架空输电线路跳闸故障智能诊断

摘要：架空输电线路跳闸故障通常是由于受到雷电、覆冰、强对流天气等自然因素的影响而发生，线路跳闸不仅会直接对系统正常运行产生强烈的逆向冲击，而且对绝缘子、导线等也会形成一定程度的破坏，如果得不到及时的维修，很可能导致大范围的电力事故，所以准确定位跳闸位置，并及时找到跳闸原因、提出解决和预防办法是提高电力系统整体可靠性的唯一有效途径。

关键词：架空输电线路；故障智能诊断；跳闸故障

一、智能诊断系统的基本运作原理分析

1.1 智能诊断系统的故障定位基本原理分析

智能诊断系统在架空输电线路故障精确定位方面所采用的是分布式故障定位技术，该技术就是在输电线路上布置多个故障电流信号监测终端装置，它们将输电线路本身划分为若干区间。从科学层面来讲，它能够在一定程度上降低输电线路中所产生的行波波速、波形衰减、弧垂以及其他干扰信号，有效消除上述因素对系统故障定位精确度的不利影响，如此才实现了针对故障的高精度定位功能。

如图1，该输电线路故障发生在监测终端之间，具体说就是监测点1与监测点M+1之间。此时故障点同侧的监测终端记录工频故障电流信号方向应该相同，而故障点两侧所记录的工频故障电流信号应该方向相反。利用该逻辑判断原理就能准确确定故障所发生的实际区间，再通过区间来精确定位。这里所采用的定位方法就是智能诊断系统工频短路电流流向法，它对区间定位的精确性非常之高。

在确定故障区间以后，就要展开系统的行波精确定位程序，由于故障点在两监测终端之间，所以它们的行波电流传播方向一定是朝相反方向，如图2所示：

此时监测终端会记录电流的波形与GPS时钟，再利用下列算式来计算故障点的实际位置为：

在上述两算式中：L代表两个监测终端的行波传播距离；l1、l2分别代表两个监测终端的行波传播距离；t1、t2代表两个监测终端所记录的行波电流GPS时间；υ代表故障行波在介质中的传播速度。如果查到故障点在变电站与监测终端间，就可以利用以下算式来计算故障点实际位置，为：

式中：l代表故障点距中最近的变电站行波传播距离；？t代表监测点所监测到的故障点行波到最近的变电站反射故障行波时间差；υ代表故障行波在介质中的实际传播速度。根据以上的故障点定位，智能诊断系统就能快速发现疑似故障点，并顺利进入下一阶段的故障性质识别。

1.2 智能诊断系统的故障性质识别基本原理分析

一般来说，架空输电线路的故障性质识别都围绕雷击与非雷击两种故障辨识展开。以雷击故障为例，它还包括反击与绕击两种故障辨识。其中反击故障包括两个过程，它们分别为雷击杆塔分流与绝缘子串击穿，考虑到绝缘子击穿过程前导线中一定会产生与雷电流极性相反的耦合电流，所以此时绝缘子串被击穿以后其导线电流一定与雷电电流的极性相同。再看绕击，绕击的幅值一般都偏大，代表了雷电流直接接入导线，此时导线对地电势会快速升高，绝缘子串也会在此时承受超过冲击闪络电压的超负荷电压，导致架空输电线路瞬间发生闪络故障。

二、输电线路故障诊断系统的应用

2.1指导故障点查找和故障性质识别

第一，输电线路故障智能诊断系统可以对各种故障性质进行识别。从这一系统中可以看出，对故障进行识别和定位是智能诊断系统的主要功能。

该系统记录的故障时刻与继保装置记录的故障时间有一定误差，这是因为继保装置采用本机的系统时间，而该系统采用GPS授时，记录的是故障发生的绝对时间，更有利于不同系统信息的共享。

第二，故障录波装置信号采样在变电站内进行，采样信号无法进行故障性质识别，在定位准确度方面受电力系统运行方式及接地故障点阻抗影响较大，往往导致两端变电站故障錄波装置诊断结果不一致。

第三，雷电定位系统只适用于雷电故障，其本身无法确定故障时刻，可能会存在不同系统时间不统一、无法确定故障时刻的问题。

2.2指导输电线路防雷措施的开展

了解输电线路运行中实际遭受的雷击情况，有助于采取有针对性的防雷措施、开展输电线路差异化防雷工作，不但有利于节约资金，还可以显著提高输电线路运行可靠性。雷电定位系统是评估输电线路走廊落雷密度的有效工具，它从二维平面上分析统计输电线路附近区域落雷情况。但是输电线路走廊绵延千里，经过的地形、气候复杂多变，可能由于土壤、地形等原因使输电线路附近区域落雷密度特大，但是实际击中输电线路的次数并不多。输电线路故障智能诊断系统可以监测雷击避雷线的耦合电流以及绕击导线未跳闸电流，利用前述定位原理进行雷击点精确定位，从一维线路实际遭受雷击的角度和雷电定位系统形成互补。

参考文献：

[1]孙鑫，杨超.架空输电线路跳闸故障智能诊断的研究[J].科技创新与应用，2014，10（18）：108～110.

[2]彭向阳，李鑫，张国清.输电线路故障辨识电磁暂态仿真研究[J].高压电器，2013，08（16）：92～96.

（作者单位：国网龙岩供电公司）

作者简介：高达（1986.5.17），性别：男，籍贯：福建长乐，民族：汉，学历：本科，职称：工程师，职务：输电无人机班副班长，研究方向：输电线路运检。