智能故障定位监测系统在高压架空线路跳闸分析中的应用:高压跳闸是怎么回事

　　摘要：文章针对一起500kV高压架空线路跳闸，利用输电线路智能故障定位监测系统进行故障精确定位和故障原因辨识分析，得出线路跳闸具体原因为雷电绕击，并按照规程法与EGM法结合雷电定位系统数据对该结论进行验算，证明了该系统基于行波电流电磁暂态特征辨识输电线路跳闸原因的有效性和准确性。
　　关键词：雷击跳闸；输电线路；监测系统；故障定位；故障辨识
　　中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）27-0098-02
　　输电线路智能故障定位监测系统采用分布式监测技术获取输电线路故障时刻故障位置附近的高频行波分量和工频分量，实现故障精确定位和性质准确辨识。本文以500kV祯宝乙线高压架空线路为重点研究对象，利用该线路所安装分布式行波检测终端，对线路跳闸原因进行分析判断及故障点位置定位，有效提高了该线路跳闸后故障点查找工作的工作效率。
　　1 故障跳闸记录
　　2012年9月8日，500kV祯宝乙线故障跳闸，自动重合闸不成功。输电线路智能监测系统及时响应，最终定位此次故障位置位于273号杆塔300米范围内，故障性质为雷电绕击。运行人员根据输电线路智能故障定位监测系统诊断的情况进行快速巡线，发现直线塔273杆塔A相小号侧绝缘子、上下均压环有明显的放电痕迹（如图1所示）。500kV祯宝线273号杆塔相序从上到下为BCA，杆塔型号为SZG475G-44，接地电阻为1.8Ω。
　　2 输电线路智能故障定位监测系统简介
　　输电线路智能故障定位监测系统针对传统监测方式故障点定位不准、故障原因难以准确辨识等问题，研究出分布式故障定位智能监测技术。该技术通过在输电线路上每隔30千米安装一个监测终端，就近监测故障暂态行波电流，以完整反映出行波电流的电磁暂态特征，分析其波尾时间长短以及故障行波电流的波形特征实现对雷击与非雷击故障、绕击与反击故障性质的准确判别；同时将输电线路分解成若干短距离的区间，按照先确定故障区间，再进行区间内行波定位的方法以提高定位的可靠性和准确性，减小弧垂、波速、波形衰减以及干扰信号对定位精度的影响，实现高精度定位。
　　3 故障精确定位
　　根据故障时刻智能故障点位监测系统获取高频行波分量和工频分量，如图2所示，根据37号杆塔A相监测终端和148号杆塔A相监测终端记录到故障电流方向，可判定故障点位于148号杆塔与宝安站
　　之间。
　　同时根据反射波GPS时钟，计算行波电流在故障点与变电站之间多次折反射的时间差，得知故障点与宝安站相距8598.5m，最终确定故障点在273号杆塔300m左右的位置。系统最终判断结果与运行人员现场查找故障点位置一致。
　　4 故障性质辨识及验算
　　输电线路智能监测系统立足大量雷击跳闸数据，通过研究发现反击故障时，雷击塔顶致使绝缘子串闪络前，雷电流先流过避雷线，会在输电线路各相上感应出一个与雷电流极性相反的脉冲。闪络后，相电流行波为雷电流，幅值大幅跃升。相比之下，绕击时由于雷电流在绝缘子被击穿之前就已经直接注入导线，被击导线相电流行波无电磁耦合分量的存在，即不会有反极性脉冲存在。
　　通过判别行波电流在起始区间内是否出现反极性的电流判断是绕击还是反击故障，这种方法提出的识别绕击与反击的方法十分简便，且经过细致全面的仿真计算及现场数据的验证，可有效应用于雷电反击与绕击的识别。此次祯宝乙线跳闸故障，故障行波电流（参考图2波形）的波尾时间小于40微秒，行波起始位置没有反极性脉冲，系统据此判断此次故障性质为绕击。
　　查询雷电定位系统记录数据，在2012年9月8日15：52：47祯宝乙线273号杆塔附近连续多次遭受雷击，雷电流强度均未过50kA。273号杆塔位置接地电阻为1.8Ω，反击耐雷水平很高，按规程法计算约有148.9kA，雷电定位系统显示的雷电强度远小于反击耐雷水平。同时，国内外运行经验也表明，对于杆塔的高度小于50m，接地电阻小于5Ω时，反击的可能性很小。按照规程法与EGM法（电气几何模型法）计算的绕击耐雷水平分别为20.6kA与15.7kA，雷电定位系统显示故障时刻雷电流幅值为43kA，超过了绕击耐雷水平。结合绝缘子的闪络情况，可以断定此次祯宝乙线故障性质为绕击，与输电线路智能监测终端诊断结果相符。
　　5 结语
　　（1）输电线路智能监测系统有助于加强输电线路的属地化管理，提高线路的运行管理水平。
　　（2）系统采用分析行波电流特征的方法进行故障原因识别，可以实现雷击与非雷击故障辨识，系统在雷击故障情况下可以进一步实现绕击与反击的辨识，为进一步提高线路耐雷水平指明改进方向。
　　（3）系统采用区段化行波监测实现故障点精确定位，使定位误差在300m范围之内。有效缩短了故障点查找时间，对及时恢复供电、提高电力系统稳定性具有重大意义。
　　（4）从该线路耐雷水平看，防反击耐雷水平为148.9kA，而绕击耐雷水平仅为20.6kA，可见提高防绕击耐雷水平为该线路有效防雷措施。
　　（5）500kV祯宝乙线可考虑缩小线路防雷保护角，提高避雷线对导线的屏蔽保护作用。
　　参考文献
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　　作者简介：裴慧坤（1984-），男，供职于深圳供电局有限公司，武汉大学电气工程及其自动化工程在读硕士，研究方向：架空输电线路运行维护技术管理以及新技术、新设备。
　　（责任编辑：文 森）

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