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(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也有了很大的進(jìn)步。智能診斷系統(tǒng)一般基于分布式行波監(jiān)測(cè)技術(shù)定位方法來(lái)實(shí)現(xiàn)行波電流傳播在線測(cè)量，具備測(cè)量波前畸變、等效波速減小弧垂所引發(fā)的誤差現(xiàn)象，相比于電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)在診斷功能方面及定位方面技術(shù)優(yōu)越性更強(qiáng)。通過(guò)其實(shí)際運(yùn)行觀察結(jié)果表明，該智能診斷系統(tǒng)對(duì)輸電故障的故障區(qū)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(fā)揮關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路；跳閘故障；智能診斷

引言

當(dāng)前人們的生活水平有了很大程度的提升，對(duì)用電需求及質(zhì)量也隨之提高，所以保障用電的安全穩(wěn)定就成了電力企業(yè)最為重要的一個(gè)任務(wù)。架空輸電線路倘若是出現(xiàn)了問(wèn)題故障，勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)電路的運(yùn)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?；诖?，本文則主要就架空輸電線路跳閘故障進(jìn)行詳細(xì)化分析，并結(jié)合實(shí)際探究其故障診斷的策略，希望通過(guò)此次理論研究對(duì)實(shí)際操作起到一定指導(dǎo)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(huán)境暴露，很容易遭受污穢、風(fēng)雨、覆冰、雷電等各種自然因素的侵襲影響，進(jìn)而發(fā)生跳閘事故。跳閘事故不但會(huì)對(duì)架空輸電線路系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重沖擊，也會(huì)直接破壞輸電線路中的導(dǎo)線和絕緣子等主要附屬設(shè)施，為系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)巨大的安全隱患。當(dāng)前在我國(guó)，有關(guān)架空輸電線路的故障原因辨識(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)還并不成熟，特別是高精確度的定位技術(shù)還有待進(jìn)一步實(shí)用化。雖然目前像國(guó)內(nèi)比較常用的線路參數(shù)定位技術(shù)與行波定位技術(shù)能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)較高水平的軟件算法故障定位，但其準(zhǔn)確度有限，還不能實(shí)現(xiàn)直接故障原因辨識(shí)。因此本文就提出基于架空輸電線路的故障智能診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于無(wú)線通訊技術(shù)和分布式監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)構(gòu)建全自動(dòng)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)輸電線路故障分析方法，可以說(shuō)它進(jìn)一步提高了當(dāng)前架空輸電線路的運(yùn)行維護(hù)水平，因?yàn)榧芸蛰旊娋€路一旦發(fā)生故障，該系統(tǒng)就會(huì)準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，最大限度縮短故障點(diǎn)查找和故障修復(fù)的耗時(shí)時(shí)間，為及時(shí)恢復(fù)供電提供了有效保障。另外，它也可以準(zhǔn)確辨識(shí)架空輸電線路中所存在的具體故障原因，指導(dǎo)技術(shù)人員開(kāi)展相關(guān)的輸電線路技術(shù)改造行為，對(duì)降低線路故障跳閘率也有一定幫助。

2智能診斷系統(tǒng)的故障性質(zhì)識(shí)別基本原理分析

一般來(lái)說(shuō)，架空輸電線路的故障性質(zhì)識(shí)別都圍繞雷擊與非雷擊兩種故障辨識(shí)展開(kāi)。以雷擊故障為例，它還包括反擊與繞擊兩種故障辨識(shí)。其中反擊故障包括兩個(gè)過(guò)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(guò)程前導(dǎo)線中一定會(huì)產(chǎn)生與雷電流極性相反的耦合電流，所以此時(shí)絕緣子串被擊穿以后其導(dǎo)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(dǎo)線，此時(shí)導(dǎo)線對(duì)地電勢(shì)會(huì)快速升高，絕緣子串也會(huì)在此時(shí)承受超過(guò)沖擊閃絡(luò)電壓的超負(fù)荷電壓，導(dǎo)致架空輸電線路瞬間發(fā)生閃絡(luò)故障。在繞擊過(guò)程中，導(dǎo)線行波電流會(huì)流入大量雷電流，但卻沒(méi)有反向電磁耦合電流流入。總體來(lái)說(shuō)，繞擊與反擊故障都會(huì)導(dǎo)致絕緣子出現(xiàn)閃絡(luò)，瞬間讓導(dǎo)線中電流呈現(xiàn)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(luò)、鳥(niǎo)閃、冰閃、大風(fēng)舞動(dòng)等問(wèn)題引起，該閃絡(luò)過(guò)程實(shí)際上與交流電流變化關(guān)系密切，所以相比于雷擊故障它的暫態(tài)行波電流頻率偏低，危害也不如雷擊故障大。為了盡可能規(guī)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(tǒng)是非常有必要的，該系統(tǒng)也是基于智能診斷系統(tǒng)而形成的，它主要記錄行波電流在兩種故障中所呈現(xiàn)的主要特征，進(jìn)而區(qū)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(tǒng)的基本構(gòu)成

智能診斷系統(tǒng)基本構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，它按照分層分布式體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端、工作站以及數(shù)據(jù)中心三大部分共同組成。這里數(shù)據(jù)中心能夠提供WEB服務(wù)查詢功能，滿足現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端中數(shù)據(jù)傳輸與工作站之間的有效廣域網(wǎng)銜接。本文以系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端為例展開(kāi)探討。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端能夠在每一次故障發(fā)生后都完整記錄它的瞬態(tài)行波電流，并通過(guò)分析故障瞬態(tài)行波差異來(lái)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(jìn)行進(jìn)一步的故障類型確定，看其是繞擊故障還是反擊故障?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端為了監(jiān)測(cè)行波數(shù)據(jù)還特別設(shè)置了GPS時(shí)鐘數(shù)據(jù)計(jì)算模塊，它能夠?qū)σ汛嬖诠收宵c(diǎn)進(jìn)行計(jì)算并精確確定故障點(diǎn)的位置，所以總體來(lái)看該智能診斷系統(tǒng)屬于開(kāi)放型、學(xué)習(xí)型系統(tǒng)，能夠在長(zhǎng)期的故障判斷實(shí)踐行為中積累經(jīng)驗(yàn)，最終形成針對(duì)各類故障的識(shí)別能力體系。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端作為智能診斷系統(tǒng)的核心部分，它就包括了負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)工頻負(fù)荷電流、工頻故障電流以及實(shí)現(xiàn)行波電流信號(hào)檢測(cè)的傳感器線圈檢測(cè)單元；能夠?qū)鞲衅魉鶛z測(cè)信號(hào)進(jìn)行采集、分析與診斷的數(shù)據(jù)采集分析單元；能夠上傳采集信號(hào)處理結(jié)果的通信單元。上述分支部分幫助現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)線路故障電流與雷擊電流，并將這些威脅因素快速遠(yuǎn)程通知給智能診斷監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端也接受來(lái)自于監(jiān)控系統(tǒng)所下傳的各種參數(shù)設(shè)置與命令，確保現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端與遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基于軟件功能的雙向數(shù)據(jù)通信行為，以完成對(duì)故障的定位及識(shí)別。

3.2智能診斷的應(yīng)用

通過(guò)采用智能診斷系統(tǒng)，可以對(duì)架空輸電線路的防雷措施做出有效的指導(dǎo)，保證輸電線路的正常運(yùn)行。這種系統(tǒng)在開(kāi)展防雷措施時(shí)，主要是進(jìn)行差異化的對(duì)待。其主要的優(yōu)點(diǎn)就是成本消耗非常低，減少了資金的投入，但是對(duì)于提升輸電線路的安全運(yùn)行卻有著非常顯著的效果。在智能診斷系統(tǒng)中，關(guān)于雷電地位其可以對(duì)輸電線路的走廊落雷密度進(jìn)行有效的確定，并且對(duì)跳閘事故進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)。不過(guò)架空輸電線路一般都比較長(zhǎng)和復(fù)雜，其無(wú)論是經(jīng)過(guò)的地形還是所經(jīng)過(guò)的氣候也是復(fù)雜多變的，所以智能診斷系統(tǒng)的工作是繁多的，在運(yùn)行中，需要對(duì)整個(gè)輸電線路的做到實(shí)時(shí)的監(jiān)控，避免出現(xiàn)跳閘故障等。根據(jù)上文的分析，通過(guò)采用智能診斷系統(tǒng)可以對(duì)雷擊故障進(jìn)行定位，這樣的雷擊定位得到了很好的技術(shù)保證，從而提高了故障定位精準(zhǔn)度。在雷電定位系統(tǒng)的輔助下，智能診斷系統(tǒng)也可以充分的發(fā)揮出其作用，其也對(duì)架空輸電線路的防雷方面的技術(shù)進(jìn)行了有效的優(yōu)化和加強(qiáng)。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(qū)，架空輸電線路也可以正常的運(yùn)行，不會(huì)因?yàn)槔纂姸霈F(xiàn)閃絡(luò)故障。另外，智能診斷系統(tǒng)在對(duì)架空輸電線路的跳閘故障進(jìn)行識(shí)別時(shí)，主要是通過(guò)對(duì)輸電線路暫態(tài)行波電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其通過(guò)對(duì)行波的特征進(jìn)行確定和分析，從而可以對(duì)輸電線路出現(xiàn)的閃絡(luò)故障進(jìn)行有效的識(shí)別。這樣充分的體現(xiàn)了智能診斷系統(tǒng)運(yùn)行的高效性和智能化。

3.3跳閘故障智能診斷對(duì)策

考慮到直擊雷繞閃絡(luò)故障的危害影響性，可以考慮在雷擊塔頂絕緣子串閃絡(luò)前判別行波電流在起始區(qū)間是否出現(xiàn)了反極性電流，以此來(lái)獲取仿真計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果。同時(shí)還可以考慮架設(shè)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(shí)降低繞擊跳閘率。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，關(guān)于對(duì)架空輸電線路的跳閘故障進(jìn)行診斷時(shí)，主要是對(duì)故障進(jìn)行定位、原因分析和故障評(píng)價(jià)。我國(guó)的智能診斷系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)在現(xiàn)代的架空輸電線路的保護(hù)中發(fā)揮著非常重要的作用。其可以對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確的定位和評(píng)價(jià)，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(yùn)行。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)寧波供電公司）