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(dǎo)致絕緣子和導(dǎo)線等零部件損壞，一旦得不到及時的維修就及有可能導(dǎo)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(dǎo)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(jī) 2018-12-24 14:36:25

輸電線路極易遭受雷電、污穢、動植物、風(fēng)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(dǎo)線等設(shè)施，給系統(tǒng)運行留下安全隱患。所以準(zhǔn)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(jìn)行故障定位，從而確保定位的精準(zhǔn)、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(zhǔn)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(fēng)偏、污閃絡(luò)及覆冰閃絡(luò)等等。識別故障類型是進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(fù)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(jìn)行測距，跳閘后故障點會出現(xiàn)暫態(tài)行波，利用波頭抵達(dá)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(jī)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(jìn)行，即將專家經(jīng)驗以某種形式表達(dá)出來并存儲于知識庫，在故障發(fā)生時調(diào)用出來進(jìn)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(jī)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(jìn)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(xué)習(xí)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(dǎo)致跳閘事故的情況，筆者從以下幾個角度進(jìn)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(hù)的第一道防線能夠有效避免導(dǎo)線遭受雷直擊的風(fēng)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(dǎo)通。當(dāng)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(dǎo)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(jìn)而降低了本基桿塔發(fā)生閃絡(luò)的風(fēng)險。架設(shè)避雷線作為架空輸電線路防雷保護(hù)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(dāng)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(dǎo)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(dǎo)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(yán)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(dǎo)線遭受雷直擊的一種有效技術(shù)措施。在導(dǎo)線的下方增加一條耦合地線，通過其與導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)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(fēng)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(dān)上，當(dāng)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(dǎo)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(hù)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(jìn)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(dāng)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(fù)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(hù)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(dǎo)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。

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