分布式故障診斷系統在1000kV特高壓輸電線路中的應用

廖思源

（國網吉林省電力有限公司吉林檢修公司，吉林 吉林 132000）

作為我國跨區域用電，遠距離傳輸的重要保障，±1000kV特高壓輸電在國民經濟與發展中起到了重要基礎建設支撐作用。目前業界公認的特高壓輸電線路技術攻關難點即故障發生后，對故障點的快速定位與診斷。一般化解決方案為采用人工方法對輸電線路進行排查或采用無人機對線路進行遠程查找，但由于范圍廣、精度低不能有及時的在短時間內對線路故障進行準確定位。對于采用分布式故障診斷系統則能夠在輸電線路發生故障時進行短時間快速定位，有效提高了特高壓輸電線路的運行維護效率。

1 分布式故障診斷系統技術方法

該技術主要采用1000kV特高壓輸電線路上安裝多組分布式故障診斷裝置的技術手段，可以對故障電流與行波電流進行有效的實時監測。當雷擊、風偏線路故障發生時能夠快速確定故障點，加強運行維護效率。在分布式故障診斷系統中對行波波形的分析也能夠有效預判故常產生的類型，并及時解決故障。下面對分布式故障診斷系統的構成與工作原理做詳細介紹。

1．1 分布式故障診斷系統構成

該系統主要由三部分構成，分別為檢測終端，主要安裝在輸電線路的各段輸電線路上，主要用以監控運行參數與故障信號。第二部分為數據的收集中心，可實時采集數據并進行分析。第三部分為客戶端，主要實現數據應用端的實時查詢功能。其中第一部分檢測終端是該系統中最為重要的一環它主要實現數據的采集、預處理、以及通過數據的報錯實現系統自我恢復。

1．2 故障定位

在分布式故障診斷系統中，多組故障診斷裝置將輸電線路分為若干段區域。當故障發生后可以通過故障電流判斷故障所在區間并進行波形定位。分布式故障診斷系統采用單端、雙端、分閘等多種行波定位方式，通過相互驗證故障點，提高了故障定位精度。

1．3 輸電線路故障類型判斷

通常情況下，不同的線路故障起因結合波形的特征，可將故障分為兩種類型：雷擊、非雷擊故障。通過對線路故障波形的分析得出，當發生雷擊故障時，故障線路的行波電流表現為兩部分，其中一部分在發生雷擊故障后雷電流直接進入輸電線路，另一部分則通過輸電桿塔間接傳輸進入輸電線路。雷電流半峰值通常時間為50μs但在實際故障中實際檢測的雷擊電流的半峰值一般為20μs左右，這是由于雷擊傳入輸電桿塔連接地面，地面的反射波極性與雷電相反，波形的重疊使雷電流半峰值快速減弱并加速縮短了尾波。

當發生山火、異物、泥石流等非雷擊輸電線路故障時，通常情況下輸電線路的行波電流峰值隨時間進行緩慢衰減且其尾波長于雷擊故障。測量發現其行波半峰值通常大于20μs，其主要原因為流經輸電線路的行波電流為當時段工頻電壓所產生的階躍響應，故其峰值衰減時間較長。通過以上方法可對雷擊與非雷擊輸電線路故障進行準確判斷。

2 分布式故障診斷系統應用實例

在吉林省某±1000kV特高壓輸電線路中，當線路故障發生后，極Ⅱ極保護電壓突變量保護動作，極Ⅱ極發生閉鎖，且3套保護均為正確動作，其中分布式故障診斷系統檢測終端采集如下信息：某線路與7日18時25分03秒910毫秒顯示故障，位置發生在1286號輸電桿塔與1334號輸電桿塔之間，距1286號桿塔大約35km，經檢測故障輸電桿塔為1311號輸電桿塔，其中行波起始段未發生反極性脈沖，且波尾小于20μs，判斷故障性質繞擊。1311號輸電塔位于C2多雷區，通過雷電信息查詢得到在1311號輸電桿塔附近1.5km距離2min內發生1處雷電活動，雷電流48.8KA，通過進電氣數學模型模擬計算得到1311與1312區間最大繞擊電流為135kA，對本次的48.8kA雷電流，在300-620m區間內都存在發生繞擊的可能。

通過線路運行維護小組對1311號輸電桿塔附近基站的線路巡視發現1312號輸電桿塔塔材、腳釘均發現放電跡象。由此實例可見在發生特高壓輸電線路故障時，分布式故障診斷系統通過對故障點數據的分析與判斷能夠得出較高的精確性結論。

3 結語

在1000kV特高壓輸電線路中充分應用分布式故障診斷系統能夠及時有效的監測行波波尾的發生時間，在輸電線路發生雷擊或非雷擊故障時能夠提供準確有效的故障診斷，極大地節省了故障巡視時間與巡視范圍，有效提高復雜環境下巡視作業效率，節約人力物力。分布式故障診斷系統作為特高壓輸電線路中高效的運行檢修技術方法，為實現智能化輸電線路的運檢提供了重要理論基礎與技術支持。