確確定故障所發生的實際區間，再通過區間來精確定位。這里所采用的定位方法就是智能診斷系統工頻短路電流流向法，它對區間定位的精確性非常之高。

在確定故障區間以后，就要展開系統的行波精確定位程序，由于故障點在兩監測終端之間，所以它們的行波電流傳播方向一定是朝相反方向，如圖2所示：

此時監測終端會記錄電流的波形與GPS時鐘，再利用下列算式來計算故障點的實際位置為：

在上述兩算式中：L代表兩個監測終端的行波傳播距離；l1、l2分別代表兩個監測終端的行波傳播距離；t1、t2代表兩個監測終端所記錄的行波電流GPS時間；υ代表故障行波在介質中的傳播速度。如果查到故障點在變電站與監測終端間，就可以利用以下算式來計算故障點實際位置，為：

式中：l代表故障點距中最近的變電站行波傳播距離；？t代表監測點所監測到的故障點行波到最近的變電站反射故障行波時間差；υ代表故障行波在介質中的實際傳播速度。根據以上的故障點定位，智能診斷系統就能快速發現疑似故障點，并順利進入下一階段的故障性質識別。

1.2 智能診斷系統的故障性質識別基本原理分析

一般來說，架空輸電線路的故障性質識別都圍繞雷擊與非雷擊兩種故障辨識展開。以雷擊故障為例，它還包括反擊與繞擊兩種故障辨識。其中反擊故障包括兩個過程，它們分別為雷擊桿塔分流與絕緣子串擊穿，考慮到絕緣子擊穿過程前導線中一定會產生與雷電流極性相反的耦合電流，所以此時絕緣子串被擊穿以后其導線電流一定與雷電電流的極性相同。再看繞擊，繞擊的幅值一般都偏大，代表了雷電流直接接入導線，此時導線對地電勢會快速升高，絕緣子串也會在此時承受超過沖擊閃絡電壓的超負荷電壓，導致架空輸電線路瞬間發生閃絡故障。

二、輸電線路故障診斷系統的應用

2.1指導故障點查找和故障性質識別

第一，輸電線路故障智能診斷系統可以對各種故障性質進行識別。從這一系統中可以看出，對故障進行識別和定位是智能診斷系統的主要功能。

該系統記錄的故障時刻與繼保裝置記錄的故障時間有一定誤差，這是因為繼保裝置采用本機的系統時間，而該系統采用GPS授時，記錄的是故障發生的絕對時間，更有利于不同系統信息的共享。

第二，故障錄波裝置信號采樣在變電站內進行，采樣信號無法進行故障性質識別，在定位準確度方面受電力系統運行方式及接地故障點阻抗影響較大，往往導致兩端變電站故障錄波裝置診斷結果不一致。

第三，雷電定位系統只適用于雷電故障，其本身無法確定故障時刻，可能會存在不同系統時間不統一、無法確定故障時刻的問題。

2.2指導輸電線路防雷措施的開展

了解輸電線路運行中實際遭受的雷擊情況，有助于采取有針對性的防雷措施、開展輸電線路差異化防雷工作，不但有利于節約資金，還可以顯著提高輸電線路運行可靠性。雷電定位系統是評估輸電線路走廊落雷密度的有效工具，它從二維平面上分析統計輸電線路附近區域落雷情況。但是輸電線路走廊綿延千里，經過的地形、氣候復雜多變，可能由于土壤、地形等原因使輸電線路附近區域落雷密度特大，但是實際擊中輸電線路的次數并不多。輸電線路故障智能診斷系統可以監測雷擊避雷線的耦合電流以及繞擊導線未跳閘電流，利用前述定位原理進行雷擊點精確定位，從一維線路實際遭受雷擊的角度和雷電定位系統形成互補。

參考文獻：

[1]孫鑫，楊超.架空輸電線路跳閘故障智能診斷的研究[J].科技創新與應用，2014，10（18）：108～110.

[2]彭向陽，李鑫，張國清.輸電線路故障辨識電磁暫態仿真研究[J].高壓電器，2013，08（16）：92～96.

（作者單位：國網龍巖供電公司）

作者簡介：高達（1986.5.17），性別：男，籍貫：福建長樂，民族：漢，學歷：本科，職稱：工程師，職務：輸電無人機班副班長，研究方向：輸電線路運檢。