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摘要：对于输电线路来说，在其运行的过程中很容易出现故障问题，做好故障诊断工作是保证供电可靠性的前提和基础。文章从故障定位及性质识别的基本原理，输电线路故障智能诊断系统构成，输电线路故障诊断系统的应用三方面来介绍。
关键词：架空输电线路；跳闸故障；智能诊断
输电线路在运行的过程中很容易受到各种自然因素的影响，其中包括雷电和腹冰等形式。电力线路在受到影响之后很容易出现跳闸事故。不仅给电力系统的运行造成严重的影响，还会留下一定的安全隐患。因此，在架空输电线路跳闸故障发生之后，工作人员只有做好诊断工作才能够保证电力线路运行的高效性。现如今，国内对于智能诊断的研究还有待完善。
一、故障定位及性质识别的基本原理
1、故障定位基本原理
研究人员在对输电线路故障进行定位的过程中，主要是以分布式故障定位的形式为主。具体来说就是在输电线路上安装各种不同的检测装置。将输电线路分解成不同的区间段，同时对于故障电流和行波电流进行控制。为了提升定位的可靠性和科学性，需要以减少波形，降低干扰信号为主要目标。如果输电线路的故障问题发生在检测终端位置，相应的故障点就应该对工频的故障问题进行控制。在具体的故障控制的过程中，工作人员应该对故障电流信号的具体方向进行掌握，这样才能够提升区间定位的科学性。
2、 故障性质识别基本原理
从输电线路故障的性质上看，除了雷击之外还包括非雷击的形式。其中雷击还包括反击和绕机等形式。根据具体的雷击故障类型可以看出，反击主要是指雷电的电流直接击到电杆上，部分电流流入大地，部分电流受到杆塔的阻碍产生一定的压降现象。绝缘子串的两端如果受到雷击会出现闪络现象。反击的过程主要包含塔尖分流和绝缘子串击穿两种形式。如果绝缘子被击穿，会产生一种耦合电流的形式。无论是哪种形式的故障性质识别都会出现异常的电流现象。
二、输电线路故障智能诊断系统构成
通常情况下，输电线路故障智能诊断系统的结构应该具有以下几个部分：如图1 所示。通过对图1 的观察可以发现系统既可以对实时数据进行采集又可以通过广域网等与其他系统组成部分实现资源共享，各监测终端主要分布于输电线路的导线上，数据终端对导线正常运行及故障发生全过程进行信息采集， 并将采集信息传入数据中心，通过数据中心对数据进行整合分析后， 通过GPRS 与终端对故障的实时状况进行沟通，并根据发展态势进行诊断，工作站主要分布在各管理办公室之中，是操作人员与计算机数据中心进行主管互动的环节， 通过操作人员有目的的设置安排，可以实现对数据中心里面的数据进行查询、分析， 并最终进行故障诊断；每次故障的瞬态行波电流都不相同，通过对其进行全面的信息收集和分析诊断，既可以判定故障是否由雷劈造成，并定位其发生的地点，通过其工作过程中各部分功能分析可见， 监测终端在整个诊断系统中具有非常重要的位置。监测终端包括根据电流生成的磁通势对电流强度和方向做出判断的传感器线圈测量单元；能够准确采集工频负荷电流、故障电流、行波电流等原始数据，并将采集数据完整全面的输送给数据中心的数据采集单元；保证通信顺畅连贯的无线通信单元；保证整个系统长期持久运行的大容量锂电池和太阳能供电电源单元，由于受到地理环境和开发经费的影响，特别是覆盖面积广而且结构复杂的无线通信单元和自身造价高而且受天气变化影响大的电源单元，现阶段监测终端的各部分仍然积极利用已有设施，这在一定程度上对系统布局有一定的限制，为了突破各单元对系统整体运行的限制作用，现阶段开始针对各单元展开深入研究，例如在电源方面采用超级电容，其电容量和使用寿命都高于大容量锂电池，其在电闸发生跳闸现象，并未被合闸期间仍然可以坚持一段时间作业， 这样就在一定程度上降低了跳闸对电力系统的危害。
三、输电线路故障诊断系统的应用
现如今，输电线路故障智能诊断系统包含的范围相对较广，在不同的地区中，输电线路的诊断系统覆盖范围较广。
1、 指导故障点查找和故障性质识别
在具体的研究中，如果出现了线路跳闸的故障问题，就应该根据输电线路故障智能诊断的识别方式来对各种不同的电流形式进行判定。在对各种主波的波纹进行控制和分析的过程中，工作人员可以根据故障性质的不同分为各种不同类型的形式，根据不同的线路故障记录，故障测距就会出现明显的误差现象。在这一过程中，雷电定位系统主要是根据有无雷电的形式为主要的依据。具体来说主要表现在以下三个方面：第一，输电线路故障智能诊断系统可以对各种故障性质进行识别。从这一系统中可以看出，对故障进行识别和定位是智能诊断系统的主要功能。该系统记录的故障时刻与继保装置记录的故障时间有一定误差，这是因为继保装置采用本机的系统时间，而该系统采用GPS 授时，记录的是故障发生的绝对时间，更有利于不同系统信息的共享。第二，故障录波装置信号采样在变电站内进行，采样信号无法进行故障性质识别，在定位准确度方面受电力系统运行方式及接地故障点阻抗影响较大，往往导致两端变电站故障录波装置诊断结果不一致。第三，雷电定位系统只适用于雷电故障，其本身无法确定故障时刻，可能会存在不同系统时间不统一、无法确定故障时刻的问题。
2、 指导输电线路采取防雷措施
图1 系统结构图
由于各区域自然条件和系统设施布局有明显的差别，所以不同区域输电线路的雷击情况并不相同，在采取防雷措施前要准确了解各地区雷击发生频率及雷击严重程度，并在此基础上确定防雷措施，这样既可以节省防雷措施所消耗的人力物力和资金投入，也可以针对雷击情况采取有的放矢的措施， 使效果更加突出，从而使输电线路的可靠性得到有效提高，雷击定位系统是对输电线路覆盖区域雷击情况进行准确监测的有效工具，可以将区域雷击的情况显示在二维平面上，直接为故障诊断提供参考。但众所周知，落雷密度相对较大的区域受到自然环境改变、下垫面状况不同等因素的影响并不都会在固定时间发生雷击现象， 所以需要对雷击避雷线耦合电流和绕击导线但并未发生跳闸现象的电流进行跟踪监测，这样就可以在一定程度上实现雷击定位和雷击角度及雷击可能性的判断，从而实现对雷击跳闸事故发生位置准确判定，并可以对有可能发生雷击现象的区域通过条件改变而影响雷击事故发生的可能性。以A 省220kV 某线路段在2013 年7 月5日的落雷密度情况为例， 其39-47 杆塔和235-246 杆塔之间雷电活动异常强烈， 而智能诊断系统显示在此事件和此两段杆塔的雷击相对也要严重许多，雷击次数多达5 起，而其他杆塔附近没有发生雷击现象，最多也不超过一起，由此可见此系统对雷电的诊断能力比较强，而且通过诊断结果可以采取有效的防雷措施进行预防，例如针对诊断雷击次数发生较多的区域要采取有效措施进行防雷， 对于雷击密度大但雷击次数发生的却相对少的区域可以暂时不进行防雷措施， 因为当地自然条件对输电线路有一定的保护作用，但要持久观察。
通过对架空输电线故障定位技术、输电线路跳闸原因识别技术的分析， 可以发现输电线路跳闸故障智能诊断系统可以实现在跳闸事故发生时准确定位跳闸位置， 并及时发现跳闸原因，对提升电力安全可靠性具有重要的作用，积极利用此诊断系统不仅可以提升电力系统对雷电的抵抗能力， 而且自身的运行和维护都得到加强，所以应该被积极推广。
参考文献
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[2]彭向阳，李鑫，张国清．输电线路故障辨识电磁暂态仿真研究[J]．高压电器，2013，08（16）：92-96．
[3]关宏．输电线路杆塔防雷指标的研究[D]．南宁：广西大学，2012.
论文作者:吕冬,李汇鑫,池城
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/13
标签：故障论文; 线路论文; 系统论文; 电流论文; 发生论文; 雷电论文; 智能论文; 《电力设备》2016年第14期论文;