故障定位儀在江門輸電線路的應(yīng)用

高文煥

摘 要：由于高壓輸電線路通常分布于廣闊的地理空間，穿越環(huán)境較為復(fù)雜，故障巡查工作也異常艱難，往往需要耗費(fèi)大量人力和物力才能完成故障排查工作。鑒于此，需要借助專業(yè)的故障測(cè)距裝置來(lái)完成故障定位工作。

關(guān)鍵詞：江門；輸電線路；故障定位儀；故障測(cè)距裝置

中圖分類號(hào)：TM773+.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.24.126

江門供電局管轄內(nèi)的高壓輸電線路是廣東省電力系統(tǒng)，乃至整個(gè)南方地區(qū)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，它將發(fā)電廠與電力用戶緊密相連，以確保居民和企業(yè)的正常用電；與此同時(shí)，輸電線路也是故障頻發(fā)之處，故障排查難度極大。因此，在出現(xiàn)故障后及時(shí)找出故障點(diǎn)，不僅能夠保證及時(shí)供電，還對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到十分重要的作用。

1 故障測(cè)距裝置要求及測(cè)距定位的作用

1.1 故障測(cè)距裝置的基本要求

故障測(cè)距裝置的基本要求有以下幾點(diǎn)：①可靠性?？煽啃园ú痪軇?dòng)和不誤動(dòng)兩方面的內(nèi)容。不拒動(dòng)要求輸電線路無(wú)論發(fā)生什么類型的故障，故障測(cè)距裝置都能夠靈敏地作出反應(yīng)，給出故障信息，同時(shí)不會(huì)因?yàn)槠渌蛩氐南拗贫荒苷_動(dòng)作；不誤動(dòng)要求不因?yàn)橥饨缫蛩氐母蓴_而發(fā)出錯(cuò)誤的動(dòng)作指令，同時(shí)能夠檢測(cè)出永久性故障和瞬時(shí)性故障。②準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性是對(duì)故障測(cè)距裝置最基本的要求，故障測(cè)距裝置的準(zhǔn)確性需要用誤差大小來(lái)衡量。一般來(lái)講，只要絕對(duì)測(cè)距誤差<300 m就是理想狀態(tài)；從更加實(shí)用的角度分析，絕對(duì)測(cè)距誤差<1 000 m，即可滿足正常工作需求。準(zhǔn)確性與可靠性是緊密相關(guān)的，二者缺一不可，脫離任何一點(diǎn)去談?wù)摿硪稽c(diǎn)都是沒(méi)有意義的。③經(jīng)濟(jì)性。故障測(cè)距裝置的價(jià)格和成本不應(yīng)當(dāng)隨裝置性能的提高而提高，而應(yīng)當(dāng)具有較高的性價(jià)比。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，故障測(cè)距裝置的價(jià)格和成本逐漸降低，先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)又進(jìn)一步提升了故障測(cè)距裝置的產(chǎn)品性能，越來(lái)越高的性價(jià)比將成為故障測(cè)距裝置的發(fā)展趨勢(shì)之一。④方便性。故障測(cè)距裝置的性能再優(yōu)越也需要工作人員的參與，因此在裝置調(diào)試、使用和維護(hù)方面應(yīng)當(dāng)具有較高的便捷性，這樣才能減少工作人員的工作量，具有更高的實(shí)用價(jià)值。

1.2 故障測(cè)距定位的作用

故障測(cè)距定位可以快速測(cè)量出故障點(diǎn)的精準(zhǔn)位置，是用于排查線路故障、及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況的重要措施，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。概括起來(lái)，故障測(cè)距定位在輸電線路故障排查方面主要具有以下作用：①快速查找故障點(diǎn)，節(jié)省故障巡線所消耗的人力和物力；②縮短故障維修時(shí)間，提高供電的連續(xù)性，減少停電帶來(lái)的損失；③分析故障原因，為制訂預(yù)防措施提供資料；④提醒維修人員注意瞬時(shí)性故障的絕緣薄弱點(diǎn)，及時(shí)更換存在故障隱患的絕緣子，避免出現(xiàn)永久性故障。

2 故障定位儀的故障測(cè)距方法和原理

2.1 阻抗法

阻抗法原理：假定線路在理想狀況下運(yùn)行，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，由變化的故障電壓和故障電流得出線路的阻抗值，由于阻抗值的大小與故障點(diǎn)距離成正比，因此，通過(guò)計(jì)算即可得出理想狀態(tài)下的故障距離。但是輸電線路受電容、漏電電導(dǎo)、三相參數(shù)不對(duì)稱等因素的影響，因此，測(cè)距精度需要通過(guò)給線路設(shè)置對(duì)應(yīng)的整定值才能得到提升。

2.2 行波法

行波法原理：電力系統(tǒng)變電站母線兩點(diǎn)處電流行波的第一個(gè)波頭分量為初始行波，表示故障已經(jīng)發(fā)生，第二個(gè)波頭分量為來(lái)自故障點(diǎn)的反射行波。與初始行波相比，反射行波會(huì)延遲一段時(shí)間到達(dá)檢測(cè)母線，延遲的時(shí)間即表示行波在故障點(diǎn)和母線之間的往返時(shí)間。傳統(tǒng)的行波監(jiān)測(cè)由于變電站之間的距離較遠(yuǎn)，特別是500 kV及以上變電站，在傳波的過(guò)程中因波速改變、行波特性消失、幅值衰減等原因?qū)е螺旊娋€路故障定位誤差增加，尤其對(duì)混合結(jié)構(gòu)線路的故障支線難以定位。分布式行波監(jiān)測(cè)是在傳統(tǒng)的行波法基礎(chǔ)上在輸電線路中根據(jù)實(shí)際情況安裝監(jiān)測(cè)裝置，這樣就彌補(bǔ)了傳統(tǒng)行波監(jiān)測(cè)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了故障行波的就近采集，最大限度地保留了波形特征，保證了線路故障測(cè)距的準(zhǔn)確性，并且能在輸電線路非動(dòng)作跳閘的情況下監(jiān)測(cè)到小幅值行波數(shù)據(jù)，幫助輸電運(yùn)行人員有效制訂相應(yīng)措施，減少故障的發(fā)生。

2.3 故障分析法

故障分析法是利用故障時(shí)采集的電壓、電流量等來(lái)計(jì)算故障點(diǎn)距離的方法。如果系統(tǒng)的運(yùn)行方式是固定不變的，那么，線路參數(shù)也保持一致，通過(guò)測(cè)量點(diǎn)電壓、電流量的函數(shù)計(jì)算即可得出故障點(diǎn)的位置。

2.4 各種故障測(cè)距方法的比較

從測(cè)量精度和測(cè)量效率的角度分析，行波法要優(yōu)于阻抗法，行波法的測(cè)距誤差<1%，而阻抗法的測(cè)距誤差為3%.筆者認(rèn)為，行波法的測(cè)量間隙較短，可以幫助輸電運(yùn)行人員及時(shí)排除故障，縮短故障切除時(shí)間。從測(cè)量方便性的角度分析，行波法要優(yōu)于其他兩種方法。行波法借助專業(yè)的行波測(cè)距裝置可以迅速得出故障距離，從而免去了復(fù)雜的人力計(jì)算。綜合來(lái)講，行波法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加明顯。

3 本單位故障定位儀及定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介

SP2000故障定位儀是由武漢三相電力科技有限公司研發(fā)的產(chǎn)品，在線路中主要采用分布式監(jiān)測(cè)技術(shù)，每隔20～30 km安裝一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)輸電線路上的故障行波，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定服務(wù)器中分析工頻故障電流，判斷故障點(diǎn)是屬于雷擊故障中的繞擊雷、反擊雷故障，還是屬于非雷擊故障，比如山火、樹(shù)障、飄掛物等，最后將分析結(jié)果以短息的形式發(fā)送到輸電運(yùn)行人員的手機(jī)上，運(yùn)行人員可通過(guò)手機(jī)軟件或聯(lián)網(wǎng)電腦訪問(wèn)服務(wù)器得到線路故障時(shí)間、原因（是否為雷擊故障）、故障位置相別、故障行波圖等分析數(shù)據(jù)。輸電運(yùn)行人員還可以通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器分析全年運(yùn)行線路的故障數(shù)據(jù)，以確定該線路的雷害區(qū)和非雷害區(qū)，為制訂線路防雷、防外力破壞措施提供有力的依據(jù)。

4 實(shí)際應(yīng)用

在江門輸電線路中，故障定位儀于2011年開(kāi)始安裝并使用至今，已經(jīng)在500 kV順江甲乙線、江西甲乙線、蝶滄甲乙線、陽(yáng)五甲乙線等18條線路中安裝了108套故障定位儀，有效減少了輸電運(yùn)行人員故障查找的工作量，提高了故障點(diǎn)的排查效率，并且通過(guò)數(shù)據(jù)分析找出線路隱患區(qū)段，實(shí)現(xiàn)了線路差異化維護(hù)工作，有效保證了電網(wǎng)的安全、健康運(yùn)行。通過(guò)近4年的數(shù)據(jù)分析，線路故障準(zhǔn)確率達(dá)到86.3%.

案例分析1：2011-05-27T16：31，500 kV蝶滄甲線線路跳閘。該線路由陽(yáng)江蝶嶺站延伸至佛山滄江站，途經(jīng)江門地區(qū)。其中，江門管轄部分為78 km，占該線路總長(zhǎng)度的64%.由于繼保測(cè)距數(shù)據(jù)出現(xiàn)很大的誤差，運(yùn)維人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，致使陽(yáng)江、江門、佛山三個(gè)地區(qū)的供電部門同時(shí)對(duì)該線路進(jìn)行了故障點(diǎn)排查，增加了運(yùn)維人員的工作量。2011-11，江門供電局在該管轄線路分界點(diǎn)安裝故障定位儀后，在出現(xiàn)線路故障跳閘時(shí)，故障點(diǎn)信息可被精確發(fā)送到所在點(diǎn)運(yùn)維人員的手機(jī)上，使其他兩個(gè)地區(qū)的供電部門不用再進(jìn)行故障巡線，大大減輕了線路管理部門的運(yùn)維壓力，有效提高了工作效率。

案例分析2：2014-05-11T12：44，500 kV五獅乙線雷擊跳閘。該線路由江門五邑站延伸至廣州獅洋站，全長(zhǎng)143 km，屬于跨局線路。其中，江門供電局負(fù)責(zé)該線路N1～N178，桿塔長(zhǎng)度為78 km。故障定位系統(tǒng)顯示在N82桿塔雷電反擊，但變電站繼保測(cè)距數(shù)據(jù)及雷電定位系統(tǒng)分別顯示在N89、N90桿塔出現(xiàn)故障，與故障定位系統(tǒng)顯示存在較大的差別。最終經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)線路運(yùn)維人員確認(rèn)，該處故障點(diǎn)為雷電反擊引起N91塔A相復(fù)合絕緣子遭雷擊放電，造成線路跳閘。究竟是什么原因?qū)е鹿收隙ㄎ粌x測(cè)量精度的下降呢？經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，原來(lái)是由于該線路擋距信息錄入不正確，導(dǎo)致出現(xiàn)定位誤差。運(yùn)維人員校正線路擋距信息后，在線路故障跳閘定位時(shí)，該定位桿塔與實(shí)際故障桿塔基本一致。由此看出，在使用故障定位系統(tǒng)進(jìn)行線路故障定位時(shí)，必須核對(duì)準(zhǔn)確線路的擋距信息，以提高故障定位的準(zhǔn)確性。

5 總結(jié)與展望

本文通過(guò)分析故障測(cè)距裝置的基本工作要求及故障定位儀故障測(cè)距原理，進(jìn)一步加深了對(duì)故障定位儀的認(rèn)識(shí)。故障定位儀一方面可以降低故障排查難度，另一方面又可以使故障得到及時(shí)處理，保證在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電。這兩點(diǎn)使故障定位儀成為保證輸電線路安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必備裝置，相信隨著電力規(guī)模的不斷擴(kuò)大，故障定位儀的應(yīng)用前景將更加廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]丁飛，毛俊生. 遠(yuǎn)距離高壓輸電線路故障檢測(cè)定位技術(shù)研究與應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2012（15）：29-30.

[2]盧憲斐，劉昭，嚴(yán)璽，等. 智能變電站過(guò)程層IED故障診斷與定位儀設(shè)計(jì)方案[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2014（03）：56-57，59.

〔編輯：劉曉芳〕