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架空输电线路跳闸故障智能诊断梁日升

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：梁日升

[导读] 摘要：智能诊断系统一般基于分布式行波监测技术定位方法来实现行波电流传播在线测量，它能测量波前畸变、等效波速减小弧垂所引发的误差现象，相比于电网雷电定位系统在诊断功能方面及定位方面技术优越性更强。

        （佛山市轨道交通发展有限公司广东佛山 528000）
        摘要：智能诊断系统一般基于分布式行波监测技术定位方法来实现行波电流传播在线测量，它能测量波前畸变、等效波速减小弧垂所引发的误差现象，相比于电网雷电定位系统在诊断功能方面及定位方面技术优越性更强。通过它的实际运行观察结果也表明，该智能诊断系统对输电故障的故障区间定位更加精确，能够在防雷分析与架空输电线路故障定性方面发挥关键作用。
        关键词：架空输电线路；跳闸故障；智能诊断系统
        一、架空输电线路跳闸故障定位及性质识别的基本原理
        故障定位的基本原理是在输电线路整体上有目的的布置多个监测终端，这样就可以使覆盖区域广的输电线路被划分成若干个面积相对小的区域，监测终端对小区域内的工频故障电流和行波电流数据变化进行持续的记录，并通过GPRS传输至数据中心，这样就可以通过故障电流的变化幅度获得故障变化空间上的区间，在此基础上利用行波定位的方法实现高精度定位，由此可见在故障定位的过程中主要依靠两种数据的采集，其采集的全面性、准确性、时效性直接影响到定位的准确性；故障性质识别主要是对故障与雷击的关系进行界定，而在雷击的情况下又可分为反击和绕击两种形式，所以在性质识别的过程中要选择不同形式下会发生明显变化的数据或现象作为识别指标，通过大量实验观察发现当发生雷击现象时行波电流通过杆塔入地后会产生明显的反向电流，使电流的波前和波尾向上凸起，形成较大的坡度，而在非雷击的情况下跳闸，电弧会先熄灭然后快速复燃，而并没有杆塔逆向电流产生。
        二、输电线路故障智能诊断系统构成
        通常情况下，输电线路故障智能诊断系统的结构应该具有以下几个部分：如图1所示。

        通过对图1的观察可以发现系统既可以对实时数据进行采集又可以通过广域网等与其他系统组成部分实现资源共享，各监测终端主要分布于输电线路的导线上，数据终端对导线正常运行及故障发生全过程进行信息采集，并将采集信息传入数据中心，通过数据中心对数据进行整合分析后，通过GPRS与终端对故障的实时状况进行沟通，并根据发展态势进行诊断，工作站主要分布在各管理办公室之中，是操作人员与计算机数据中心进行主管互动的环节，通过操作人员有目的的设置安排，可以实现对数据中心里面的数据进行查询、分析，并最终进行故障诊断；每次故障的瞬态行波电流都不相同，通过对其进行全面的信息收集和分析诊断，既可以判定故障是否由雷劈造成，并定位其发生的地点，通过其工作过程中各部分功能分析可见，监测终端在整个诊断系统中具有非常重要的位置。监测终端包括根据电流生成的磁通势对电流强度和方向做出判断的传感器线圈测量单元；能够准确采集工频负荷电流、故障电流、行波电流等原始数据，并将采集数据完整全面的输送给数据中心的数据采集单元；保证通信顺畅连贯的无线通信单元；保证整个系统长期持久运行的大容量锂电池和太阳能供电电源单元，由于受到地理环境和开发经费的影响，特别是覆盖面积广而且结构复杂的无线通信单元和自身造价高而且受天气变化影响大的电源单元，现阶段监测终端的各部分仍然积极利用已有设施，这在一定程度上对系统布局有一定的限制，为了突破各单元对系统整体运行的限制作用，现阶段开始针对各单元展开深入研究，例如在电源方面采用超级电容，其电容量和使用寿命都高于大容量锂电池，其在电闸发生跳闸现象，并未被合闸期间仍然可以坚持一段时间作业，这样就在一定程度上降低了跳闸对电力系统的危害，超级电容电源模块如图2所示。
        三、输电线路故障诊断系统的应用
        3.1故障点准确定位并对故障性质准确识别
        以220kV某线为例，其全长达到109km，在46杆塔、118杆塔和246杆塔都安装了新型智能故障诊断系统，该系统在2012年6月25日监测到2起工频电流和行波电流类似数据，而且当天线路发生两次跳闸现象，但当天并没发生雷击现象，由此可以判定事故发生并非雷击导致而由于导线自身放电引起，经检查发现台风引起了46杆塔导线风偏导致线路跳闸，由此可见GPS可以准确定位故障发生的时间，这对于故障原因判定提供了一定的依据，但电力系统运行过程中很大程度上受到接地故障点阻抗的影响，所以两端变电站故障录波装置所搜集到的数据存在较大的偏差；除此之外，雷击定位系统并不适用于任何定位情况，所以不能盲目以雷击定位系统作为故障诊断的参考标准，要具体问题具体分析。

        3.2指导输电线路采取防雷措施
        由于各区域自然条件和系统设施布局有明显的差别，所以不同区域输电线路的雷击情况并不相同，在采取防雷措施前要准确了解各地区雷击发生频率及雷击严重程度，并在此基础上确定防雷措施，这样既可以节省防雷措施所消耗的人力物力和资金投入，也可以针对雷击情况采取有的放矢的措施，使效果更加突出，从而使输电线路的可靠性得到有效提高，雷击定位系统是对输电线路覆盖区域雷击情况进行准确监测的有效工具，可以将区域雷击的情况显示在二维平面上，直接为故障诊断提供参考。但众所周知，落雷密度相对较大的区域受到自然环境改变、下垫面状况不同等因素的影响并不都会在固定时间发生雷击现象，所以需要对雷击避雷线耦合电流和绕击导线但并未发生跳闸现象的电流进行跟踪监测，这样就可以在一定程度上实现雷击定位和雷击角度及雷击可能性的判断，从而实现对雷击跳闸事故发生位置准确判定，并可以对有可能发生雷击现象的区域通过条件改变而影响雷击事故发生的可能性。
        四、结束语
        架空输电线路跳闸故障的原因比较复杂，采取智能诊断技术可以实现对故障的准确定位和处理。目前，人们对于用电的要求越来越高，如果架空输电线路的安全性和可靠性缺乏保障，跳闸故障频频发生，必然会影响用户满意度，更不利于企业发展，因此，采取智能诊断技术诊断故障可以提高故障处理效率，使人们放心用电，提高企业经济效益和社会效益。
        参考文献：
        [1]高军，文善义.架空输电线路跳闸故障智能诊断[J].低碳世界，2017（28）：35-36.
        [2]向旻，饶玉凡.架空输电线路跳闸故障智能诊断[J].中国高新技术企业，2017（12）：239-241.
        [3]罗辉.论架空输电线路跳闸故障智能诊断技术[J].山东工业技术，2016（12）：179-180.
        作者简介：
        梁日升（1988.12.01），性别：男，籍贯：广东，民族：汉族，学历：本科，职称：助理工程师。