分布式故障診斷系統在35kV及以上各電壓等級輸電線路中的應用

孟小強

摘要：隨著我國大力發展新能源發電技術，分布式電源不斷涌現，大量的分布式電源通過配電變壓器接入配電網后改變了系統的潮流方向及故障電流分布，使傳統的輻射式網絡變為一種遍布電源與負荷互聯的網絡，同時也會使環網系統變得更加復雜，這給小電流系統故障定位帶來了巨大的挑戰。基于此，以下對分布式故障診斷系統在35kV及以上各電壓等級輸電線路中的應用進行了探討，以供參考。

關鍵詞：分布式故障診斷系統;35kV及以上各電壓等級;輸電線路;應用

引言

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原理

1.1在確定的故障間隔內實現行波精確定位

隨著行波定位的故障間隔變短，由地形下陷引起的誤差成比例地線性減小。在確定了j和m之間的故障間隔之后，僅需要對j和m部分執行行波定位。同時，系統采用分布式行波速度在線測量技術，即基于同一行波經過兩個相鄰檢測裝置的時間，可以準確計算行波速度，消除行波的影響速度對行波定位精度的影響，進一步提高了故障行波定位的精度。

1.2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。

1.3雷擊、非雷擊跳閘

由于不同的原因（雷擊，非雷擊等），傳輸線跳閘故障具有不同的閃絡通道特性，這些差異將反映在同時形成的故障行波中。因此，在故障點附近監測的故障行波電流（無衰減，不失真）可用于識別故障原因，并實現雷擊和非雷擊以及雷擊故障周圍和反擊的識別。同時，還可以實現雷擊線，鐵塔和導線的識別，而無雷擊跳閘。

2輸電線路分布式故障分析

2.1在線路中風的問題

因為線路遠遠離不開長距離的輸送，所以必然會接觸外部自然環境。一是微風振動產生的影響。線路遭到微風一直的干擾，會造成微風振動，不可避免地會導致導線磨損，通常情況下，線路振動會使與其相連的桿塔部件和金具松動，老化的速度比以往更快。二是舞動帶來的影響。線路如果出現了舞動，則破壞力也會非常大，通常會導致導線燒斷、鞭擊、金具螺栓松動、桿塔歪曲，絕緣子鋼腳裂開引起導線脫落，并且造成跳閘的狀況，使電網安全受到負面影響。三是風偏故障的影響，此形式以耐張塔的跳線串對桿塔放電居多，從而引起線路跳閘。

2.2內部影響因素

輸電線路維護和運行也會受到內部因素的影響，首先，電力輸電設備老化，是極為嚴重的影響因素。由于有些輸電設備使用年限較長，并且后期的維護和檢修工作不夠完善，從而導致輸電設備的功能逐漸弱化。其次，由于現代化城市發展速度較快，用電需求也隨之增加，因此原來的輸電設備已經不能滿足供電要求，甚至有些設備長期處在超負荷運行中，這極大地影響了輸電設備的供電能力。最后，高壓配電網絡和低壓電網不能很好地結合，從而導致供電成本增加，并且還會降低輸電設備的供電質量和供電安全性。

3以某地分布式故障診斷系統在高壓輸電線路中的應用為例

±800kV線路二極保護電壓突變保護動作，三組保護均正確動作，二極保護鎖死，二極高端閥組重合。收集到故障信息后，分布式故障診斷系統將推送以下信息：“某條線在某天的23：36：06和928毫秒發生故障，故障階段為極點II。位置在3165塔與塔3232，距離為3165。極塔的大小為31.812km，故障極塔的極數為3223。行波尾部時間小于20μs，在起始位置沒有反極性脈沖。行波，斷層性質是規避的，塔3223位于山區，地閃密度在C2多礦區。查詢雷電信息后，在距離線路1km以內的故障時間點1min內有1次雷電活動，雷電電流為50.6kA。另外，No.3223和No.3224之間的跨谷距離的最大高度差為220m，因此接地屏蔽效果較差。

435kV及以上各電壓等級輸電線路故障的解決措施

4.1預防雷擊和污閃的有效措施

首先，運維工作人員應該定期詳細地檢測輸電線路，保證輸電線路處于正常運行狀態，并且更換功能下降的絕緣子，使接地電阻符合安全標準。其次，在建設輸電線路時，采用同塔架設單回路的方式，同時加裝間隙放電橫擔，從而對輸電線路起到保護作用。另外，針對輸電線路污閃問題，可以從3個方面著手。①運維工作人員應該加強絕緣子的清理工作。②針對輸電線路的表層污穢物，應該定期噴灑清洗液，保證輸電線路的潔凈。③運維工作人員對輸電設備還可以定期進行涂料粉刷作業，防止污閃現象的發生。

4.2直流輸電線路保護方法

經過對直流輸電線路保護長期探索，常用的兩種保護方式為行波保護和微分欠壓保護。其中行波保護在直流輸電系統中至關重要，能夠在線路發生故障時，及時響應，進行故障的切除，保證系統損害最小;微分欠壓保護，則是為了當行波保護沒有產生效果時，提供給系統的另一種保護方式，主要是為了加強系統的安全性。故障發生時，系統中電氣特征量的變化非常迅速，行波保護的原理就是根據系統中電壓的變化和電流的變化為依據，通過機器識別出故障行波各個電氣量變化情況，對不同的故障類型進行分類，再根據故障進行針對處理，完成對線路的最佳保護。

4.3防外破措施

①對于復雜的外力情況，運維工作人員應該加強巡檢力度，對輸電線路進行嚴格的檢測。同時，在政策允許下，借助國家和政府的力量，嚴厲打擊偷竊電力材料的行為。②對建設完成投入運營的輸電線路，在維護中要加強管理，同時針對后建的工程項目，應該予以監督和指示，避免對輸電線路造成破壞。③運維工作人員應該提高輸電線路的維護意識，努力提升自身的專業素養，在線路維護作業中盡職盡責，并加強與各部門之間的聯系，確保發生故障時能夠第一時間進行處理，將損失降至最低。

結束語

在35kV及以上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。

參考文獻

[1]周華良，饒丹，宋斌，李友軍，張吉，呂曉俊.輸電線路分布式故障診斷系統的信息安全防護設計及應用[J].電力系統自動化，2019，43（15）：193-199.

[2]周華良，宋斌，安林，饒丹，刁東宇，夏雨.特高壓輸電線路分布式故障診斷系統研制及其關鍵技術[J].電力系統保護與控制，2019，47（24）：115-122.

[3]陸杰，李豐，李煉.分布式系統中的日志分析及應用[J].高技術通訊，2019，29（04）：303-320.

[4]李博亞，吳坤祥，汪麗波，劉紅鑫.分布式故障診斷系統在特高壓輸電線路中的應用[J].內蒙古電力技術，2018，36（06）：81-85.

[5]韓渭辛.分布式測量系統的故障診斷與容錯控制[D].哈爾濱工業大學，2018.