油田35kV輸電線路故障定位系統應用研究

萬虎鋒 夏功 王宏偉

摘 要：主要介紹了油田35kV輸電線路故障查找現狀、故障監測裝置的基本情況及SDL-7601型輸電線路故障監測裝置、SP2000輸電線路分布式故障診斷系統在35kV華喬I回線、喬西線、大王線安裝、試驗情況等內容進行表述，得出在查找35kV線路故障點中適宜推廣應用的結論。

關鍵詞：故障監測裝置 35kV輸電線路 應用情況

引言：

近年來，因雷擊、大風、外力破壞等引起的輸電線路跳閘故障頻繁發生，輸電線路的每一次跳閘，除給系統帶來沖擊外，都會給絕緣子、導線等電力設施帶來損壞而留下安全隱患，嚴重影響電網的安全穩定運行。實際生產運行中，輸電線路故障跳閘原因復雜，影響因素眾多，由于缺乏必要、有效的輸電線路故障監測技術和手段，導致在發生故障后故障點查找困難。本文以油田35kV輸電線路故障查找為背景，介紹了SDL-7601型輸電線路故障監測裝置、SP2000輸電線路分布式故障診斷系統如何采用分布式安裝、非接觸式行波采集及分布式測距算法相結合的方式，實現對輸電線路故障的智能監測和定位，為快速恢復故障及明確事故原因提供監測手段，有效提升了輸電線路運行維護的管理水平。

1 油田35kV輸電線路故障查找現狀

油田35-110kV線路大部分處于山區，地理環境比較惡劣。目前油田電網110kV線路繼電保護主要采用縱聯差動保護、零序過流保護、三段式接地距離保護等方式，線路發生故障后可以第一時間通過故障錄波、距離保護等參數反映出故障點距離，極大縮減了運維人員故障查找時間及處置效率，確保了線路安全運行。

相較于110kV電力線路，油田35kV電力系統繼電保護主要采用線路重合閘保護、過電流保護、電流速斷保護等方式，無法提供故障點的準確位置信息。目前，線路施工安裝大隊在35kV線路運行維護中，一旦接到線路故障跳閘的信息，就必須組織大量的人員、車輛對線路進行全覆蓋的故障巡視。在雨雪天氣、夜間等特殊時段，故障巡視存在很大的安全風險，同時也很難在短時間內找到故障點，延長了故障查找時間及處置效率。加之油田大部分35kV電力線路運行年代久遠、接地裝置老化銹蝕嚴重，在夏季汛期雷雨季節雷擊跳閘頻繁，給安全可靠供電帶來嚴峻考驗。

2 輸電線路故障監測系統簡介

2.1 系統作用及原理

輸電線路故障監測系統利用分布安裝在輸電線路導線上的監測終端，在高壓側采集線路故障時刻、故障點附近線路上的電流行波分量和電流工頻分量，智能分析采集到的電流波形，明晰故障區間、確定故障點位置。

2.2 需求及目標

鑒于目前35kV線路故障發生后繼電保護不能準確提供故障點位置的現狀，油田急需一款能為運維人員準確提供故障點位置信息、故障類型的故障監測系統，提升35kV輸電線路故障情況下的快速響應及應急處置能力，減少線路的故障處置時間及對油氣生產的影響。

3 輸電線路故障監測系統選擇

3.1 SDL-7601型輸電線路故障監測裝置

SDL-7601型輸電線路故障監測系統提出了一種采用分布式結構，非接觸行波采集與分布式行波測距算法相結合的新方法，能夠及時準確地測出故障距離，最大程度減少損失。

監測裝置（終端）按一定距離分布安裝于桿塔，在直流系統發生故障時，裝置（終端）通過非接觸式傳感器接收行波數據并上傳，主站接收各裝置（終端）數據并根據分布式行波算法進行綜合分析，實現故障的準確定位。并將故障結果發送至設定手機，也可通過WEB、客戶端或手機查看測距結果。

SDL-7601型輸電線路故障監測裝置系統構成

系統由監測裝置（終端）、中心站及用戶系統三部分構成。

監測裝置（終端）分布安裝于輸電線路鐵塔上，按照位置及結構，主要由無線傳感器單元、數據處理及存儲單元、GPS時鐘單元、GPRS通信單元、充放電管理及儲能單元五部分組成。

中心站及用戶系統接收并匯總各監測裝置（終端）故障數據，對輸電線路系統發生的各種故障進行分析，實現故障的準確定位;對分布式監測裝置（終端）進行管理和運行狀態監測，并提供結果發布、故障查詢、數據統計、存儲等應用層數據供用戶使用。

3.2 SP2000輸電線路分布式故障診斷系統

系統按照分層分布式體系設計，由現場監測終端、數據中心和工作站三部分組成。監測終端分布安裝于輸電線路導線上，監測輸電線路故障發生時刻的暫態和穩態故障信號，以APN/GPRS無線方式發送回后臺數據中心;數據中心綜合分析后定位故障點位置及故障原因，診斷結果以短信方式發送給用戶，用戶也可以通過Internet網絡查詢診斷結果。

監測終端：分布安裝于輸電線路的導線上，監測輸電線路故障發生時刻的故障行波電流與工頻故障電流，采集、分析信號并上傳到數據中心。

數據中心：通過4G/APN與現場終端通信，接受上傳的監測信息并下傳控制信息。數據中心對上傳的故障信息進行診斷分析。

工作站：系統人機交互的窗口。主要完成監測系統的建立設置、監測信息的查詢、診斷結果的查詢和故障分析報表，以及對現場終端的控制設置。

4 輸電線路故障監測裝置在35kV線路中的應用情況

4.1 SDL-7601型輸電線路故障監測裝置在35kV華喬I回、喬西線安裝、測試情況

4.1.1 2017年9月份，在35kV華喬I回、喬西線兩側終端塔上分別安裝了4臺SDL-7601型輸電線路故障監測裝置。

在華喬I回、喬西線設備安裝完畢后，首先對設備運行情況進行了測試;以35kV華喬I回為例，測試情況顯示線路送電過程有明顯的沖擊，因此線路兩端的兩臺設備均已經啟動錄波，證明兩臺設備運行正常。

4.1.2 SDL-7601型輸電線路故障監測裝置在35kV華喬I回單相接地故障下測試情況

9月18日，在35kV華喬I回線路兩側故障監測系統安裝調試完畢后，大隊申請35kV華喬I回停電，在#57桿制造了單相接地故障，隨后申請線路送電，對SDL-7601型輸電線路故障監測裝置進行了測試。

測試結果為無法測算出故障發生點的距離。原因為：SDL-7601型輸電線路故障監測裝置的測距原理是線路在正常運行中突然發生故障，產生很大的電壓、電流沖擊或波動，因此故障點通過波形向兩側的監測裝置（終端）傳輸，通過監測裝置（終端）上的GPS時鐘采集兩側故障點傳輸時間差，結合線路長度、桿塔檔距等信息，從而測算出故障點的具體位置。

由于35kV華喬I回線先人為造成接地、再送電，導致送電后故障點幾乎無沖擊，電流變化非常小，因此該實驗無法正常測量故障點距離。若是想進一步確認SDL-7601型輸電線路故障監測裝置的測距能力，可以帶電做線路接地故障，或者等后期線路運行時真正發生故障后再進行監測，這樣可以保證故障點有明顯的沖擊，電流有明顯的變化。

4.2 SP2000輸電線路分布式故障診斷系統在35kV大王線安裝、測試情況

2021年3月份，在35kV大王線兩側終端塔上分別安裝了2套SX-TMU/35型輸電線路分布式故障監測裝置。4月1日，在35kV大王線兩側故障監測系統安裝調試完畢后，大隊申請35kV大王線停電，在#45桿制造了單相接地故障，隨后申請線路送電，對SX-TMU/35型輸電線路分布式故障監測裝置進行了測試。

測試方法為先申請線路停電，解開#45/J1桿A相引流線，選一小段絕緣導線剝開一側鋁線，用并溝線夾與原引流線一側連接，在地面用角鐵制作人為接地點，隨后申請線路送電，用絕緣繩逐漸將絕緣導線另一側拉至接地點，制造線路運行過程中突發單相接地故障。單相接地測試開始后，監測終端采集故障電壓、電流變化情況，并經平臺數據服務中心計算，隨即向運維人員手機發來短信，準確告知了故障情況及接地點位置，證明該監測系統可靠性較高。

5 推廣應用前景

綜合分析，建議使用武漢三相電力科技有限公司SP2000輸電線路分布式故障診斷系統。建議選取近年來故障高發的35kV線路進行試點安裝，測試故障診斷系統的靈敏性、可靠性，后期跟進試運行情況再在全大隊范圍內的35kV線路上進行安裝。

當35kV線路發生故障后，能夠直觀指出故障位置（指出故障發生在哪條線路、桿塔、距離，或者直接以地圖方式顯示），得到故障位置信息后，再去查找具體故障點，不再盲目巡線定位，可大幅度縮短故障修復時間，提高效率。因此綜合來看，輸電線路故障監測裝置在查找35kV線路故障時可以快速準確定位，對于快速修復故障、恢復正常供電，保障線路正常運行有十分重要的意義。