宋小兵

(國網(wǎng)河南省電力公司漯河供電公司 河南漯河市 462307)

摘要: 架空輸電線路的跳閘故障，一般是受到天氣因素的影響。線路跳閘后對于電力系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生強烈的沖擊，導致絕緣子和導線等零部件損壞，一旦得不到及時的維修就及有可能導致大規(guī)模的停電事故。輸電線路故障診斷是保證供電可靠性的關(guān)鍵技術(shù)，但國內(nèi)還沒有直接的監(jiān)測技術(shù)能實現(xiàn)輸電線路故障原因辨識。因此本文介紹了架空輸電線路跳閘故障智能診斷系統(tǒng)，分析了該系統(tǒng)在故障原因識別和定位方面的優(yōu)越性。實際運行結(jié)果表明，輸電故障智能診斷系統(tǒng)在故障區(qū)間定位、精確定位、指導故障點查找、故障定性和防雷分析方面發(fā)揮了重要作用。

關(guān)鍵詞: 電路;故障;智能;診斷

我的手機 2018-12-24 14:36:25

輸電線路極易遭受雷電、污穢、動植物、風吹舞動、覆冰等各種自然因素的影響而發(fā)生跳閘故障。每一次跳閘事故，除了給系統(tǒng)帶來沖擊之外，還會損壞絕緣子、導線等設(shè)施，給系統(tǒng)運行留下安全隱患。所以準確定位跳閘位置，并及時找到跳閘原因、提出解決和預(yù)防辦法是提高電力系統(tǒng)整體可靠性的唯一有效途徑。

一、目前線路跳閘故障診斷技術(shù)

以故障的分布式定位原理為基礎(chǔ)，將電流信息監(jiān)測設(shè)備配置于輸電線路，從而形成幾個分區(qū)，監(jiān)測終端能夠?qū)?yīng)將工頻故障電流、行波電流等收錄下來。憑借工頻故障電流明確故障區(qū)，同時，憑借各個分區(qū)中的行波，進行故障定位，從而確保定位的精準、安全、可靠，集中控制波形、波速、外界干擾信號等的不良干擾，提高故障定位的精準程度。

1故障類型識別

引起架空輸電線路跳閘故障的原因是多方面的，比如雷擊閃絡(luò)、外力破壞、鳥害閃絡(luò)、線路風偏、污閃絡(luò)及覆冰閃絡(luò)等等。識別故障類型是進行智能診斷的第一步，邊是非常重要的一步，對于后續(xù)故障分析與處理具有重要的意義。由于傳統(tǒng)方法通過對門檻值進行設(shè)定并依據(jù)特定邏輯關(guān)系實現(xiàn)故障類型識別，但在故障發(fā)生后電流、電壓等重要信息都隨著電力系統(tǒng)的運行方式與故障的發(fā)生位置、阻抗、時刻等發(fā)生變化，所以傳統(tǒng)方法對這種變化可能會有所不適應(yīng)。為了應(yīng)對這種局面，國外利用模糊集方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等對新式故障識別方法進行研究，以便克服外在影響，保證故障識別的可靠性。

2故障測距

故障測距的方法較多，首先在阻抗測距方面。假定輸電線均勻，根據(jù)不同故障類型計算出回路的阻抗、電抗，由于其測量值與故障點距離成正比，通過除以單位阻抗、電抗值即可測出。但其精度較差，且不能消除過渡阻抗、負荷電流及對側(cè)運行阻抗等因素的干擾。其次是行波測距。依托行波傳輸理論來進行測距，跳閘后故障點會出現(xiàn)暫態(tài)行波，利用波頭抵達兩測量端的時間差即可完成定位。該方法具有較高的精度與可靠性，但存在硬件成本高反射波識別困難等問題。最后也可以采用故障分析法。在確定電力系統(tǒng)的運行方式及參數(shù)時，故障線路兩端的電流、電壓均與故障距離購成函數(shù)關(guān)系，通過分析計算即可確定故障距離。該方法投資較小精度較高，但僅限于各種參數(shù)已知的線路。

3跳閘故障診斷

目前在診斷輸電線路跳閘故障方面，已經(jīng)應(yīng)用了包括專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機優(yōu)化技術(shù)等在內(nèi)的多種人工智能技術(shù)，并已取得了若干成果。早期，故障診斷多采用專家系統(tǒng)技術(shù)進行，即將專家經(jīng)驗以某種形式表達出來并存儲于知識庫，在故障發(fā)生時調(diào)用出來進行針對故障的邏輯判別，并將診斷的推理過程及結(jié)果向客戶解釋。該方法簡單易用，但容錯性比較差且獲取知識較困難。另一種方法是隨機優(yōu)化方法，該方法將故障診斷基于工程實踐來表述稱關(guān)于整數(shù)優(yōu)化的問題，再進行全局優(yōu)化尋找問題最優(yōu)解。鑒于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備很強的聯(lián)想能力、泛化能力與自學習能力，該法具有較強的容錯性和并行計算優(yōu)勢，逐漸引起業(yè)界廣泛重視。

二、架空輸電線路跳閘防治措施

針對架空輸電線路經(jīng)常因為雷電導致跳閘事故的情況，筆者從以下幾個角度進行了分析，并提出了針對的防治跳閘的措施。

1架設(shè)避雷線

避雷線作為架空輸電線路防雷保護的第一道防線能夠有效避免導線遭受雷直擊的風險。避雷線一般架設(shè)在桿塔的頂部，與桿塔直接相連，并通過桿塔接地引線與大地良好導通。當發(fā)生雷擊線路桿塔塔頂時，由于本基桿塔與鄰近桿塔通過避雷線良好導通，通過其分流作用，雷電流將被疏散到相鄰桿塔上，降低了本基桿塔塔頂?shù)碾娢唬M而降低了本基桿塔發(fā)生閃絡(luò)的風險。架設(shè)避雷線作為架空輸電線路防雷保護最常用的技術(shù)手段，其運行效果已得到實際驗證，并且在電網(wǎng)桿塔的建設(shè)中已得到了廣泛的應(yīng)用。

2改善輸電線路桿塔的接地電阻

降低桿塔的接地電阻是現(xiàn)階段針對架空輸電線路防雷采用最多而且效果最明顯的技術(shù)手段。當雷電流沿線路桿塔塔身以及接地裝置泄入大地時，如果其接地阻值減小，那么桿塔塔頂電位上升的幅度也將減小，使得導線與其之間的電位差不超過絕緣子串的U50%，絕緣子串不會閃絡(luò)，從而避免了雷反擊導致輸電線路跳閘事故的發(fā)生。降低桿塔接地電阻施工比較簡單、不需要間斷供電。但是在某些現(xiàn)場操作中存在一定的盲目性，主要表現(xiàn)在:盲目過度地使用降阻劑、降阻劑質(zhì)量低等問題，造成桿塔地基腐蝕嚴重、地基接地松動等問題，反而使得桿塔接地不良。

3架設(shè)耦合地線架設(shè)耦合地線

同樣是避免輸電線路導線遭受雷直擊的一種有效技術(shù)措施。在導線的下方增加一條耦合地線，通過其與導線之間的耦合作用，不僅提高了線路的反擊耐雷水平同時也增加了其對導線的屏蔽作用。該措施存在施工成本高，受線路附近地形、地勢以及交叉跨越物條件的限制等缺點，若是選用該措施對桿塔進行防雷改造需增加桿塔對地高度，一定程度上增加了線路遭受雷擊的風險。

4安裝線路避雷器

線路避雷器與絕緣子串并聯(lián)安裝在桿塔橫擔上，當發(fā)生雷擊線路桿塔或避雷線時，由于其本身良好的伏秒特性，其將在桿塔與導線之間的電位差幅值超過絕緣子串的U50%之前動作，泄放電流，限值雷電過電壓幅值，避免絕緣子串閃絡(luò)，從而有效避免雷擊線路跳閘事故的發(fā)生。安裝線路避雷器能夠大幅提高桿塔的耐雷水平，但是，由于其高額的價格，運行維護困難等缺點，使得其不能夠在電網(wǎng)大規(guī)模安裝使用。而且其防雷效果與避雷器的安裝方式和位置有關(guān)，對反擊跳閘和繞擊跳閘產(chǎn)生的影響也不盡相同，因此，在對輸電線路進行防雷設(shè)計和改造時，是否選用線路避雷器仍值得研究和探討。

5.自動重合閘裝置

由于雷擊引起的架空輸電線路跳閘事故大都為瞬時性故障，當雷擊過后，自動重合閘裝置動作，大都能夠重合成功，使線路恢復正常，從而大大提高了架空輸電線路運行的可靠性，減小了因輸電線路雷擊跳閘所造成的損失，其作為輸電線路防雷保護的最后一道防線，在電網(wǎng)運行中得到廣泛應(yīng)用。

三、小結(jié)

通過對架空輸電線故障定位技術(shù)、輸電線路跳閘原因識別技術(shù)的分析，筆者以雷電導致架空輸電線路跳閘為例，討論了避免輸電線路跳閘引起事故的對策。

參考文獻

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