輸電線路雷擊故障定位與辨識(shí)

輸電線路雷擊故障定位與辨識(shí)輸電線路雷擊監(jiān)測(cè)雷電監(jiān)測(cè)包括雷電定位、雷電預(yù)警、雷擊故障定位與辨識(shí)、雷擊閃絡(luò)路徑監(jiān)測(cè)、雷電流參數(shù)測(cè)量、雷擊觀測(cè)等。本次我們主要講雷擊故障定位與辨識(shí)。雷擊故障是輸電線路跳閘的重要原因，分布式電網(wǎng)故障辯識(shí)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)35kV及以上各電壓等級(jí)的電力線路的雷擊故障監(jiān)測(cè)與辨識(shí)，主要包括：①準(zhǔn)確鑒別是否為雷擊跳閘；②明確識(shí)別繞擊或反擊的故障性質(zhì)；③精確定位輸電線路故障點(diǎn)。分布式測(cè)量原理是指在輸電線路上每隔20～30公里安裝一組監(jiān)測(cè)終端，把輸電線路分成若干段，當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí)，可以就近監(jiān)測(cè)暫態(tài)行波電流，完整反映出行波電流的電磁暫態(tài)特征，最終根據(jù)電磁暫態(tài)特征進(jìn)行輸電線路故障原因的識(shí)別。輸電線路雷擊監(jiān)測(cè)1.技術(shù)原理當(dāng)發(fā)生雷擊跳閘故障時(shí)，雷擊引起的雷電行波會(huì)沿著輸電線路導(dǎo)線傳播，分布安裝在輸電線路導(dǎo)線上的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置將會(huì)捕獲故障電流行波和故障后引起的工頻故障電流（如下圖所示）。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)終端配置有GPS時(shí)鐘，還可以對(duì)故障行波發(fā)生的時(shí)間準(zhǔn)確標(biāo)定。系統(tǒng)基于捕捉的行波信號(hào)、工頻信號(hào)和發(fā)生時(shí)間進(jìn)行故障辨識(shí)和故障點(diǎn)精確定位。分布式電網(wǎng)故障辨識(shí)系統(tǒng)原理示意圖系統(tǒng)捕獲的雷電行波波形輸電線路雷擊監(jiān)測(cè)雷擊故障辨識(shí)技術(shù)可以辨識(shí)雷擊的類型，即繞擊還是反擊。該技術(shù)立足高精度行波采樣設(shè)備，挖掘雷擊故障相電流波形的原始特征，提出基于行波特征的輸電線路雷電反擊與繞擊識(shí)別方法。反擊故障時(shí)，雷擊塔頂致使絕緣子串閃絡(luò)前，雷電流先流過(guò)架空地線，會(huì)在輸電線路各相上感應(yīng)出一個(gè)與雷電流極性相反的脈沖。閃絡(luò)后，雷電流流過(guò)故障相，且非故障相上繼續(xù)受到雷電流的感應(yīng)作用。因此，故障相暫態(tài)電流波形包含閃絡(luò)時(shí)刻前感應(yīng)出的反極性脈沖、閃絡(luò)時(shí)刻后的雷電流前行波，非故障相暫態(tài)電流波形僅包含與雷電流極性相反的感應(yīng)電流。相比之下，繞擊時(shí)故障相暫態(tài)電流為閃絡(luò)前流過(guò)故障相的雷電流，閃絡(luò)后流過(guò)經(jīng)故障點(diǎn)桿塔入地的那部分雷電流，這兩者極性相同，疊加后不會(huì)出現(xiàn)反極性脈沖。輸電線路雷擊監(jiān)測(cè)通過(guò)細(xì)致的理論分析，發(fā)現(xiàn)了區(qū)分繞擊與反擊的極易被忽略的特征，即反擊致使絕緣子串閃絡(luò)前，雷電流先流過(guò)架空地線，在故障相線路上會(huì)感應(yīng)出一個(gè)反極性的脈沖。具體的識(shí)別方法如下：1)

當(dāng)輸電線路發(fā)生雷擊故障時(shí)，線路上觀測(cè)點(diǎn)處高速采集設(shè)備啟動(dòng)，采樣率為10MHz、采樣時(shí)間為400μs，記錄各相線路電流暫態(tài)波形；2)

比較同一觀測(cè)點(diǎn)各相暫態(tài)電流幅值，幅值大的為故障相；3)

分析故障相電流行波特征，幅值最大、到達(dá)時(shí)間較早的脈沖為雷電流前行波；4)

觀察故障相前行波之前（數(shù)微秒內(nèi)）的波形特征，是否有與前行波極性相反、幅值較?。ㄐ∮谇靶胁ǚ档?/3）的脈沖：若有，判斷為反擊；若無(wú)，判斷為繞擊。利用EMTP進(jìn)一步全面計(jì)算繞擊與反擊的情形，通過(guò)改變雷電流大小及觀測(cè)點(diǎn)位置，在不同相閃絡(luò)、多相閃絡(luò)情況下，觀察故障相電流行波的暫態(tài)特征，典型仿真波形如下圖所示。輸電線路雷擊監(jiān)測(cè)(a)繞擊波形(b)反擊波形（a）繞擊波形(b)反擊波形典型故障相電流行波實(shí)測(cè)波形如下圖所示：典型故障相行波波形輸電線路雷擊監(jiān)測(cè)分布式電網(wǎng)故障辨識(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)雷擊故障性質(zhì)的高效監(jiān)測(cè)及辨識(shí)，主要功能及特點(diǎn)如下：1)

能夠智能辨識(shí)線路跳閘故障是雷擊故障還是非雷擊故障，識(shí)別雷擊跳閘故障是繞擊還是反擊故障，并且能對(duì)各種故障作出精確定位；2)

可同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸電線路的分布式故障定位，提升長(zhǎng)輸電線路、電纜與架空混合線路以及復(fù)雜山區(qū)線路對(duì)故障精確定位的要求；3)

監(jiān)測(cè)效率高，每個(gè)安裝點(diǎn)的監(jiān)測(cè)范圍可達(dá)20~30公里；4)

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端可靠性高。2.系統(tǒng)特點(diǎn)輸電線路雷擊監(jiān)測(cè)3.使用說(shuō)明1)

監(jiān)測(cè)終端在安裝之前，應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試，保證所有監(jiān)測(cè)終端完好。調(diào)試工作由設(shè)備廠家聯(lián)合電科院共同完成。2)

監(jiān)測(cè)終端裝置（A/B/C相各裝一套）可帶電安裝，安裝時(shí)將兩個(gè)半圓形的取電鐵芯與終端裝置用安裝附件環(huán)住導(dǎo)線合攏固定即可。終端裝置的外觀圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。