摘要：本文主要具体介绍分布式智能故障诊断系统在架空输电线路发生故障时进行故障定位及故障类型判断的故障原理，同时还对整个系统的构成进行分析研究。
关键词：区间定位；行波电流；智能监测终端；雷击
前言：架空输电线路网络复杂，在正常运行状态下容易受到外界干扰影响如自然灾害（雨雪、雷击）、环境污染、漂移物等而造成线路故障。如何快速定位故障及进行故障类型辨析，从而快速对输电线路进行有效的维护检修，关系到电网的安全稳定运行水平。而发布式智能故障诊断系统在输电线路故障点定位、故障类型辨析尤其是在防雷击应用上，有着一定的优越性。
1 分布式智能故障诊断系统基本原理
相比于传统的行波故障定位系统，分布式智能故障诊断系统的工作基本原理有很大的不同。其主要是利用分布式监测技术、行波波速在线测量技术及智能辨识技术，从输电线路发生故障时获取到的工频分量和行波分量中，来定位故障点并分析故障原因。
1.1故障定位
（1）故障区间定位
如图1所示，在架空输电线路上每个20-至30m就安装一个分布式智能故障诊断系统的监测终端（如图的1，2，3，4的杆塔上都装有监控终端）。当故障点在杆塔2和3之间时，很明显杆塔1,2和 杆塔3,4的工频故障电流的相位是相反的。智能故障监测终端即是利用了每个终端的工频电流相位来故障发生在具体的某个区间，本例中就可将故障点定位在2,3之间。
其中：L—监测点2,3之间的行波传播距离；l1—故障点距离监测点2的行波距离；l2—故障点距离监测点3的行波距离；（t1-t2）—相邻智能监测点行波电流经过时间，v—故障行波的传播速度。
本文中只是利用单支架空输电线路简单说明故障诊断系统的定位原理，在实际电网中，输电线路往往为多支线输电网络，可将其分解为多个简单的单支路回路，利用上述原理来实现故障定位。
1.2故障原因判断原理
架空输电线路发生故障的原因多种多样，大体上可分为雷击类（反击和绕击）及非雷击雷类。分布式智能故障诊断系统主要是通过分析发生故障区间两端的监测终端采集的故障行波电流来判断发生故障的原因。
（1）雷击故障。当发生反击和绕击故障时，他们具有共同点就是在输电线路的绝缘子发生闪络后（被击穿后）都会在行波电流沿着杆塔流进大地时产生一个反向的电流，即导线中流入了与雷电流方向一致的电流，从而导致输电线路中的电流在波前波尾有很大的陡度。但反击故障是在输电线路绝缘子被击穿前输电线路会流入一个与雷电电流极性相反的耦合电流，而绕击雷在整个过程中都只有流入与雷电流方向一致电流，而没有极性相反的耦合电流。因此，分布式智能故障诊断系统通过分析反击和绕击雷行波的不同特征来判断雷击类别。
（2）非雷击故障。非雷击故障原因很多，比如恶劣天气带来的大风舞动、环境污染带来的污秽闪络、漂浮金属物带来的短路等。非雷击雷故障的故障行波电流频率相比雷击故障要低，电弧也具有一定的规律特征，会出现熄灭后再重燃、延伸收缩的变化。
分布式智能故障诊断系统将每次故障时的故障行波电流完整记录下来后，通过分析诊断故障行波电流的特征以判断故障类别。若为雷击故障，会通过分析行波特征来辨别是反击还是绕击故障，并利用不同故障点被雷击而引起不同的电磁暂态特性来判断雷击故障点是在输电线路附近、避雷线上或是杆塔上。若为非雷击故障，通过智能监测终端采集的故障行波各项参数和GPS时钟数据以及高次谐波频谱特征来计算定位故障点位置。
2 分布式智能故障诊断系统构成
图2 分布式智能故障诊断系统示意图
如图2所示，分布式智能故障诊断系统主要分为智能监测终端、数据中心和工作站三大部分。（1）架空输电线路上每个20-至30m就安装一个分布式监测终端，利用传感器线圈检测单元和数据采集分析单元采用高速循环采集技术来，实现检测和采集输电线路的工频负荷电流，故障行波电流及信号等监测量。并对所采集的数据进行分析诊断后通过通信单元上送至数据中心。同时，通信单元也接受监控系统下发的各种控制命令和参数设置。（2）数据中心主要是接受智能监测终端上传的数据并进行诊断存档，同时下发各种控制命令及参数设置等信息。数据中心与智能监测终端一般是通过GPRS通信的。（3）工作站是系统人机交互的窗口，通过web服务提供人工查询和设置功能，具有监测系统信息的查询、分析和诊断以及对整个监测系统的设置和控制等功能。
分布式智能故障诊断系统还具备了自检、自我恢复以及软件升级功能。系统可实时自检各智能监测终端的运行状态，并在系统发生异常时可自我恢复，同时实现软件自动升级功能。
3 结束语
分布式智能故障诊断系统可精准定位线路故障点，并能辨析故障类型。该系统在架空输电线路上应用，不仅解决了输电线路故障点查找困难、时间长的问题，提高输电线路运行维护水平，同时还可通过统计分析输电线路遭受雷击的情况分析，为采取有效的防雷措施提供了基础的数据支撑。
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论文作者:周旭东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/25
标签：故障论文; 分布式论文; 智能论文; 线路论文; 电流论文; 终端论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第33期论文;