分布式输电线路故障精确定位及诊断系统研究与应用

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1、设计与分析◆ＳｈｅｊｉｙｕＦｅｎｘｉ分布式输电线路故障精确定位及诊断系统研究与应用沈虹（广东电网公司佛山供电局，广东佛山５２８０００）摘要：针对目前输电线路故障点定位不准、故障原因难以准确辨识等问题，研究了分布式输电线路故障精确定位及诊断系统，通过在输电线路上每隔３０ｋｍ安装１个监测终端，就近监测故障电流暂态行波，以完整反映故障电流的电磁暂态特征，在准确判别雷击与非雷击故障、绕击与反击故障，统计分析故障规律等方面发挥了巨大的作用。关键词：输电线路；故障；定位；诊断0引言近年来，因雷击、台风、外力破坏等引起的

2、输电线路跳闸故障频繁发生，受到了电力系统生产、运行和管理部门的高度重视。输电线路的每一次跳闸，除给系统带来冲击外，都会给绝缘子、导线等电力设施带来损坏而留下安全隐患，严重影响电网的安全稳定运行。实际生产运行中，输电线路故障跳闸原因复杂，影响因素众多，由于缺乏必要、有效的输电线路故障监测技术和手段，而传统输电线路故障定位装置的误差较大，导致在发生故障后故障点查找困难；由于输电线路管理上存在多条跨省和跨区线路分属多个公司管理，运行维护时存在多个公司共同巡线查找故障点的现象，浪费了人力、物力，也影响了电网及时恢复

3、供电。本文以２２０ｋＶ线路为监测对象，在省级电网公司设置监图1雷击故障电流波形图测中心站，各地市局设置工作站的分层分布式监测平台，建设省级电网输电线路故障监测平台，分析如何利用故障电流行波的电磁暂态特征准确辨识雷击与非雷击故障，实现对输电线路故障的智能监测和诊断，为快速恢复故障及明确事故原因提供监测手段，有效提升了输电线路运行维护的管理水平。１输电线路故障原因辨识原理输电线路故障原因的准确辨识，是指导输电线路采取针对性防护措施降低线路跳闸率的基础。由于输电线路在发生不同类型的跳闸故障时，其线路上的故障电流行

4、波呈现出不同的电磁暂态特征，因此，通过在线监测并提取输电线路故障电流行波数据，分析其电磁暂态特征，可以达到对输电线路雷击与非雷击故障原因准确辨识的目的。输电线路遭受雷击故障时，流经线路的故障电流主要由两图2非雷击故障电流波形图部分叠加而成，一部分是雷电流分流后直接进入线路的电流，根据上述雷击、非雷击行波的物理和仿真分析结果可知，另一部分是雷电流经杆塔入地后的反射波进入线路的电流。通过采集输电线路雷击故障电流行波，分析其波形特征，可以标准雷电流的波尾时间为５０μｓ，由于与大地反射波极性相反，有效地区分和辨别输

5、电线路的故障性质是雷击还是非雷击。两者叠加后其峰值衰减加快，波尾时间变短。因此，雷击线路２分布式输电线路故障精确定位及诊断系统原理的故障电流行波波尾时间小于５０μｓ，实测一般在４０μｓ以内。而输电线路在遭受污秽闪络、树木闪络等闪络及外力破坏等非电力系统故障定位的方法主要有阻抗法和行波法两种。雷击故障后，其闪络过程与交流电流的变化密切相关，电弧呈阻抗法由于受故障电阻、线路负荷、互感器误差和电源参数等现熄灭重燃、延伸收缩的变化，相比于雷击故障其电流暂态行因素的影响较大，实际应用效果不理想。目前电力系统中投入波频

6、率较低，这类故障的故障电流行波波尾时间较长，一般远使用的多为行波法，即根据行波在传输线路上波阻抗不连续节大于４０μｓ。点的反射特性来确定故障点距离。行波法原理简单，理论上不图１与图２分别为ＡＴＰ程序仿真模拟得到的典型２２０ｋＶ易受系统运行方式、过渡电阻、线路分布电容的影响，测距精度单回线路发生雷击与非雷击故障时故障相的电流行波波形图，较阻抗法高，但在实际应用中由于受工程因素的制约，如导线对比可知，发生雷击时故障电流行波波尾时间小于５０μｓ，而非参数、行波波速变化、行波在线路中传播的衰减畸变等，该法的雷击时故

7、障电流行波波尾时间远大于５０μｓ。精度有所降低。１３４ＳｈｅｊｉｙｕＦｅｎｘｉ◆设计与分析采用分布式监测方式，在输电线路上布置若干个现场监测康甲线改接而成，全段４９５基杆塔，约１８０ｋｍ。佛山供电局管终端，将输电线路分解成若干个区间，通过记录工频故障电流辖#３５７～#４９５塔，共１３８基，长度４２．４８１ｋｍ。和电流行波，利用工频故障电流先确定故障区间，然后再进行２０１３年８月２０日２０：２１左右，２２０ｋＶ阳康甲线Ａ相跳区间内的行波定位，从而实现对输电线路故障的精确定位。当闸，重合不成功。康乐站测距３４．

8、５ｋｍ；８月２０日２１：０８左右，输电线路跳闸故障发生在两个设备安装监测点终端之间时，故线路强送成功，线路中断供电约４７ｍｉｎ。输电线路故障智能监障点同侧的设备安装监测点终端记录的工频故障电流信号方测系统通过监测故障电流行波数据，得到行波与ＧＰＳ反射波时向相同，故障点两侧记录的工频信号方向相反。间差约２３７μｓ，根据单端行波定位原理（图３），系统自动诊断结通过在输电线路上布置若干个现场监测终端和系统，将输果为#３