论架空输电线路跳闸故障智能诊断技术

2016-06-13广东电网有限责任公司江门供电局广东江门529000

山东工业技术 2016年12期

罗辉（广东电网有限责任公司江门供电局,广东江门 529000）

论架空输电线路跳闸故障智能诊断技术

罗辉
（广东电网有限责任公司江门供电局,广东江门 529000）

摘要：输电线路由于常年处于较为复杂的环境空间，容易遭受多种外界不良因素的干扰而出现故障问题，加强故障诊断，掌握先进的现代化技术，才能有效提高故障诊断水平。本文分析了架空输电线路跳闸故障智能诊断技术，首先分析了该技术的故障定位与诊断原理，然后，分析了该技术系统的具体结构。

关键词：架空输电线路；跳闸故障；智能诊断技术

故障智能诊断技术分为定位技术与识别技术，前者是以分布式行波检测技术为基础，具有独立性，不易受到接地阻抗的干扰，具体的定位模式是先找准区间，再具体精准地定位。故障识别技术则是建立在行波监测技术基础上，凭借获得行波电流并分析其特征来对应达到故障类型鉴定的目的。

1 故障定位与识别的原理分析

1.1 故障定位的理论

以故障的分布式定位原理为基础，将电流信息监测设备配置于输电线路，从而形成几个分区，监测终端能够对应将工频故障电流、行波电流等收录下来。凭借工频故障电流明确故障区，同时，凭借各个分区中的行波，进行故障定位，从而确保定位的精准、安全、可靠，集中控制波形、波速、外界干扰信号等的不良干扰，提高故障定位的精准程度。

例1：故障出现在监测终端之间，处于故障点同一端的监测终端，所记录的工频故障电流信号为同向，相反，分布在故障点两端的电流信号则为反向。如图1：

对于此类故障可以采用下面的公式，通过计算来定位故障点：

L 代表两个监测终端间的行波传播距离, l1和l2则分别代表发生故障的区域分别与两个监测终端的行波传播距离，t1、t2则各自代表两个监测终端的GPS用时。

例2：故障出现在变电站与监测终端二者中间，监测终端对应记录的工频故障电流信号处于同一方向。

凭借以上理论，能够相对精准、科学地找到故障所处的区间，此故障定位方法具有一定的科学性、可信度。

1.2 故障识别的理论

对于架空电线来说，其故障应该主要从两大类进行识别，第一：雷击故障（反击、绕击）；第二，非雷击故障。

当识别了线路故障为雷击所致时，则要注意深入区分其为反击故障还是绕击故障，前者通常是由于雷电触及电线杆，会产生雷电流，这部分电流会顺着电线杆流向大地，然而，因为无论是杆塔还是大地都存在一定的阻抗，当电压过大，超出闪络电压标准时，绝缘子串就很容易出现闪络故障。

绕击故障则是由于雷击过程中，产生的高强度雷电流途径导线，造成导线对地电势上升，一旦绝缘子串遭到了过强的电压，其已远远超出冲击闪络电压，必然造成闪络故障问题。

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这两类雷击故障发生后，都容易导致绝缘子串闪络问题，行波电流经由电线杆流向大地，对应都会出现一个反向电流，导致途径导线的电流波形发生较大起伏性变化，其中波首部与尾部相对较陡。

与此相反，不是由雷电引发的故障，则是由其他外界因素引发的故障，例如：污染物对电线的侵蚀、树枝的干扰与缠绕、鸟类的雕琢，再加上风偏问题等。这种故障问题的出现，同交流电流的起伏变化有很大关系。具体的电弧则体现出熄灭、燃复的特点，同雷击所导致的故障不同，它的的行波电流频率相对低。

创建输电线路跳闸故障智能诊断系统，能够全面、科学、有效地收录行波电流，从中分辨故障类型，判断出其为雷击导致，还是其他问题所导致。

2 架空输电线路故障智能诊断系统结构

这一智能化诊断系统主要由以下三大部分构成：监测终端、数据中心、工作站。具有分层设计、分段布置系统性特点。其中数据中心发挥着WEB服务查询功能，广域网将这三大结构有效链接起来，发挥对故障的智能化诊断。具体的结构图如图2：

监测终端被配置在输电线路中，负责对输电线路故障来临时的监测，具体监测项目为：故障行波电力、谐波电流、故障电流等，有效搜集故障信号，同时将其传给数据中心，数据中心再凭借GPRS和现场终端实现通讯，接受被收集的信号，同时，下传相关控制信息。数据中心会集中分析、处理传来的故障信号，同时，把传来的信息与诊断结果一并入库，集中储存起来、形成信息记录。工作站则成为诊断系统中人机互动的平台，具体任务为：创建监测系统、监测查询过程、分析报表等。

任何一次线路跳闸故障，诊断系统都能将瞬态行波电流进行全面、彻底地记录，再根据信息记录来对故障瞬态行波的差异做出科学、合理的分析，从而明确故障类型，当诊断为雷击故障时，则需要深入分析鉴定其属于绕击故障或反击故障。同时，通过分析监测终端的行波数据、GPS时钟数据来对应定位故障点。

在整个的故障诊断系统中，监测终端为最关键、最重要的部分，其具体的设计如下：

第一，传感器线圈检测系统。具体的检测项目包括：工频负荷电流、故障电流、行波电流。

第二，数据收集分析系统。负责收录、分析并诊断来自于传感器的各类信息、信号。

第三，通讯系统。负责对搜集到的信号进行上传并处理，同时接收下传的各类参数、各类控制命令等。

2.1 传感器线圈测量单元

一般利用传感器线圈来对应测出并鉴别电流类型，例如：工频故障类或行波类，传感器线圈是一种电流测量设备，主要凭借所测电流的磁通势对应判断电流的性质。

2.2 数据收集系统

这一系统一般用来收集、收录各类电流信号，例如：工频负荷电流、故障电流等，再途径GPRS网来对应将电流传送到监控中心。这一系统主要由以下部分构成：采集模块、微处理模块、储存模块等。

2.3 无线通讯单元

为了节省成本、控制费用，可以选择GPRS公共网进行远程监控，通过数据信息的远距离传输进行通讯，而且公共网络系统具有很强的信号辐射能力，能够大面积覆盖各个地域、地理空间，遇到地理位置较为复杂、地形极为特殊的情况，如果网络信号无法触及、覆盖，则应该利用无线数传模块将其同信号区联系起来，形成一个通讯链接，以此来确保信号的全范围覆盖。

当输电线路遭受雷击或其他外力破坏产生故障问题时，安装在线路附近的监测终端则会做出反应，向远方的监测系统发出通讯信号，使数据信息被有效传输至监测系统，监测系统负责对所传来的数据信息进行分析，并对应接收监测系统传来的指令、要求等，在远近监测系统的有效链接下，信息数据实现了有效通讯。

2.4 电源系统

电源系统支持故障智能化诊断系统运转的能量源泉，能够维持系统的高效率运转，属于必备系统。所选的电源系统必须能够储备具规模电能，能够长时间在露天工作，而且需要具备实时进行线路电流进行监测的功能。可以选择无线的GPRS模块凭借移动公共网对应传输信息。