基于架空输电线路跳闸故障智能诊断

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1、基于架空输电线路跳闸故障智能诊断【摘要】我国进行高压电力传输的主要方式为架空线路传输，架空线路传送电能的方式存在着很多故障问题。故障的性质主要包括雷击故障和非雷击故障，其中雷击故障包括•反击和绕击［1］。为了提高供电质量，这需要我们准确诊断出故障原因和找出故障点，为此提出相应的智能诊断措施，确保电力安全运行，为我国的经济发展提供保证。【关键词】高压电力;架空线路;雷击;反击;绕击;线路跳闸1.引言据美国调查，到2030年左右，全球需要消耗的电量将从2006年的154亿Kwh增长为3(X)Kwh,并且经济飞速发展的国家对电力的需求量将越来越大，这对我国电力

2、的发展提出了一个很大的挑战。架空线路很大一部分分布在环境恶劣的自然条件下，其极易受阴雨、冰雪、大风等自然因素的影响而发生跳闸故障。每一次跳闸故障给系统带来严重的冲击，并且会留下大量的安全隐患。对于架空线路的故障原因识别，我国还没有有效的检测技术来实现故障原因的识别。本文主要分析因为雷击而引起的线路跳闸故障，提出相应措施，维护电力高效运行。2•雷电的危害当架空线路受到雷击时，因为电磁感应的存在，架空线路会产生过电压［2］。这个通常会比线路相电压高出两倍或者两倍以上，会使线路绝缘遭受破坏，从而引起电力事故。当线路受到雷击时，由于巨大雷击电流,会在线路对地阻抗

3、上产生非常高的电位差，从而使电力线路绝缘闪络。雷击事故不仅会供电系统产生危害，而且会发生人身事故的悲剧。为此我们要认识到雷电的危害，加强对雷电而造成电力事故的检修，从而把雷电事故减小到最低。图1雷击对架空线路的干扰3.雷击故障识别3.1反击故障识别如图2所示，雷电反击是指遭受直击雷的金属机身，会引导强大的雷击电流流入大地，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上会产生非常高的电压，对周围与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差会引起闪络。在接闪瞬间与大地间存在着很高的电压，这个电压与大地连接的其他金属物品发生放电的现

4、象⑷。反击故障包括两个过程：雷击杆塔分流，绝缘子串击穿。所以，导线中会产生在绝缘子串击穿前与雷电电流极性相反的耦合电流，导线电流中会产生绝缘子击穿后流入与雷电电流极性相同的电流。图2中Zl、Z2为杆塔阻抗;Z3是避雷线波阻抗。3.2绕击故障识别如图3所示，绕击为幅值比较大的雷击电流直接流入电力导线，则使导线对地电势升高，当绝缘串子所承受的电压超过冲击闪络电压时，输电线路发生闪络故障［3］。我们可以知道整个绕击过程中，电力导线行波电流为流入雷击电流，没有反向的电磁偶耦合电流。其中Zl、Z2为杆塔阻抗;Z3为避雷线阻抗。图2反击闪络等效模型图3绕击闪络等效模

5、型可以看出无论是反击故障还是绕击故障，当绝缘子在闪络后行波电流经过杆塔入地时，会产生一个反向的电流，使导线中的电流在波前部分和波后部分陡度很大。并一且由于非雷击而造成的电力故障，其闪络过程和交流电流的变化密切相关，由于电弧表现为熄灭重燃、延伸收缩的变化，非雷击故障与雷击故障相比它的暂态行波电流频率较低。所以，可以构建导线线路故障的人工专家诊断系统，把前面记录的反击故障和绕击故障的行波电流特征用来分析，来区别雷击故障与非雷击故障，并口区分在雷击情况下的反击故障与绕击故障。3.3反击与绕击的区分为了进一步的理解反击故障与绕击故障，现以列表的形式给出反击与绕击

6、的区分，如表1所示。■1.线路雷击跳闸故障分析4.1架空线路中常见的雷电过电压可以分为两种：（1）第一种直击雷过电压，它是指雷电直接击中电力杆塔、避雷器或者架空线而引起的线路过电压。（2）第二种是感应雷过电压，它是指雷电电力线路接通大地时，在导线上产生过电压（山于电磁感应的现象）。根据以往的经验表明，对电力系统危害最大的是直击雷过电压，而感应过电压只对35KV及其以下的线路有威胁。4.2按照雷击线路部位的不同，直击雷过电压乂分为两种情况：（1）一种是反击。（2）另一种是绕击。因为反击和绕击有不同的特点，所以应采取不同的方法，这样才能得到想要的结果。4.3

7、雷击跳闸原因的分析（1）线路所处的地理位置原因在电能由输电线路从电厂输送到负荷屮心的过程屮，将会面临复朵的地形、恶劣的自然条件。据统计表明，在每年的雷击事故中，大部分的事故发生在地形复杂及口然条件恶劣的环境中。雷击闪络线路所处的地形主要有山顶、山坡、大风口处，而这些都处于线路易击段。（2）雷电绕击因素冇数据统计，雷电绕击所引起的跳闸率约占总的雷击跳闸率的75%左右，可以说绕击是造成架空线路跳闸的主要原因［5］。通过查找资料可知,雷电绕击所引起的跳闸率与电线杆的高度和避雷器的保护角及电线杆的地面坡度等有关。当我们增加电线杆的高度时，由于电线杆离地面更远，更

8、容易引雷，所以大地的屏蔽效应会被削弱，从而导致绕击区变大。同时电线杆的高度增加时