架空输电线路跳闸故障智能诊断

宋小兵

(国网河南省电力公司漯河供电公司 河南漯河市 462307)

摘要: 架空输电线路的跳闸故障，一般是受到天气因素的影响。线路跳闸后对于电力系统的正常运行产生强烈的冲击，导致绝缘子和导线等零部件损坏，一旦得不到及时的维修就及有可能导致大规模的停电事故。输电线路故障诊断是保证供电可靠性的关键技术，但国内还没有直接的监测技术能实现输电线路故障原因辨识。因此本文介绍了架空输电线路跳闸故障智能诊断系统，分析了该系统在故障原因识别和定位方面的优越性。实际运行结果表明，输电故障智能诊断系统在故障区间定位、精确定位、指导故障点查找、故障定性和防雷分析方面发挥了重要作用。

关键词: 电路;故障;智能;诊断

我的手机 2018-12-24 14:36:25

输电线路极易遭受雷电、污秽、动植物、风吹舞动、覆冰等各种自然因素的影响而发生跳闸故障。每一次跳闸事故，除了给系统带来冲击之外，还会损坏绝缘子、导线等设施，给系统运行留下安全隐患。所以准确定位跳闸位置，并及时找到跳闸原因、提出解决和预防办法是提高电力系统整体可靠性的唯一有效途径。

一、目前线路跳闸故障诊断技术

以故障的分布式定位原理为基础，将电流信息监测设备配置于输电线路，从而形成几个分区，监测终端能够对应将工频故障电流、行波电流等收录下来。凭借工频故障电流明确故障区，同时，凭借各个分区中的行波，进行故障定位，从而确保定位的精准、安全、可靠，集中控制波形、波速、外界干扰信号等的不良干扰，提高故障定位的精准程度。

1故障类型识别

引起架空输电线路跳闸故障的原因是多方面的，比如雷击闪络、外力破坏、鸟害闪络、线路风偏、污闪络及覆冰闪络等等。识别故障类型是进行智能诊断的第一步，边是非常重要的一步，对于后续故障分析与处理具有重要的意义。由于传统方法通过对门槛值进行设定并依据特定逻辑关系实现故障类型识别，但在故障发生后电流、电压等重要信息都随着电力系统的运行方式与故障的发生位置、阻抗、时刻等发生变化，所以传统方法对这种变化可能会有所不适应。为了应对这种局面，国外利用模糊集方法、神经网络方法等对新式故障识别方法进行研究，以便克服外在影响，保证故障识别的可靠性。

2故障测距

故障测距的方法较多，首先在阻抗测距方面。假定输电线均匀，根据不同故障类型计算出回路的阻抗、电抗，由于其测量值与故障点距离成正比，通过除以单位阻抗、电抗值即可测出。但其精度较差，且不能消除过渡阻抗、负荷电流及对侧运行阻抗等因素的干扰。其次是行波测距。依托行波传输理论来进行测距，跳闸后故障点会出现暂态行波，利用波头抵达两测量端的时间差即可完成定位。该方法具有较高的精度与可靠性，但存在硬件成本高反射波识别困难等问题。最后也可以采用故障分析法。在确定电力系统的运行方式及参数时，故障线路两端的电流、电压均与故障距离购成函数关系，通过分析计算即可确定故障距离。该方法投资较小精度较高，但仅限于各种参数已知的线路。

3跳闸故障诊断

目前在诊断输电线路跳闸故障方面，已经应用了包括专家系统、人工神经网络、随机优化技术等在内的多种人工智能技术，并已取得了若干成果。早期，故障诊断多采用专家系统技术进行，即将专家经验以某种形式表达出来并存储于知识库，在故障发生时调用出来进行针对故障的逻辑判别，并将诊断的推理过程及结果向客户解释。该方法简单易用，但容错性比较差且获取知识较困难。另一种方法是随机优化方法，该方法将故障诊断基于工程实践来表述称关于整数优化的问题，再进行全局优化寻找问题最优解。鉴于人工神经网络具备很强的联想能力、泛化能力与自学习能力，该法具有较强的容错性和并行计算优势，逐渐引起业界广泛重视。

二、架空输电线路跳闸防治措施

针对架空输电线路经常因为雷电导致跳闸事故的情况，笔者从以下几个角度进行了分析，并提出了针对的防治跳闸的措施。

1架设避雷线

避雷线作为架空输电线路防雷保护的第一道防线能够有效避免导线遭受雷直击的风险。避雷线一般架设在杆塔的顶部，与杆塔直接相连，并通过杆塔接地引线与大地良好导通。当发生雷击线路杆塔塔顶时，由于本基杆塔与邻近杆塔通过避雷线良好导通，通过其分流作用，雷电流将被疏散到相邻杆塔上，降低了本基杆塔塔顶的电位，进而降低了本基杆塔发生闪络的风险。架设避雷线作为架空输电线路防雷保护最常用的技术手段，其运行效果已得到实际验证，并且在电网杆塔的建设中已得到了广泛的应用。

2改善输电线路杆塔的接地电阻

降低杆塔的接地电阻是现阶段针对架空输电线路防雷采用最多而且效果最明显的技术手段。当雷电流沿线路杆塔塔身以及接地装置泄入大地时，如果其接地阻值减小，那么杆塔塔顶电位上升的幅度也将减小，使得导线与其之间的电位差不超过绝缘子串的U50%，绝缘子串不会闪络，从而避免了雷反击导致输电线路跳闸事故的发生。降低杆塔接地电阻施工比较简单、不需要间断供电。但是在某些现场操作中存在一定的盲目性，主要表现在:盲目过度地使用降阻剂、降阻剂质量低等问题，造成杆塔地基腐蚀严重、地基接地松动等问题，反而使得杆塔接地不良。

3架设耦合地线架设耦合地线

同样是避免输电线路导线遭受雷直击的一种有效技术措施。在导线的下方增加一条耦合地线，通过其与导线之间的耦合作用，不仅提高了线路的反击耐雷水平同时也增加了其对导线的屏蔽作用。该措施存在施工成本高，受线路附近地形、地势以及交叉跨越物条件的限制等缺点，若是选用该措施对杆塔进行防雷改造需增加杆塔对地高度，一定程度上增加了线路遭受雷击的风险。

4安装线路避雷器

线路避雷器与绝缘子串并联安装在杆塔横担上，当发生雷击线路杆塔或避雷线时，由于其本身良好的伏秒特性，其将在杆塔与导线之间的电位差幅值超过绝缘子串的U50%之前动作，泄放电流，限值雷电过电压幅值，避免绝缘子串闪络，从而有效避免雷击线路跳闸事故的发生。安装线路避雷器能够大幅提高杆塔的耐雷水平，但是，由于其高额的价格，运行维护困难等缺点，使得其不能够在电网大规模安装使用。而且其防雷效果与避雷器的安装方式和位置有关，对反击跳闸和绕击跳闸产生的影响也不尽相同，因此，在对输电线路进行防雷设计和改造时，是否选用线路避雷器仍值得研究和探讨。

5.自动重合闸装置

由于雷击引起的架空输电线路跳闸事故大都为瞬时性故障，当雷击过后，自动重合闸装置动作，大都能够重合成功，使线路恢复正常，从而大大提高了架空输电线路运行的可靠性，减小了因输电线路雷击跳闸所造成的损失，其作为输电线路防雷保护的最后一道防线，在电网运行中得到广泛应用。

三、小结

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，笔者以雷电导致架空输电线路跳闸为例，讨论了避免输电线路跳闸引起事故的对策。

参考文献

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