电力输电线路自动故障诊断系统研究

电力输电线路自动故障诊断系统研究

柴仲枫

浙江诸暨311800）

摘要：由于超高压电力系统的构成，大电网之间的互联，高压输电线路的故障对电力系统的安全运行造成严重威胁，针对电力系统故障诊断中含有大量的不确定信息和实时性要求高的特点。在电网运行过程中具有着重要作用，当电网出现一定故障时，此系统能够自动化将诊断结果通过短信方式进行通报，调度人员能够及时准确的掌握电网故障情况，并且地理信息系统上也会及时准确的显示出故障所在杆塔号。

关键词：电力输电线路；自动；故障诊断系统

引言

电子系统输电线路故障一受到相关工作人员的关注，也是系统研究人员和电力设备制造商多年来研究的实际性问题。准确的故障定位对于发现故障所在点并及时进行修复是非常重要的，极大程度上影响着供电系统的可靠性以及对客户的服务效率的提升。输电线路自动故障诊断和故障定位实时发布系统的出现，最大程度的补充了当前这一领域的不足，通过该系统的有效应用，在发生故障时，系统能够自动对数据进行分析和归纳，并将分析结果以短信形式发送给调度人员，并且在地理信息系统上及时呈现出故障点的具体信息。

一、系统特点

1、系统整体设计结构合理、组态灵活、性能稳定可靠。采用B/S结构，具有分布性、业务扩展简单、维护方便和共享性强等特点。

2、采用先进算法，故障定位实时性强、准确度高。故障定位采用混合型输电线路算法，可解决在传统算法中难以解决的疑难问题;特殊线路采用非均匀算法，特别适用于110kV非均匀参数线路；故障类型判断准确，各故障情况的弧光电阻计算精确。

3、故障通报可视化，卫星地图展示、短信通知。基于卫星地图展示线路故障杆塔，更加直观形象；故障结果以GSM短信形式实时通报相关人员，快速及时。

4、实现IEC61970/CIM模型与104数据传输系统的融合。以IEC61970/CIM电网模型为数据平台，从XML文件中直接获取电网模型数据，形成电网模型与实时数据的映射；以IEC60870-5-104信规约方式直接读取EMS/SCADA系统的电网实时数据，系统的通信可靠性与实时性达到了高度统一，数据更新快，实时性更强。

二、工程概况

某电力地方调控中心实施过程，有着较好的应用。同时电力输电线路运行维护过程，可以实现故障的准确定位，并对故障诊断结果及时发现。在2014年的时候，某一线路出现AG故障，同时也出现重合成功的状态。关于故障测距的结果计算，故障的位置和变电站的距离为6.51km，线路的全长为68.55km，实际的巡线中，不难发现，在220kV的线路上，其中的20号塔出现异物情况，并出现异物放电的现象，对于线路运行没有影响。现结合该工程的情况对其进行如下设计和维护：

1、系统主要功能模块设计

（1）故障的可视化

对于可视化的故障查询，在自动故障的诊断阶段，结合故障定位实时发布系统，其中功能模块的应用。通过结合本案例，一旦故障存在可视化，可以实现故障的定位和及时排除，结合Web和地理信息系统，一旦系统存在故障，对故障的时间距离以及类型进行显示，在查找过程，用户同样也能结合故障的数据，对需要的数据集市的查找。故障的可视化系统，不仅仅是电力输电线路自动故障诊断的一种重要模块，同时也是故障定位实时发布系统的基础模块，在可视化系统的结合下，联系输电线路杆塔坐标模式，实现线路可视化的基础建模和应用，地理信息系统的一种故障应用，实现了形象化的展示和直观上认知度的提高。

（2）故障诊断和定位

故障诊断模块，往往是对输电线路和母线功能直接支持的阶段，而主变故障的分析应用，同样也是结合诊断的功能情况，将通信规定和系统的一种无缝连接实现。关于开关的获取和信息判断重合闸信息的基础保护，实现故障的分析，对短信内容生成，进而获取更快的相应速度。本案例中故障定位模块，往往是结合主要设备的基础工作特性模拟功能，在彩色电压和电流波形提供的同时，注重实时在线分析过程。对于实时分析模块而言，往往是结合先进算法的基础故障定位过程，在多端故障定位过程，对非同步采样的计算误差结合，做好故障录波数据文件的有效性分析，而不同生产的故障录波文件应用过程，做好不同采样频率故障文件的直接处理。事后故障的分析过程，结合在线实时分析，如图1所示。

（3）短信通知和历史记录的查询

电力输电线短信通知模块，主要是进行直接的设置，对不接受的信息发送，进而对系统的安全性进行保障。用户通过对故障信息接收的范围设定，并在不同区域线路的管理过程，实现的短信发送。对于该短信信息的发送而言，主要是220kV试验线处于跳闸的事故，故障的位置主要是在本线路的13号塔，故障的类型主要是AG，在2014年的3月11号早上9点57发生的故障。系统支持分析过程，往往是结合历史数据的基础查询，对时间以及故障设备的相关类型直接提供，而支持查询结果往往是结合一种单独图的形式，对地理卫星地图直接的展示。大数据量查询的基础优化机制应用，提高相应速度，并缩短相应的时间。

2、故障定位算法

由于同一条线路可能会有两到三段不同型号的导线组成，有的线路甚至会有多达四五段不同型号的导线。这种情况下传统的故障定位方法暴露出了明显的缺陷，针对非均匀线路的特殊算法可以克服传统算法的不足大大提高测距准确度。在非均匀线路的特殊算法中，首先将非均匀线路等效成均匀线路并对故障位置进行初步计算，然后再根据非均匀线路的具体结构参数计算出精确的故障位置。此外，对辐射型非均匀线路和环网非均匀线路分别进行了处理。

为了解决长线路故障定位技术计算精度不高的问题，提出一种多端线路故障定位的混合型方法，该故障定位方法基于采样数据和相量，而这些数据能够非常容易地从保护装置和故障录波装置获取到，这一新的方法把相量与详细的长线数学模型考虑在一起，称为混合型方法。混合型方法的优势在于成本低而且精确度高。大量仿真测试和现场运行经验表明混合型方法克服了现有的基于相量的故障定位方法的弊端，并提供了精度更高的故障定位结果。

三、系统实现

1、遥控开关设置

图1事后故障分析模块

该系统总体思路是燕闲录分支配置注入信号探测器，一旦发现单相接地故障，各探测器将自动探测注入信号，对于故障定位系统主站的设置，遥控开关的设置提示，如图2所示:

图2遥控开关的设置

2、参数设置

该系统包括2个电源模板和2个电压电流测量模块，典型参数设置如下:开始时间0.0s;停止时间0.1s;最大步长auto;最小步长auto;绝对误差auto;频率50Hz.各项参考调整好以后开始运行。

3、运行结果

关于该案例的系统短信结果，主要是220kV宁线跳闸，重合成功，故障的位置在220kV竹宁线20号，和220kV竹林站相距6.51km，故障的类型主要是AG，同时故障的时间是2014年4月4号的下午14点42分15秒。关于可视化通报系统的计算过程，实现了可靠性的供电过程。

结语

总之，电力输电线路主要是电力系统的核心部分，对于电力输电线路的安全稳定运行，促进了电力系统的整体运作。而电力系统的稳

定运行，不仅仅要做好运行维护工作，同时也要做好输电线路故障的及时诊断和排除，在故障的排除中，保证电力输电线路更好的运行。

参考文献

[1]胡毅，刘凯，吴田，等.输电线路运行安全影响因素分析及防治措施[J].高电压技术，2014(11):3491-3499.

[2]朱斌，潘玲玲，邹扬，等.考虑融冰因素的输电线路覆冰故障概率计算[J].电力系统保护与控制，2015(10):79-84.

[3]孙祝寿，鲍忠伟，冯国强等.故障可视化通报系统在烟台电网的应用[J]东电力技术，2014(5):73-76.