分布式故障診斷系統(tǒng)在35kV及以上各電壓等級(jí)輸電線路中的應(yīng)用

孟小強(qiáng)

摘要：隨著我國(guó)大力發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)，分布式電源不斷涌現(xiàn)，大量的分布式電源通過配電變壓器接入配電網(wǎng)后改變了系統(tǒng)的潮流方向及故障電流分布，使傳統(tǒng)的輻射式網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橐环N遍布電源與負(fù)荷互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也會(huì)使環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，這給小電流系統(tǒng)故障定位帶來了巨大的挑戰(zhàn)?；诖耍韵聦?duì)分布式故障診斷系統(tǒng)在35kV及以上各電壓等級(jí)輸電線路中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：分布式故障診斷系統(tǒng);35kV及以上各電壓等級(jí);輸電線路;應(yīng)用

引言

目前業(yè)界公認(rèn)的特高壓輸電線路技術(shù)攻關(guān)難點(diǎn)即故障發(fā)生后，對(duì)故障點(diǎn)的快速定位與診斷。一般化解決方案為采用人工方法對(duì)輸電線路進(jìn)行排查或采用無人機(jī)對(duì)線路進(jìn)行遠(yuǎn)程查找，但由于范圍廣、精度低不能有及時(shí)的在短時(shí)間內(nèi)對(duì)線路故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位。對(duì)于采用分布式故障診斷系統(tǒng)則能夠在輸電線路發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行短時(shí)間快速定位，有效提高了特高壓輸電線路的運(yùn)行維護(hù)效率。

1分布式故障診斷系統(tǒng)技術(shù)原理

1.1在確定的故障間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)行波精確定位

隨著行波定位的故障間隔變短，由地形下陷引起的誤差成比例地線性減小。在確定了j和m之間的故障間隔之后，僅需要對(duì)j和m部分執(zhí)行行波定位。同時(shí)，系統(tǒng)采用分布式行波速度在線測(cè)量技術(shù)，即基于同一行波經(jīng)過兩個(gè)相鄰檢測(cè)裝置的時(shí)間，可以準(zhǔn)確計(jì)算行波速度，消除行波的影響速度對(duì)行波定位精度的影響，進(jìn)一步提高了故障行波定位的精度。

1.2分布式故障診斷系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，分別為檢測(cè)終端，主要安裝在輸電線路的各段輸電線路上，主要用以監(jiān)控運(yùn)行參數(shù)與故障信號(hào)。第二部分為數(shù)據(jù)的收集中心，可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。第三部分為客戶端，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用端的實(shí)時(shí)查詢功能。其中第一部分檢測(cè)終端是該系統(tǒng)中最為重要的一環(huán)它主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理、以及通過數(shù)據(jù)的報(bào)錯(cuò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我恢復(fù)。

1.3雷擊、非雷擊跳閘

由于不同的原因（雷擊，非雷擊等），傳輸線跳閘故障具有不同的閃絡(luò)通道特性，這些差異將反映在同時(shí)形成的故障行波中。因此，在故障點(diǎn)附近監(jiān)測(cè)的故障行波電流（無衰減，不失真）可用于識(shí)別故障原因，并實(shí)現(xiàn)雷擊和非雷擊以及雷擊故障周圍和反擊的識(shí)別。同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)雷擊線，鐵塔和導(dǎo)線的識(shí)別，而無雷擊跳閘。

2輸電線路分布式故障分析

2.1在線路中風(fēng)的問題

因?yàn)榫€路遠(yuǎn)遠(yuǎn)離不開長(zhǎng)距離的輸送，所以必然會(huì)接觸外部自然環(huán)境。一是微風(fēng)振動(dòng)產(chǎn)生的影響。線路遭到微風(fēng)一直的干擾，會(huì)造成微風(fēng)振動(dòng)，不可避免地會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線磨損，通常情況下，線路振動(dòng)會(huì)使與其相連的桿塔部件和金具松動(dòng)，老化的速度比以往更快。二是舞動(dòng)帶來的影響。線路如果出現(xiàn)了舞動(dòng)，則破壞力也會(huì)非常大，通常會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線燒斷、鞭擊、金具螺栓松動(dòng)、桿塔歪曲，絕緣子鋼腳裂開引起導(dǎo)線脫落，并且造成跳閘的狀況，使電網(wǎng)安全受到負(fù)面影響。三是風(fēng)偏故障的影響，此形式以耐張塔的跳線串對(duì)桿塔放電居多，從而引起線路跳閘。

2.2內(nèi)部影響因素

輸電線路維護(hù)和運(yùn)行也會(huì)受到內(nèi)部因素的影響，首先，電力輸電設(shè)備老化，是極為嚴(yán)重的影響因素。由于有些輸電設(shè)備使用年限較長(zhǎng)，并且后期的維護(hù)和檢修工作不夠完善，從而導(dǎo)致輸電設(shè)備的功能逐漸弱化。其次，由于現(xiàn)代化城市發(fā)展速度較快，用電需求也隨之增加，因此原來的輸電設(shè)備已經(jīng)不能滿足供電要求，甚至有些設(shè)備長(zhǎng)期處在超負(fù)荷運(yùn)行中，這極大地影響了輸電設(shè)備的供電能力。最后，高壓配電網(wǎng)絡(luò)和低壓電網(wǎng)不能很好地結(jié)合，從而導(dǎo)致供電成本增加，并且還會(huì)降低輸電設(shè)備的供電質(zhì)量和供電安全性。

3以某地分布式故障診斷系統(tǒng)在高壓輸電線路中的應(yīng)用為例

±800kV線路二極保護(hù)電壓突變保護(hù)動(dòng)作，三組保護(hù)均正確動(dòng)作，二極保護(hù)鎖死，二極高端閥組重合。收集到故障信息后，分布式故障診斷系統(tǒng)將推送以下信息：“某條線在某天的23：36：06和928毫秒發(fā)生故障，故障階段為極點(diǎn)II。位置在3165塔與塔3232，距離為3165。極塔的大小為31.812km，故障極塔的極數(shù)為3223。行波尾部時(shí)間小于20μs，在起始位置沒有反極性脈沖。行波，斷層性質(zhì)是規(guī)避的，塔3223位于山區(qū)，地閃密度在C2多礦區(qū)。查詢雷電信息后，在距離線路1km以內(nèi)的故障時(shí)間點(diǎn)1min內(nèi)有1次雷電活動(dòng)，雷電電流為50.6kA。另外，No.3223和No.3224之間的跨谷距離的最大高度差為220m，因此接地屏蔽效果較差。

435kV及以上各電壓等級(jí)輸電線路故障的解決措施

4.1預(yù)防雷擊和污閃的有效措施

首先，運(yùn)維工作人員應(yīng)該定期詳細(xì)地檢測(cè)輸電線路，保證輸電線路處于正常運(yùn)行狀態(tài)，并且更換功能下降的絕緣子，使接地電阻符合安全標(biāo)準(zhǔn)。其次，在建設(shè)輸電線路時(shí)，采用同塔架設(shè)單回路的方式，同時(shí)加裝間隙放電橫擔(dān)，從而對(duì)輸電線路起到保護(hù)作用。另外，針對(duì)輸電線路污閃問題，可以從3個(gè)方面著手。①運(yùn)維工作人員應(yīng)該加強(qiáng)絕緣子的清理工作。②針對(duì)輸電線路的表層污穢物，應(yīng)該定期噴灑清洗液，保證輸電線路的潔凈。③運(yùn)維工作人員對(duì)輸電設(shè)備還可以定期進(jìn)行涂料粉刷作業(yè)，防止污閃現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2直流輸電線路保護(hù)方法

經(jīng)過對(duì)直流輸電線路保護(hù)長(zhǎng)期探索，常用的兩種保護(hù)方式為行波保護(hù)和微分欠壓保護(hù)。其中行波保護(hù)在直流輸電系統(tǒng)中至關(guān)重要，能夠在線路發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)響應(yīng)，進(jìn)行故障的切除，保證系統(tǒng)損害最小;微分欠壓保護(hù)，則是為了當(dāng)行波保護(hù)沒有產(chǎn)生效果時(shí)，提供給系統(tǒng)的另一種保護(hù)方式，主要是為了加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)中電氣特征量的變化非常迅速，行波保護(hù)的原理就是根據(jù)系統(tǒng)中電壓的變化和電流的變化為依據(jù)，通過機(jī)器識(shí)別出故障行波各個(gè)電氣量變化情況，對(duì)不同的故障類型進(jìn)行分類，再根據(jù)故障進(jìn)行針對(duì)處理，完成對(duì)線路的最佳保護(hù)。

4.3防外破措施

①對(duì)于復(fù)雜的外力情況，運(yùn)維工作人員應(yīng)該加強(qiáng)巡檢力度，對(duì)輸電線路進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。同時(shí)，在政策允許下，借助國(guó)家和政府的力量，嚴(yán)厲打擊偷竊電力材料的行為。②對(duì)建設(shè)完成投入運(yùn)營(yíng)的輸電線路，在維護(hù)中要加強(qiáng)管理，同時(shí)針對(duì)后建的工程項(xiàng)目，應(yīng)該予以監(jiān)督和指示，避免對(duì)輸電線路造成破壞。③運(yùn)維工作人員應(yīng)該提高輸電線路的維護(hù)意識(shí)，努力提升自身的專業(yè)素養(yǎng)，在線路維護(hù)作業(yè)中盡職盡責(zé)，并加強(qiáng)與各部門之間的聯(lián)系，確保發(fā)生故障時(shí)能夠第一時(shí)間進(jìn)行處理，將損失降至最低。

結(jié)束語(yǔ)

在35kV及以上輸電線路中充分應(yīng)用分布式故障診斷系統(tǒng)能夠及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)行波波尾的發(fā)生時(shí)間，在輸電線路發(fā)生雷擊或非雷擊故障時(shí)能夠提供準(zhǔn)確有效的故障診斷，極大地節(jié)省了故障巡視時(shí)間與巡視范圍，有效提高復(fù)雜環(huán)境下巡視作業(yè)效率，節(jié)約人力物力。分布式故障診斷系統(tǒng)作為特高壓輸電線路中高效的運(yùn)行檢修技術(shù)方法，為實(shí)現(xiàn)智能化輸電線路的運(yùn)檢提供了重要理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]周華良，饒丹，宋斌，李友軍，張吉，呂曉俊.輸電線路分布式故障診斷系統(tǒng)的信息安全防護(hù)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2019，43（15）：193-199.

[2]周華良，宋斌，安林，饒丹，刁東宇，夏雨.特高壓輸電線路分布式故障診斷系統(tǒng)研制及其關(guān)鍵技術(shù)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019，47（24）：115-122.

[3]陸杰，李豐，李煉.分布式系統(tǒng)中的日志分析及應(yīng)用[J].高技術(shù)通訊，2019，29（04）：303-320.

[4]李博亞，吳坤祥，汪麗波，劉紅鑫.分布式故障診斷系統(tǒng)在特高壓輸電線路中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2018，36（06）：81-85.

[5]韓渭辛.分布式測(cè)量系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2018.