基于架空輸電線路跳閘故障智能診斷

李想 李巨山

摘要：隨著社會的發展，科學技術的發展也有了很大的進步。智能診斷系統一般基于分布式行波監測技術定位方法來實現行波電流傳播在線測量，具備測量波前畸變、等效波速減小弧垂所引發的誤差現象，相比于電網雷電定位系統在診斷功能方面及定位方面技術優越性更強。通過其實際運行觀察結果表明，該智能診斷系統對輸電故障的故障區間定位更加精確，能夠在防雷分析與架空輸電線路故障定性方面發揮關鍵作用。

關鍵詞：架空輸電線路；跳閘故障；智能診斷

引言

當前人們的生活水平有了很大程度的提升，對用電需求及質量也隨之提高，所以保障用電的安全穩定就成了電力企業最為重要的一個任務。架空輸電線路倘若是出現了問題故障，勢必會對整個電路的運行造成威脅，所以保障架空輸電線路的安全就有著其必要性。基于此，本文則主要就架空輸電線路跳閘故障進行詳細化分析，并結合實際探究其故障診斷的策略，希望通過此次理論研究對實際操作起到一定指導作用。

1架空輸電線路故障基本概述

架空輸電線在外界空中環境暴露，很容易遭受污穢、風雨、覆冰、雷電等各種自然因素的侵襲影響，進而發生跳閘事故。跳閘事故不但會對架空輸電線路系統帶來嚴重沖擊，也會直接破壞輸電線路中的導線和絕緣子等主要附屬設施，為系統運行帶來巨大的安全隱患。當前在我國，有關架空輸電線路的故障原因辨識監測技術還并不成熟，特別是高精確度的定位技術還有待進一步實用化。雖然目前像國內比較常用的線路參數定位技術與行波定位技術能夠在一定程度上實現較高水平的軟件算法故障定位，但其準確度有限，還不能實現直接故障原因辨識。因此本文就提出基于架空輸電線路的故障智能診斷系統，該系統基于無線通訊技術和分布式監測技術來構建全自動準確監測輸電線路故障分析方法，可以說它進一步提高了當前架空輸電線路的運行維護水平，因為架空輸電線路一旦發生故障，該系統就會準確定位故障點，最大限度縮短故障點查找和故障修復的耗時時間，為及時恢復供電提供了有效保障。另外，它也可以準確辨識架空輸電線路中所存在的具體故障原因，指導技術人員開展相關的輸電線路技術改造行為，對降低線路故障跳閘率也有一定幫助。

2智能診斷系統的故障性質識別基本原理分析

一般來說，架空輸電線路的故障性質識別都圍繞雷擊與非雷擊兩種故障辨識展開。以雷擊故障為例，它還包括反擊與繞擊兩種故障辨識。其中反擊故障包括兩個過程，它們分別為雷擊桿塔分流與絕緣子串擊穿，考慮到絕緣子擊穿過程前導線中一定會產生與雷電流極性相反的耦合電流，所以此時絕緣子串被擊穿以后其導線電流一定與雷電電流的極性相同。再看繞擊，繞擊的幅值一般都偏大，代表了雷電流直接接入導線，此時導線對地電勢會快速升高，絕緣子串也會在此時承受超過沖擊閃絡電壓的超負荷電壓，導致架空輸電線路瞬間發生閃絡故障。在繞擊過程中，導線行波電流會流入大量雷電流，但卻沒有反向電磁耦合電流流入。總體來說，繞擊與反擊故障都會導致絕緣子出現閃絡，瞬間讓導線中電流呈現波前波尾部分的陡度增大。相比而言，非雷擊故障則多由污穢閃絡、鳥閃、冰閃、大風舞動等問題引起，該閃絡過程實際上與交流電流變化關系密切，所以相比于雷擊故障它的暫態行波電流頻率偏低，危害也不如雷擊故障大。為了盡可能規避這兩種架空輸電線路故障，為其建立輸電線路故障人工專家診斷系統是非常有必要的，該系統也是基于智能診斷系統而形成的，它主要記錄行波電流在兩種故障中所呈現的主要特征，進而區分雷擊與非雷擊故障，特別是繞擊與反擊故障。

3診斷措施

3.1智能診斷系統的基本構成

智能診斷系統基本構成相對復雜，它按照分層分布式體系結構設計，并由現場監測終端、工作站以及數據中心三大部分共同組成。這里數據中心能夠提供WEB服務查詢功能，滿足現場監測終端中數據傳輸與工作站之間的有效廣域網銜接。本文以系統中的現場監測終端為例展開探討。現場監測終端能夠在每一次故障發生后都完整記錄它的瞬態行波電流，并通過分析故障瞬態行波差異來確定故障類型，看其是否是雷擊故障還是非雷擊故障。如果是雷擊故障還要進行進一步的故障類型確定，看其是繞擊故障還是反擊故障。現場監測終端為了監測行波數據還特別設置了GPS時鐘數據計算模塊，它能夠對已存在故障點進行計算并精確確定故障點的位置，所以總體來看該智能診斷系統屬于開放型、學習型系統，能夠在長期的故障判斷實踐行為中積累經驗，最終形成針對各類故障的識別能力體系。現場監測終端作為智能診斷系統的核心部分，它就包括了負責監測工頻負荷電流、工頻故障電流以及實現行波電流信號檢測的傳感器線圈檢測單元；能夠對傳感器所檢測信號進行采集、分析與診斷的數據采集分析單元；能夠上傳采集信號處理結果的通信單元。上述分支部分幫助現場監測終端第一時間發現線路故障電流與雷擊電流，并將這些威脅因素快速遠程通知給智能診斷監控系統。同時現場監測終端也接受來自于監控系統所下傳的各種參數設置與命令，確保現場監測終端與遠方監測系統能夠實現基于軟件功能的雙向數據通信行為，以完成對故障的定位及識別。

3.2智能診斷的應用

通過采用智能診斷系統，可以對架空輸電線路的防雷措施做出有效的指導，保證輸電線路的正常運行。這種系統在開展防雷措施時，主要是進行差異化的對待。其主要的優點就是成本消耗非常低，減少了資金的投入，但是對于提升輸電線路的安全運行卻有著非常顯著的效果。在智能診斷系統中，關于雷電地位其可以對輸電線路的走廊落雷密度進行有效的確定，并且對跳閘事故進行有效的預測。不過架空輸電線路一般都比較長和復雜，其無論是經過的地形還是所經過的氣候也是復雜多變的，所以智能診斷系統的工作是繁多的，在運行中，需要對整個輸電線路的做到實時的監控，避免出現跳閘故障等。根據上文的分析，通過采用智能診斷系統可以對雷擊故障進行定位，這樣的雷擊定位得到了很好的技術保證，從而提高了故障定位精準度。在雷電定位系統的輔助下，智能診斷系統也可以充分的發揮出其作用，其也對架空輸電線路的防雷方面的技術進行了有效的優化和加強。保證了輸電線路在一些天氣惡劣，特別是雷雨天氣多的地區，架空輸電線路也可以正常的運行，不會因為雷電而出現閃絡故障。另外，智能診斷系統在對架空輸電線路的跳閘故障進行識別時，主要是通過對輸電線路暫態行波電流進行監測，其通過對行波的特征進行確定和分析，從而可以對輸電線路出現的閃絡故障進行有效的識別。這樣充分的體現了智能診斷系統運行的高效性和智能化。

3.3跳閘故障智能診斷對策

考慮到直擊雷繞閃絡故障的危害影響性，可以考慮在雷擊塔頂絕緣子串閃絡前判別行波電流在起始區間是否出現了反極性電流，以此來獲取仿真計算及現場數據驗證結果。同時還可以考慮架設耦合地線，配合分流耦合雷擊電流分析，最大限度降低絕緣子串上承受電壓，提高線路整體耐雷水平，同時降低繞擊跳閘率。

結語

綜上所述，關于對架空輸電線路的跳閘故障進行診斷時，主要是對故障進行定位、原因分析和故障評價。我國的智能診斷系統和相關技術在現代的架空輸電線路的保護中發揮著非常重要的作用。其可以對故障進行準確的定位和評價，而且其智能化水平也得到了很好的提高，可以保證架空輸電線路的正常運行。

參考文獻

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（作者單位：國網寧波供電公司）