一、輸電線路故障在線監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

輸電線路傳輸距離十分遠(yuǎn)，沿途地形地貌非常復(fù)雜，自然環(huán)境和氣候條件十分惡劣，并且供電壓力大，造成故障率居高不下。一旦出現(xiàn)線路發(fā)生故障停電，首先給社會(huì)帶來(lái)極大不便，并擾亂了工礦企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序；其次給電網(wǎng)企業(yè)造成重大損失；此外，一條輸電線路距離較長(zhǎng)，分支線路又多，呈不規(guī)則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，查找線路故障，非常困難，浪費(fèi)了大量的人力和物力。

輸電線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將能快速準(zhǔn)確的檢測(cè)和定位各種線路接地故障以及短路故障，并將所檢測(cè)到的線路故障信息準(zhǔn)確發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)中心，供系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、檢索以及后臺(tái)查詢使用，從而引導(dǎo)搶修人員迅速而準(zhǔn)確判斷線路的接地故障點(diǎn)以及短路故障，為提高搶修人員的工作效率、減輕電網(wǎng)搶修人員的工作強(qiáng)度，創(chuàng)造了一種有效的手段，同時(shí)故障點(diǎn)可以通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線GPRS發(fā)射傳輸?shù)诫娋W(wǎng)企業(yè)運(yùn)維檢修部門(mén)，線路運(yùn)行維護(hù)等工作人員的手機(jī)或者搶修終端上，可以及時(shí)為輸電線路的安全運(yùn)行提供科學(xué)而又有效的判斷依據(jù)，為電網(wǎng)企業(yè)的減人增效提供有力條件。

二、輸電線路故障在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究?jī)?nèi)容

輸電線路發(fā)生線路故障后，輸電線路中將會(huì)短時(shí)流過(guò)暫態(tài)故障電流并且故障線路的電壓會(huì)發(fā)生大的改變，根據(jù)這些電網(wǎng)發(fā)生的暫態(tài)現(xiàn)象可以有效地判斷該位置的線路發(fā)生何種類(lèi)型的故障。輸電線路發(fā)生的常見(jiàn)故障包括相間短路和單相接地故障，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和理論指導(dǎo)，研究出故障判據(jù)以及線路參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)具體描述如下。

（一）相間短路故障判斷依據(jù)：

當(dāng)輸電線路發(fā)生相間短路故障時(shí)，等于兩個(gè)電源發(fā)生直接短接，線路上一級(jí)變電站和線路故障點(diǎn)所構(gòu)成回路上流過(guò)瞬時(shí)的大電流，同時(shí)線路上一級(jí)變電站繼電保護(hù)設(shè)備會(huì)按照實(shí)現(xiàn)設(shè)定的繼電保護(hù)定值啟動(dòng)保護(hù)，使得線路發(fā)生跳閘以及斷電。因此，相間短路的故障判據(jù)有3個(gè)條件：

1.輸電線路中出現(xiàn)瞬時(shí)的突變電流

2.瞬時(shí)突變電流持續(xù)的時(shí)間滿足不超過(guò)3秒鐘，0.02s≤△T≤3s，△T為電流突變時(shí)間。

3.3秒鐘后整條輸電線路處于全面停電狀態(tài)。I=0，I為輸電線路故障發(fā)生后的電流。

當(dāng)滿足以上三個(gè)條件，輸電線路檢測(cè)終端可以準(zhǔn)確判斷該位置后的輸電線路發(fā)生了短路故障。

（二）單相接地故障判斷依據(jù)：

當(dāng)輸電線路發(fā)生了單相線路故障接地時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的接地條件，線路會(huì)出現(xiàn)各種不同的暫態(tài)現(xiàn)象，包括出現(xiàn)輸電線路發(fā)生對(duì)地的分布電容放電電流，接地的線路的對(duì)地電壓大規(guī)模下降，接地的線路出現(xiàn)5，7次等高次諧波的增大過(guò)程，以及該條輸電線路的零序電流發(fā)生增大。綜上所述，線路的主要接地判斷依據(jù)如下：1.輸電線路暫態(tài)電容電流發(fā)生突然增大2.接地線路的電壓發(fā)生降低3kV以上3.接地線路故障后仍然處于供電狀態(tài)。當(dāng)滿足以上三個(gè)條件，輸電線路檢測(cè)終端可以準(zhǔn)確判斷該位置后的輸電線路發(fā)生了接地故障。

（三）輸電線路過(guò)流：

線路發(fā)生過(guò)載、自然雷擊及線路發(fā)生松動(dòng)等原因，造成輸電線路瞬時(shí)發(fā)生過(guò)流跳閘，但又立刻重合閘成功并且恢復(fù)正常供電，未造成線路的永久短路。

輸電線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套具有遠(yuǎn)程傳輸方式的可進(jìn)行分布式監(jiān)控、集中數(shù)據(jù)管理、即時(shí)告警型的智能化輸電線路故障管理系統(tǒng)。系統(tǒng)使現(xiàn)有輸電線路故障檢測(cè)技術(shù)得到一個(gè)質(zhì)的飛躍，系統(tǒng)不僅有效地結(jié)合了輸電線路故障檢測(cè)和遠(yuǎn)程通訊傳輸技術(shù)，將故障信息即使發(fā)到計(jì)算機(jī)終端上和工作人員的手機(jī)上，并在計(jì)算機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，使輸電線路故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位、信息查詢變得更加方便快捷。

該系統(tǒng)由檢測(cè)終端、接收發(fā)射交換機(jī)、后臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成。

1.檢測(cè)終端由故障檢測(cè)電路、故障分析算法電路等構(gòu)成。利用各種輸電線路故障檢測(cè)技術(shù)，監(jiān)測(cè)線路的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，在輸電線路出現(xiàn)短路故障、接地故障、過(guò)流等情況下，將采集的故障信息的各類(lèi)特征數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)的太陽(yáng)能通訊主機(jī)。

太陽(yáng)能通訊主機(jī)是利用無(wú)數(shù)個(gè)串起來(lái)的感光電池組件將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。太陽(yáng)能電池組件是利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性實(shí)現(xiàn)P-V轉(zhuǎn)換的固體裝置。它選用可以產(chǎn)生光伏效應(yīng)的一類(lèi)多晶硅材料，發(fā)電原理是P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜一定的磷之后可得到N型硅，可以形成P-N結(jié)。

2.接收發(fā)射交換機(jī)作為系統(tǒng)的通訊傳輸裝置，一是將會(huì)接收檢測(cè)終端發(fā)射的故障線路的各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，并將接受的數(shù)據(jù)信息通過(guò)串口直接發(fā)到計(jì)算機(jī)終端；二是將后臺(tái)系統(tǒng)需要發(fā)送的故障信息短信通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)到指定工作人員的手機(jī)上，便于線路運(yùn)行維護(hù)人員可以及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)輸電線路故障情況。其通訊傳輸主要是靠在每一組檢測(cè)終端和接收發(fā)射交換機(jī)上安裝的無(wú)線傳輸裝置，實(shí)現(xiàn)了信息的及時(shí)和有效地傳送。

3.系統(tǒng)的監(jiān)控中心由軟件以及硬件構(gòu)成，主要通過(guò)采集、分析、計(jì)算由檢測(cè)點(diǎn)回傳的故障信息，并且按照各類(lèi)不同類(lèi)型故障的不同處理流程，進(jìn)行故障的順序記錄、指標(biāo)發(fā)布、遠(yuǎn)程自動(dòng)告警、故障日志編寫(xiě)等相關(guān)工作。當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸電線路檢測(cè)終端圖標(biāo)發(fā)生變色顯示并且同時(shí)進(jìn)行聲光告警，并通過(guò)接收發(fā)射交換機(jī)推送故障信息到指定的運(yùn)行維護(hù)人員的手機(jī)上。

研究可用于6-35KV配電線路，也可用于110-500KV輸電線路，能夠適用于架空線路和電纜?？梢允馆旊娋€路的故障檢測(cè)和恢復(fù)時(shí)間大大提速，減少停電時(shí)間、增加了電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量，并且對(duì)線路各種狀況全方位監(jiān)測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路的快速控制和及時(shí)管理。

三、結(jié)束語(yǔ)

基于輸電線路運(yùn)行故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用GSM、CDMA等公用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，在供電段建立GSM、CDMA等公用數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，不僅能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程傳輸輸電線路的故障信息，而且通過(guò)無(wú)線GSM、CDMA等公用網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)上傳提供了一種覆蓋范圍廣、相對(duì)安全可靠的無(wú)線傳輸通道，為輸電線路的正常運(yùn)行提供了有效的保障。電網(wǎng)企業(yè)通過(guò)一個(gè)Web頁(yè)面就可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的觀察輸電線路的運(yùn)行情況，及時(shí)準(zhǔn)確地判斷出輸電線路故障點(diǎn)，同時(shí)線路運(yùn)行維護(hù)人員可快速獲得故障信息并制定故障處理方案，有效減少停電時(shí)間，有了可靠的通信手段，實(shí)現(xiàn)了故障信息的實(shí)時(shí)、可靠傳輸，大大減少了故障巡視過(guò)程，提高了輸電線路的故障檢修效率，增加了輸電線路運(yùn)行的可靠性，降低了電網(wǎng)企業(yè)的輸電線路運(yùn)行維護(hù)成本，減少了用電損失。