CN103278725A - 在架空地线融冰时对接地故障定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在架空地线融冰时对接地故障定位的方法，包括以下步骤：对架空地线绝缘化改造时，在每一个绝缘子和放电间隙的并联回路与输电铁塔之间的连接导体上装设一个故障指示器，并且为每一个故障指示器都设置唯一的身份识别号，每一个故障指示器可通过无线传输方式将故障信息发送至故障信息监控台，故障信息监控台根据故障指示器的身份识别号判断出发生故障的具体位置。本发明能够对架空地线融冰时发生的接地故障，进行快速、自动、精确地定位，即使对于多点接地故障情况也可以进行定位，极大地减小了人工进行故障定位的工作量。

Description

在架空地线融冰时对接地故障定位的方法

技术领域

本发明涉及电力系统故障监测领域，具体而言涉及一种在架空地线融冰时对接地故障定位的方法。

背景技术

输电线路在冬季覆冰严重威胁电力系统的安全运行。直流融冰装置目前已大量应用于导线融冰，并取得了非常好的效果。然而，对导线完成直流融冰只能够保证导线不因覆冰而断线或是倒塔，但并不能保证该条线路可以恢复送电。输电线路不光包含了输电导线，还包含了架空地线（避雷线）。为了起到避雷的作用，架空地线一般会安装在输电导线的上端、输电铁塔的顶端。在冬季，架空地线上也会覆冰，并且因重力而下垂，当架空地线与导线之间的距离减小甚至地线断线搭落在输电导线上时，会出现导线对地线放电形成接地故障，导致交流线路的保护跳闸，从而会再次中断输电线路的电力传输。因此，要使冬季覆冰线路彻底实现输电目标，就必须对架空地线也进行融冰。

架空地线与输电导线不同，架空地线通过金具直接固定在输电铁塔上，即架空地线在每基铁塔上都有一个接地点。即使直流融冰装置的直流电压可以加在架空地线的两端，由于中间多点接地，架空地线也无法形成融冰电流回路，无法进行电流融冰。为了使架空地线能够形成融冰电流回路，就必须解除架空地线与每基铁塔的直接连接，而是采用绝缘子将架空地线与铁塔进行连接，即对架空地线进行绝缘化改造。

在对架空地线进行绝缘化改造时，需要解除架空地线与铁塔的直接电气连接，因此要考虑架空地线的防雷作用，要保证在线路受到雷击的情况下能够可靠地泄漏雷电流。目前常用的方法是，在绝缘子旁边再并联一个放电间隙。如附图2。通过这种架空地线的绝缘化改造后，架空地线既可以防雷，又不直接接地满足融冰要求。

架空地线在绝缘化改造后仅是理论上满足了融冰要求，在实际中还需要考虑一些其它影响因素。导线的导电部分材料一般是铝或者铜，单位长度的电阻较小；而在输电线路进行正常输电时，架空地线不需要长期通流，其导电材料一般都是钢，钢线的单位长度电阻比铝线要大得多。如果按照对导线进行直流融冰的思路，只要将2根地线在远端短接后，在本端接入直流融冰装置的正负端就可形成直流回路，那么所需的直流电压会非常高，往往是已有的导线直流融冰装置所无法达到的。另一方面，形成融冰回路的2根地线的型号很有可能不同，所需的融冰电流大小也不相同，很难同时满足2根地线的融冰需要。即使对于同一根地线，它也可能是由不同型号的钢线串联而成，每个分段所需要的融冰电流大小也不相同。由于以上原因，目前实际采用的一种对架空地线进行直流融冰的方法是，根据架空地线中各串联分段的型号等因素先对架空地线进行分段，然后借助于2相导线使融冰装置和架空地线之间构成融冰回路，对架空地线进行分段融冰，如附图3所示，通过人工临时连接线，将A相导线与待融冰的架空地线分段的其中一端连接，通过临时连接线将架空地线的另一端与C相导线连接，然后在A、C相导线之间加上直流融冰装置的直流电压，实现了对架空地线的分段融冰。目前在工程上已经有经过绝缘化改造后的架空地线成功地进行了分段直流融冰的案例。

在对架空地线进行了绝缘化改造后，架空地线与输电铁塔之间的绝缘化连接点往往是架空地线对铁塔的绝缘薄弱点。由于在设计过程中为绝缘子或放电间隙选取的耐压水平裕量偏小，或施工过程中对放电间隙调节的间距偏小等原因，都有可能造成架空地线在融冰过程中出现对地放电而导致保护动作的情况，从而无法顺利对架空地线进行融冰。

目前遇到的问题是：在对架空地线进行直流融冰时，一旦出现了架空地线接地故障，就只能靠人工去寻找故障点。输电铁塔的高度一般有几十米，架空地线都是安装在输电铁塔的最顶端，每检查一基塔都需要人工爬上铁塔的顶端进行检查；并且融冰一般是在冬季，天气条件比较恶劣，这也增加了人工作业的难度；有融冰需求的线路往往是跨越山区的，输电铁塔一般沿着山坡架设，从一基铁塔行走到另一基铁塔非常不方便，如果是在夜间巡线，将会进一步加大人工作业难度；另外，故障点的检查一般都是靠人工检查，如果故障点的放电痕迹不够明显，即使人工爬上了故障点的附近也有可能错过了该故障点。

鉴于以上原因，架空地线融冰时接地故障的自动定位技术非常重要，可以节省大量的人力，并可大大缩短故障定位的时间。

目前，在输、配电系统中已有一些线路故障定位方法。总体上可以归纳为3种方法：1.配电网络中的故障指示方法；2.输电系统中的行波测距方法；3.阻抗法。

1.配电网络中使用的故障指示法是在配电系统的每个分支线路上装设故障指示器。故障指示器通过电压、电流等电气量判断出其后端发生了故障，并做出翻牌、闪灯等故障指示。检修人员顺着故障指示路线一直走到故障指示与正常指示之间的区域，然后通过人工识别的方式最终确定故障点。如附图1所示，故障指示路线是1–2–3–4。与交流电网不同的是，在架空地线的直流融冰过程中，一般都采用了定直流电流的控制方式，在正常融冰过程中需要自动控制直流电流从小往大爬升或从大往小下降，并且对于不同分段的架空地线融冰时需要施加的融冰电流大小也有很大差异，因此，当远方发生接地故障时，架空地线中的直流电压、电流等电气量的变化特征不一定很明显，很难通过这种方法确定某个测点后面发生了故障，因而很难形成一条故障指示路线。

2.输电系统中的行波测距方法一般用于没有分叉或很少分叉的交流或直流输电系统中。行波测距法利用故障点行波与反射波到达测量点的时间差计算出故障点距离测点的大致电气距离，然后在该电气距离附近通过人工识别的方式最终确定故障点。在架空地线进行分段直流融冰时，融冰地线接线形式多种多样，一般存在分叉或并联情况，这会严重影响测点对反射波的检测；另外，用于辅助地线融冰的A相和C相导线在与架空地线人工连接点的远端会出现悬空，并且架空地线经常是由不同型号的钢线串联而成，这些因素会进一步影响架空地线的波阻抗。因此，在架空地线融冰过程中，很难通过行波测距的方法进行故障定位。

3.阻抗法是利用测量点的电压、电流等电气量通过计算出故障点和测量点之间的阻抗大小来估算出故障点到测量点之间的大致电气距离，并在该电气距离附近通过人工识别的方式最终确定故障点。利用阻抗进行故障测距的方法是一种不太精确的方法：计算用的单位长度线路阻抗值与线路实际阻抗值偏差可能较大；接地故障时故障电弧的电阻值不停变化很难确定，这会严重影响故障定位的精度；架空地线直流融冰时，直流电压、电流等电气量中包含了直流分量以及大量的50Hz和300Hz交流分量，会进一步加大阻抗法故障定位的难度以及定位的精度。由于架空地线融冰时人工查找故障点的工作量非常大，因此对故障定位的精度需求更大，只依靠阻抗法很难满足架空地线故障定位的要求。还有一个难以解决的问题是，架空地线的接地故障点有可能不只一处，多个接地点同时存在将会导致阻抗法更难进行正确定位。

参考文献：

[1]张迅，马晓红，班国帮．直流融冰技术在架空地线上的应用与研究．贵州电力技术，2011，14(7)：13-16．

[2]陈义刚，范松海．架空地线的绝缘化改造及融冰方法．四川电力技术，2012，35(3)：74-77．

[3]郭俊宏，谭伟璞，杨以涵，等．电力系统故障定位原理综述．继电器，2006，34(3)：76-81．

[4]宋国兵，蔡新雷，高淑萍，等．高压直流输电线路故障定位研究综述．电力系统保护与控制，2012，40(5)：133-137，147．

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明旨在提供一种在架空地线融冰时对接地故障定位的方法，可快速、自动、精确实现架空地线接地故障的定位，有效减小在架空地线融冰过程中人工进行故障定位的工作量。

为达成上述目的，本发明提出一种在架空地线融冰时对接地故障定位的方法：对架空地线绝缘化改造时，在每一个绝缘子和放电间隙的并联回路与输电铁塔之间的连接导体上装设一个故障指示器。

进一步，为每一个故障指示器都设置唯一的身份识别号，每一个故障指示器可通过无线传输方式将故障信息发送至故障信息监控台，所述故障信息监控台根据故障指示器的身份识别号判断出发生故障的具体位置。

进一步，所述故障指示器检测绝缘子和放电间隙的并联回路中所流过的电流大小，当回路中流过的电流大于电流定值，并经过一定的延时，则判断该连接处发生了接地故障。

进一步，所述电流定值按照小于直流融冰装置中包含的能够反应出该接地故障的保护的电流定值进行整定，取值范围为1～80A。

进一步，所述延时按照小于直流融冰装置中包含的能够反应出该接地故障的保护的动作延时进行整定，取值范围0～300ms。

进一步，所述故障指示器通过可视方式表征每一个连接处的正常状态和故障指示状态。

进一步，所述故障指示器通过不同颜色色牌指示每一个连接处的正常状态和故障指示状态。

进一步，所述故障指示器通过闪光方式指示连接处的故障指示状态。

进一步，在故障指示器表现为故障指示时，通过无线控制方式对故障指示器的指示状态进行复归控制，或由故障指示器在进行故障指示一段时间后自动复归。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于通过在绝缘子和放电间隙的并联回路与输电铁塔之间的连接导体上装设一个故障指示器并且通过该故障指示器将故障信息无线传输至远端监控台，以实现对架空地线融冰时发生的接地故障进行有效监控，能够快速、自动、精确地定位到接地故障的具体位置，即使对于多点接地故障情况也可以进行定位，极大地减小了人工进行故障定位的工作量。

附图说明

图1为交流配电系统中通过故障指示法进行导线故障定位的示意图。

图2为采用绝缘子对架空地线进行绝缘化改造的示意图。

图3为对绝缘化改造后的架空地线进行分段直流融冰的示意图。

图4为本发明的架空地线在直流融冰时进行故障定位的示意图。

图2～图4中：1为架空地线，2为绝缘子，3为放电间隙，4为输电铁塔，5为故障指示器。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

图2和图3示出了一种采用绝缘子对架空地线进行绝缘化改造以及对绝缘化改造后的架空地线进行分段直流融冰的方案示意图。如图4所示，根据本发明的较优实施例，在架空地线融冰时对接地故障定位的方法，包括以下步骤：对架空地线1进行绝缘化改造时，在每一个绝缘子2和放电间隙3的并联回路与输电铁塔4之间的连接导体上装设一个故障指示器5，并且为每一个故障指示器5都设置唯一的身份识别号，每一个故障指示器可通过无线传输方式将故障信息发送至故障信息监控台，故障信息监控台根据故障指示器5的身份识别号判断出发生故障的具体位置，如此实现故障具体位置的远程自动确定，减少人工进行故障定位的工作量，方便使用。

本实施例中，故障指示器5通过检测绝缘子和放电间隙的并联回路中所流过的电流大小来判断该连接处是否发生接地故障，当回路中流过的电流大于电流定值，并经过一定的延时，则判断该连接处发生了接地故障。该电流定值的大小按照小于直流融冰装置中包含的能够反应出该接地故障的保护（例如，接地过流保护、直流电流横差保护等）的最小电流定值进行整定，以保证在保护动作之前完成故障指示，该电流定值可以取值1～80A。延时的长短则是按照小于直流融冰装置中包含的能够反应出该接地故障的保护（例如，接地过流保护、直流电流横差保护等）的最小的动作延时进行整定，以保证在保护动作之前完成故障指示，该时间延时可以取值0～300ms。

每一个故障指示器5的指示状态包含正常状态和故障指示状态，故障指示器通过可视方式表征每一个连接处的正常状态和故障指示状态。例如翻牌方式、闪光方式等。

在一些实施例中，故障指示器5通过白色色牌指示连接处的正常状态，并通过其它彩色色牌来表示故障指示状态，方便人工在故障指示器就地进行故障指示确认。

在另一些实施例中，故障指示器通过闪光方式指示连接处的故障指示状态，故障指示器在正常指示时不闪光，在故障指示时，通过发光二极管等发光源进行间断性发光、闪烁，以引起巡线人员的注意，方便夜间巡线人员在距离故障指示器较远处进行故障指示的寻找和就地确认。

在故障指示器表现为故障指示时，故障信息监控台通过无线控制方式对故障指示器的指示状态进行复归控制，或由故障指示器在进行故障指示一段时间后自动复归。

综上所述，本发明提供的在架空地线融冰时对接地故障定位的方法通过在绝缘子和放电间隙的并联回路与输电铁塔之间的连接导体上装设一个故障指示器并且通过该故障指示器将故障信息无线传输至远端监控台，以实现对架空地线融冰时发生的接地故障进行有效监控，能够快速、自动、精确地定位到接地故障的具体位置，即使对于多点接地故障情况也可以进行定位，极大地减小了人工进行故障定位的工作量。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种在架空地线融冰时对接地故障定位的方法，其特征在于，对架空地线绝缘化改造时，在每一个绝缘子和放电间隙的并联回路与输电铁塔之间的连接导体上装设一个故障指示器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为每一个故障指示器都设置唯一的身份识别号，每一个故障指示器可通过无线传输方式将故障信息发送至故障信息监控台，故障信息监控台根据故障指示器的身份识别号判断出发生故障的具体位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障指示器检测绝缘子和放电间隙的并联回路中所流过的电流大小，当回路中流过的电流大于电流定值，并经过一定的延时，则判断该连接处发生了接地故障。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电流定值按照小于直流融冰装置中包含的能够反应出该接地故障的保护的电流定值进行整定，取值范围为1～80A。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述延时按照小于直流融冰装置中包含的能够反应出该接地故障的保护的动作延时进行整定，取值范围0～300ms。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障指示器通过可视方式表征每一个连接处的正常状态和故障指示状态。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障指示器通过不同颜色色牌指示每一个连接处的正常状态和故障指示状态。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障指示器通过闪光方式指示连接处的故障指示状态。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在故障指示器表现为故障指示时，通过无线控制方式对故障指示器的指示状态进行复归控制，或由故障指示器在进行故障指示一段时间后自动复归。

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