分布式故障诊断系统在35kV及以上各电压等级输电线路中的应用

孟小强

摘要：随着我国大力发展新能源发电技术，分布式电源不断涌现，大量的分布式电源通过配电变压器接入配电网后改变了系统的潮流方向及故障电流分布，使传统的辐射式网络变为一种遍布电源与负荷互联的网络，同时也会使环网系统变得更加复杂，这给小电流系统故障定位带来了巨大的挑战。基于此，以下对分布式故障诊断系统在35kV及以上各电压等级输电线路中的应用进行了探讨，以供参考。

关键词：分布式故障诊断系统;35kV及以上各电压等级;输电线路;应用

引言

目前业界公认的特高压输电线路技术攻关难点即故障发生后，对故障点的快速定位与诊断。一般化解决方案为采用人工方法对输电线路进行排查或采用无人机对线路进行远程查找，但由于范围广、精度低不能有及时的在短时间内对线路故障进行准确定位。对于采用分布式故障诊断系统则能够在输电线路发生故障时进行短时间快速定位，有效提高了特高压输电线路的运行维护效率。

1分布式故障诊断系统技术原理

1.1在确定的故障间隔内实现行波精确定位

随着行波定位的故障间隔变短，由地形下陷引起的误差成比例地线性减小。在确定了j和m之间的故障间隔之后，仅需要对j和m部分执行行波定位。同时，系统采用分布式行波速度在线测量技术，即基于同一行波经过两个相邻检测装置的时间，可以准确计算行波速度，消除行波的影响速度对行波定位精度的影响，进一步提高了故障行波定位的精度。

1.2分布式故障诊断系统构成

该系统主要由三部分构成，分别为检测终端，主要安装在输电线路的各段输电线路上，主要用以监控运行参数与故障信号。第二部分为数据的收集中心，可实时采集数据并进行分析。第三部分为客户端，主要实现数据应用端的实时查询功能。其中第一部分检测终端是该系统中最为重要的一环它主要实现数据的采集、预处理、以及通过数据的报错实现系统自我恢复。

1.3雷击、非雷击跳闸

由于不同的原因（雷击，非雷击等），传输线跳闸故障具有不同的闪络通道特性，这些差异将反映在同时形成的故障行波中。因此，在故障点附近监测的故障行波电流（无衰减，不失真）可用于识别故障原因，并实现雷击和非雷击以及雷击故障周围和反击的识别。同时，还可以实现雷击线，铁塔和导线的识别，而无雷击跳闸。

2输电线路分布式故障分析

2.1在线路中风的问题

因为线路远远离不开长距离的输送，所以必然会接触外部自然环境。一是微风振动产生的影响。线路遭到微风一直的干扰，会造成微风振动，不可避免地會导致导线磨损，通常情况下，线路振动会使与其相连的杆塔部件和金具松动，老化的速度比以往更快。二是舞动带来的影响。线路如果出现了舞动，则破坏力也会非常大，通常会导致导线烧断、鞭击、金具螺栓松动、杆塔歪曲，绝缘子钢脚裂开引起导线脱落，并且造成跳闸的状况，使电网安全受到负面影响。三是风偏故障的影响，此形式以耐张塔的跳线串对杆塔放电居多，从而引起线路跳闸。

2.2内部影响因素

输电线路维护和运行也会受到内部因素的影响，首先，电力输电设备老化，是极为严重的影响因素。由于有些输电设备使用年限较长，并且后期的维护和检修工作不够完善，从而导致输电设备的功能逐渐弱化。其次，由于现代化城市发展速度较快，用电需求也随之增加，因此原来的输电设备已经不能满足供电要求，甚至有些设备长期处在超负荷运行中，这极大地影响了输电设备的供电能力。最后，高压配电网络和低压电网不能很好地结合，从而导致供电成本增加，并且还会降低输电设备的供电质量和供电安全性。

3以某地分布式故障诊断系统在高压输电线路中的应用为例

±800kV线路二极保护电压突变保护动作，三组保护均正确动作，二极保护锁死，二极高端阀组重合。收集到故障信息后，分布式故障诊断系统将推送以下信息：“某条线在某天的23：36：06和928毫秒发生故障，故障阶段为极点II。位置在3165塔与塔3232，距离为3165。极塔的大小为31.812km，故障极塔的极数为3223。行波尾部时间小于20μs，在起始位置没有反极性脉冲。行波，断层性质是规避的，塔3223位于山区，地闪密度在C2多矿区。查询雷电信息后，在距离线路1km以内的故障时间点1min内有1次雷电活动，雷电电流为50.6kA。另外，No.3223和No.3224之间的跨谷距离的最大高度差为220m，因此接地屏蔽效果较差。

435kV及以上各电压等级输电线路故障的解决措施

4.1预防雷击和污闪的有效措施

首先，运维工作人员应该定期详细地检测输电线路，保证输电线路处于正常运行状态，并且更换功能下降的绝缘子，使接地电阻符合安全标准。其次，在建设输电线路时，采用同塔架设单回路的方式，同时加装间隙放电横担，从而对输电线路起到保护作用。另外，针对输电线路污闪问题，可以从3个方面着手。①运维工作人员应该加强绝缘子的清理工作。②针对输电线路的表层污秽物，应该定期喷洒清洗液，保证输电线路的洁净。③运维工作人员对输电设备还可以定期进行涂料粉刷作业，防止污闪现象的发生。

4.2直流输电线路保护方法

经过对直流输电线路保护长期探索，常用的两种保护方式为行波保护和微分欠压保护。其中行波保护在直流输电系统中至关重要，能够在线路发生故障时，及时响应，进行故障的切除，保证系统损害最小;微分欠压保护，则是为了当行波保护没有产生效果时，提供给系统的另一种保护方式，主要是为了加强系统的安全性。故障发生时，系统中电气特征量的变化非常迅速，行波保护的原理就是根据系统中电压的变化和电流的变化为依据，通过机器识别出故障行波各个电气量变化情况，对不同的故障类型进行分类，再根据故障进行针对处理，完成对线路的最佳保护。

4.3防外破措施

①对于复杂的外力情况，运维工作人员应该加强巡检力度，对输电线路进行严格的检测。同时，在政策允许下，借助国家和政府的力量，严厉打击偷窃电力材料的行为。②对建设完成投入运营的输电线路，在维护中要加强管理，同时针对后建的工程项目，应该予以监督和指示，避免对输电线路造成破坏。③运维工作人员应该提高输电线路的维护意识，努力提升自身的专业素养，在线路维护作业中尽职尽责，并加强与各部门之间的联系，确保发生故障时能够第一时间进行处理，将损失降至最低。

结束语

在35kV及以上输电线路中充分应用分布式故障诊断系统能够及时有效的监测行波波尾的发生时间，在输电线路发生雷击或非雷击故障时能够提供准确有效的故障诊断，极大地节省了故障巡视时间与巡视范围，有效提高复杂环境下巡视作业效率，节约人力物力。分布式故障诊断系统作为特高压输电线路中高效的运行检修技术方法，为实现智能化输电线路的运检提供了重要理论基础与技术支持。

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