基于分布式故障诊断装置在输电线路中的研究与应用

基于分布式故障诊断装置在输电线路中的研究与应用

田小军

（国网山西朔州供电公司山西省朔州市036000）

摘要：输电线路作为能量传输的纽带，是各大型电力系统之间的联络线，同时也是整个系统安全稳定运行的基础。一旦输电线路上发生故障，须尽快找到故障点，排除故障，恢复供电。但是，由于高压和超高压输电线路往往暴露在不同的环境并分布在广大的地理区域，运行环境恶劣，因此，它也是电力系统中发生故障最多的地方。本文提出分布式故障诊断装置在输电线路上应用分析系统的新思路，从设备性能、应用处理、实践证明等各个方面论证了分布式故障诊断装置在输电线路中的应用，结果表明，分布式故障诊断装置是目前国内先进的定位输电线路故障的装置。

关键词：分布式故障诊断；实验；输电线路

1、电网的发展及需求

高压输电线路是电力系统的大动脉，肩负着输送电能的重任，是电力系统的重要组成部分。通常输电线路都架设在无人看管的野外，途经山区、丘陵、江河等多种恶劣地理环境，其在运行的过程中经常会遇到雷雨、覆冰、强风等复杂的气象条件，是电力系统中最容易发生故障的电力设备。

2、解决方案

为解决上述问题，我们主要研究了故障电流行波在输电线路上的传播特性，提出全新的分布式故障测距方法，就分布式故障测距方法中的折反射信号的识别、行波信号奇异点确定、雷击干扰的辨识和定位、GPS/北斗定位与授时、太阳能和感应取电、强电磁场中的无线通信等关键问题进行深入研究，研制出新一代的输电线路分布式故障诊断装置及系统。该系统不仅具有故障判断准确、故障定位精度高的技术优势，并且针对各种线路情况提供了相应的硬件设备和解决方案。

3、系统组成

输电线路故障定位在线监测系统由前端采集系统和系统分析软件两大部分构成，其中前端采集系统分为取样CT、高速数据采集装置、故障启动装置、无线传输装置和取电装置。

4、现场安装实例

4.1国网山西大同供电公司220KV大北线安装现场图片(2018年5月30日)：

4.2国网山西忻州供电公司220KV匡庄线安装现场图片（2018年5月15日）：

5.应用案例分析

山西电网某110KV输电线路（线路全长约52KM）于2012年安装了输电线路故障诊断系统。该系统的现场监测装置分别安装在39号、137号杆塔的A、B、C相，如图1所示。

图1某110KV线路故障监测装置安装示意图

5.1实测输电线路行波波速

对检测的某110KV线路进行分段行波波速测量，校准线路实际行波波速。该线路39号——137号杆塔间的距离为30.395KM，实际行波速度V2=294.5m/us；A变电站至39号杆塔的距离为1.224KM，实际行波速度V1=295.6m/us；137号杆塔至B变电站的距离为9.255KM，实际行波速度为V3=298m/us。该线路各杆段的行波波速如图2所示。

图2某110KV线路各杆段的实测波速

5.2故障精确定位

2017年7月22日16：48：17，该线路发生故障跳闸，重合闸成功，故障时适值雷雨天气。该线路39号、137号杆塔的B相检测装置于故障时检测到工频故障信号，根据工频故障波形特征，分析认为该线路39号、137号杆塔的B相检测装置监测到的工频电流波形的故障相位角相同，由此判断故障点在A变电站与39号塔之间。

39号杆塔的检测装置在线路发生故障时监测到的故障电流行波电流在故障点与变电站之间折、反射生成，行波电流从故障点向B变电站方向传输，经B变电站反射回到故障点，再次由故障点处反射回B变电站。

行波电流第2次与第3次通过39号杆塔监测装置的时间差为42.4ms，利用波速V1计算出监测点到故障点的距离为39号杆塔处监测装置与20号杆塔之间的距离，由此，输电线路故障诊断系统定位故障点是在20号杆塔。

根据系统检测的行波电流波形，故障时刻电流行波波尾时间小于40us，符合雷电流波形特征，因此，输电线路故障诊断系统判定此故障为雷击故障。

5.3巡视结果

输电线路运维人员对该线路进行故障巡视、发现20号杆塔B相绝缘子有闪络痕迹，并结合当地雷电活动情况诊断跳闸事件为雷击故障。因此，对于此次线路故障跳闸，输电线路故障诊断系统给出的故障定位、原因类型与实际故障结果完全一致。

6、结语

通过理论分析和现场安装运行证明，分布式故障诊断装置在输电线路中的应用能够满足客户需求，缩短故障查找时间，降低人工故障排查难度和成本，提高供电安全性和可靠性，为线路管理和维护单位成功解决问题。

参考文献

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