論架空輸電線路跳閘故障智能診斷技術

羅 輝（廣東電網有限責任公司江門供電局,廣東 江門 529000）

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論架空輸電線路跳閘故障智能診斷技術

羅 輝
（廣東電網有限責任公司江門供電局,廣東 江門 529000）

摘 要：輸電線路由于常年處于較為復雜的環境空間，容易遭受多種外界不良因素的干擾而出現故障問題，加強故障診斷，掌握先進的現代化技術，才能有效提高故障診斷水平。本文分析了架空輸電線路跳閘故障智能診斷技術，首先分析了該技術的故障定位與診斷原理，然后，分析了該技術系統的具體結構。

關鍵詞：架空輸電線路；跳閘故障；智能診斷技術

故障智能診斷技術分為定位技術與識別技術，前者是以分布式行波檢測技術為基礎，具有獨立性，不易受到接地阻抗的干擾，具體的定位模式是先找準區間，再具體精準地定位。故障識別技術則是建立在行波監測技術基礎上，憑借獲得行波電流并分析其特征來對應達到故障類型鑒定的目的。

1 故障定位與識別的原理分析

1.1 故障定位的理論

以故障的分布式定位原理為基礎，將電流信息監測設備配置于輸電線路，從而形成幾個分區，監測終端能夠對應將工頻故障電流、行波電流等收錄下來。憑借工頻故障電流明確故障區，同時，憑借各個分區中的行波，進行故障定位，從而確保定位的精準、安全、可靠，集中控制波形、波速、外界干擾信號等的不良干擾，提高故障定位的精準程度。

例1：故障出現在監測終端之間，處于故障點同一端的監測終端，所記錄的工頻故障電流信號為同向，相反，分布在故障點兩端的電流信號則為反向。如圖1：

對于此類故障可以采用下面的公式，通過計算來定位故障點：

L 代表兩個監測終端間的行波傳播距離, l1和l2則分別代表發生故障的區域分別與兩個監測終端的行波傳播距離，t1、t2則各自代表兩個監測終端的GPS用時。

例2：故障出現在變電站與監測終端二者中間，監測終端對應記錄的工頻故障電流信號處于同一方向。

憑借以上理論，能夠相對精準、科學地找到故障所處的區間，此故障定位方法具有一定的科學性、可信度。

1.2 故障識別的理論

對于架空電線來說，其故障應該主要從兩大類進行識別，第一：雷擊故障（反擊、繞擊）；第二，非雷擊故障。

當識別了線路故障為雷擊所致時，則要注意深入區分其為反擊故障還是繞擊故障，前者通常是由于雷電觸及電線桿，會產生雷電流，這部分電流會順著電線桿流向大地，然而，因為無論是桿塔還是大地都存在一定的阻抗，當電壓過大，超出閃絡電壓標準時，絕緣子串就很容易出現閃絡故障。

繞擊故障則是由于雷擊過程中，產生的高強度雷電流途徑導線，造成導線對地電勢上升，一旦絕緣子串遭到了過強的電壓，其已遠遠超出沖擊閃絡電壓，必然造成閃絡故障問題。

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這兩類雷擊故障發生后，都容易導致絕緣子串閃絡問題，行波電流經由電線桿流向大地，對應都會出現一個反向電流，導致途徑導線的電流波形發生較大起伏性變化，其中波首部與尾部相對較陡。

與此相反，不是由雷電引發的故障，則是由其他外界因素引發的故障，例如：污染物對電線的侵蝕、樹枝的干擾與纏繞、鳥類的雕琢，再加上風偏問題等。這種故障問題的出現，同交流電流的起伏變化有很大關系。具體的電弧則體現出熄滅、燃復的特點，同雷擊所導致的故障不同，它的的行波電流頻率相對低。

創建輸電線路跳閘故障智能診斷系統，能夠全面、科學、有效地收錄行波電流，從中分辨故障類型，判斷出其為雷擊導致，還是其他問題所導致。

2 架空輸電線路故障智能診斷系統結構

這一智能化診斷系統主要由以下三大部分構成：監測終端、數據中心、工作站。具有分層設計、分段布置系統性特點。其中數據中心發揮著WEB服務查詢功能，廣域網將這三大結構有效鏈接起來，發揮對故障的智能化診斷。具體的結構圖如圖2：

監測終端被配置在輸電線路中，負責對輸電線路故障來臨時的監測，具體監測項目為：故障行波電力、諧波電流、故障電流等，有效搜集故障信號，同時將其傳給數據中心，數據中心再憑借GPRS和現場終端實現通訊，接受被收集的信號，同時，下傳相關控制信息。數據中心會集中分析、處理傳來的故障信號，同時，把傳來的信息與診斷結果一并入庫，集中儲存起來、形成信息記錄。工作站則成為診斷系統中人機互動的平臺，具體任務為：創建監測系統、監測查詢過程、分析報表等。

任何一次線路跳閘故障，診斷系統都能將瞬態行波電流進行全面、徹底地記錄，再根據信息記錄來對故障瞬態行波的差異做出科學、合理的分析，從而明確故障類型，當診斷為雷擊故障時，則需要深入分析鑒定其屬于繞擊故障或反擊故障。同時，通過分析監測終端的行波數據、GPS時鐘數據來對應定位故障點。

在整個的故障診斷系統中，監測終端為最關鍵、最重要的部分，其具體的設計如下：

第一，傳感器線圈檢測系統。具體的檢測項目包括：工頻負荷電流、故障電流、行波電流。

第二，數據收集分析系統。負責收錄、分析并診斷來自于傳感器的各類信息、信號。

第三，通訊系統。負責對搜集到的信號進行上傳并處理，同時接收下傳的各類參數、各類控制命令等。

2.1 傳感器線圈測量單元

一般利用傳感器線圈來對應測出并鑒別電流類型，例如：工頻故障類或行波類，傳感器線圈是一種電流測量設備，主要憑借所測電流的磁通勢對應判斷電流的性質。

2.2 數據收集系統

這一系統一般用來收集、收錄各類電流信號，例如：工頻負荷電流、故障電流等，再途徑GPRS網來對應將電流傳送到監控中心。這一系統主要由以下部分構成：采集模塊、微處理模塊、儲存模塊等。

2.3 無線通訊單元

為了節省成本、控制費用，可以選擇GPRS公共網進行遠程監控，通過數據信息的遠距離傳輸進行通訊，而且公共網絡系統具有很強的信號輻射能力，能夠大面積覆蓋各個地域、地理空間，遇到地理位置較為復雜、地形極為特殊的情況，如果網絡信號無法觸及、覆蓋，則應該利用無線數傳模塊將其同信號區聯系起來，形成一個通訊鏈接，以此來確保信號的全范圍覆蓋。

當輸電線路遭受雷擊或其他外力破壞產生故障問題時，安裝在線路附近的監測終端則會做出反應，向遠方的監測系統發出通訊信號，使數據信息被有效傳輸至監測系統，監測系統負責對所傳來的數據信息進行分析，并對應接收監測系統傳來的指令、要求等，在遠近監測系統的有效鏈接下，信息數據實現了有效通訊。

2.4 電源系統

電源系統支持故障智能化診斷系統運轉的能量源泉，能夠維持系統的高效率運轉，屬于必備系統。所選的電源系統必須能夠儲備具規模電能，能夠長時間在露天工作，而且需要具備實時進行線路電流進行監測的功能。可以選擇無線的GPRS模塊憑借移動公共網對應傳輸信息。

3 總結

該故障智能診斷技術分為定位技術與識別技術，前者是以分布式行波檢測技術為基礎，具有獨立性，不易受到接地阻抗的干擾，具體的定位模式是先找準區間，再具體精準地定位。故障識別技術則是建立在行波監測技術基礎上，憑借獲得行波電流并分析其特征來對應達到故障類型鑒定的目的。

智能化故障診斷系統具有多方面的優勢特點，一方面能夠精準地找到線路故障，精準定位故障，同時，也能有效分析故障原因，能夠準確地區分雷擊故障與非雷擊故障，并對應提出科學的解決對策。

參考文獻：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.154