CN105137290B - 一种快速确定架空线路接地故障部位的方法 - Google Patents

Abstract

一种快速确定架空线路接地故障部位的方法，属检测领域。其对某一段架空线路上的多个杆塔进行编号，在各个杆塔两侧的避雷线上分别设置第一电流互感器和第二电流互感器；采集第一、第二电流互感器的电流检测信号；将第一、第二电流互感器的电流检测信号分别转换为方波脉冲信号；对第一、第二方波脉冲信号进行相位比较；当第一、第二方波脉冲信号的叠加结果为一带有间隙或负脉冲结构的方波信号组时，判断架空线路的杆塔出现接地故障。其直接给出发生接地故障点的具体杆塔编号，特别适合于长距离输电线路或地形复杂环境下野外输电线路的永久性或瞬时性接地故障的快速查找和定位，有助于架空线路接地故障的迅速抢修和恢复供电。

Description

一种快速确定架空线路接地故障部位的方法

技术领域

本发明属于检测领域，尤其涉及一种用于架空线路接地故障的检测方法。

背景技术

架空线路主要指架空明线，架设在地面之上，是用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的电线杆或铁塔上以传输电能的输电线路。其架设及维修比较方便，成本较低，但容易受到气象和环境(如大风、雷击、污秽、冰雪等)的影响而引起故障。

架空线路的主要部件有：导线、避雷线(又叫架空地线)、杆塔、绝缘子、金具、杆塔基础、拉线以及接地装置等。

其中，导线是用来传导电流、输送电能的元件。架空裸导线一般每相一根，220kV及以上线路由于输送容量大，同时为了减少电晕损失和电晕干扰而采用相分裂导线，即每相采用两根及以上的导线。采用分裂导线能输送较大的电能，而且电能损耗少，有较好的防振性能。

避雷线一般也采用钢芯铝绞线，且不与杆塔绝缘而是直接架设在杆塔顶部，并通过杆塔或接地引下线，与接地装置(通常是一根或数根接地电极)连接。避雷线的作用是减少雷击导线的机会，提高耐雷水平，减少雷击跳闸次数，保证线路安全送电。

杆塔是电杆和铁塔的总称。杆塔的用途是支持导线和避雷线，以使导线之间、导线与避雷线、导线与地面及交叉跨越物之间保持一定的安全距离。

绝缘子是一种隔电产品，一般是用电工陶瓷制成的，又叫瓷瓶。另外还有钢化玻璃制作玻璃绝缘子和用硅橡胶制作的合成绝缘子。绝缘子的用途是使导线之间以及导线和大地之间绝缘，保证线路具有可靠的电气绝缘强度，并用来固定导线，承受导线的垂直荷重和水平荷重。

金具在架空电力线路中，主要用于支持、固定和接续导线及绝缘子连接成串，亦用于保护导线和绝缘子。

架空电力线路杆塔的地下装置统称为基础。基础用于稳定杆塔，使杆塔不致因承受垂直荷载、水平荷载、事故断线张力和外力作用而上拔、下沉或倾倒。

拉线用来平衡作用于杆塔的横向荷载和导线张力、可减少杆塔材料的消耗量，降低线路造价。

架空地线在导线的上方，它将通过每基杆塔的接地线或接地体与大地相连，当雷击地线时可迅速地将雷电流向大地中扩散，因此，输电线路的接地装置主要是泄导雷电流，降低杆塔顶电位，保护线路绝缘不致击穿闪络。它与地线密切配合对导线起到了屏蔽作用。接地体和接地线总称为接地装置。

线路的接地故障有永久性接地和瞬时性接地两种。前者通常是绝缘击穿导线落地等，后者通常为雷电闪络和导线上落有异物等。其中最常见的是架空线路单相接地。

在现有技术中，确定接地线路一般采用试拉各线路的方法。通常下列步骤处理单相接地故障：

(1)判明是否真正发生单相接地；

(2)判明是哪一相接地；

(3)寻找哪一条线路接地；

操作时按线路负荷的轻、重和线路的长、短或线路的故障率等实际情况确定拉开线路的顺序，若拉开某一线路时，接地信号消失，说明接地就在该线路上。

对于较短的架空输电线路寻找接地点时，可安排人员沿线进行全面检查，但是对于较长的架空输电线路寻找接地点时，则通常采用优选法进行。首先在线路长度的1/2处的耐张杆进行分段，分别拆开线路三相的引流线，使整个线路分为两段，然后用2500V兆欧表分别测量三相导线的绝缘电阻，根据测量结果可判明线路的某段接地或两段均接地。其次根据判断结果继续分段查找，逐步缩小查找范围。待接地范围缩小到一定程度，可安排人员沿线进行全面检查。这样可节省时间，减少劳动量，从而提高工作效率。

对高压输电线路而言，在变电所除了会装有线路保护装置外，还会装有故障录波仪、行波测距仪，有的还半装有小波测距仪等，行波、小波测距装置能较准确的判断出接地点位置，精度可以达到5km，一般情况下的精度能达到1～2km。

按照现有规范的规定，架空输电线路的挡距(即两跨杆塔之间的距离)，对于电压为3～l0kV的线路，城镇为40～50m，郊区为50～l00m；对于电压为3kV以下的线路，城镇为40～50m，郊区为40～80m；对于高于l0kV的线路，按照国家《架空绝缘配电线路设计技术规程》中的相应规定执行。由此可见，现有技术判断接地点位置的精度，所对应的塔杆数量是较多的，在实际工作中，1～2km的定位精度，通常对应着数十个甚至是上百个塔杆，需要在数量如此之大的塔杆之间的线路上进行接地故障点的现场查找，所涉及的人力、物力是十分可观的，即耗时又费力，严重影响了架空输电线路接地故障接地点的快速查找，不利于架空输电线路接地故障的及时排除。

可见，现有技术在排查架空输电线路的接地点时，存在排查手续耗时多，反应速度慢，定位精度低的问题，尤其是在地势复杂的环境下，不利于准确、迅速地确定架空输电线路的接地点，及时快速地排除接地故障。

随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，对电能的需要和依赖越来越高，能否迅速、准确地确定架空输电线路的接地点，及时快速地排除接地故障，已经成为供电部门迫切需要解决的问题，也是电力部门供电运行过程中的一项重要考核指标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速确定架空线路接地故障部位的方法，其通过检测、监控、比较线路上各个塔杆的接地电流的方向，迅速定位线路的接地故障点，直接给出发生接地故障点的具体杆塔编号或位置，特别适合于长距离输电线路或地形复杂环境下野外输电线路的永久性或瞬时性接地故障的快速查找和定位，给线路抢修和故障恢复，提供了可靠、准确的故障地点信息指示，有助于架空线路接地故障的迅速抢修和恢复供电，提高现场故障排查和事故处理的工作效率，降低故障停运时间，提高架空线路的安全有效运行率。

本发明的技术方案是：提供一种快速确定架空线路接地故障部位的方法，所述的架空线路至少包括三相导线、避雷线、位于某一段架空线路上的多个杆塔以及接地装置，其特征是：

对所述某一段架空线路上的多个杆塔进行编号，定义各个杆塔的ID编号；

在所述各个杆塔两侧的导线或避雷线上，分别设置第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2；

所述的第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2贯穿所述的导线或避雷线设置；

采集所述第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2的电流检测信号；

分别将所述第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2的电流检测信号脉冲化，转换为第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂；

将所述第二电流互感器CT2的方波脉冲信号F₂进行反相变换；

将所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂进行叠加；

对所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂进行相位比较；

当所述架空线路的杆塔正常时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂相位正好相反，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果为一由多个方波信号叠加组合而构成的直线状信号；

当所述架空线路的杆塔出现接地故障时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂之间出现相位差，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果为一带有间隙或负脉冲结构的方波信号组；

对所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果进行检测，一旦发现带有间隙或负脉冲结构的方波信号，立即对外发送接地故障报警信号，同时报送该杆塔的ID编号；

根据所接收到的杆塔ID编号，即可快速地定位所述架空线路接地故障的具体发生位置，其精确度可以具体到某一个具体的杆塔，便于线路检修人员迅速到位，检查和处理架空线路的接地故障。

具体的，采用正弦波变换成方波的方法，将所述第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2的正弦交变电流检测信号脉冲化，转换为第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂。

进一步的，所述的第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的幅值相等。

进一步的，所述的间隙或负脉冲结构的幅值高度，等于所述第一方波脉冲信号F₁或第二方波脉冲信号F₂方波脉冲的幅值高度。

更进一步的，当所述的架空线路正常时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂相位差正好为一个方波脉冲的宽度。

更进一步的，当所述的架空线路出现接地故障时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂之间出现一个小于或大于一个方波脉冲宽度的相位差。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本技术方案通过检测、监控、比较线路上各个塔杆的接地电流的方向，可迅速定位线路的接地故障点，直接给出发生接地故障点的具体杆塔编号或位置；

2.本技术方案直接给出发生接地故障点的具体杆塔编号或位置，特别适合于长距离输电线路或地形复杂环境下野外输电线路的永久性或瞬时性接地故障的快速查找和定位，给线路抢修和故障恢复，提供了可靠、准确的故障地点信息指示

3.本技术方案的实施，有助于架空线路接地故障的迅速抢修和恢复供电，提高现场故障排查和事故处理的工作效率，降低故障停运时间，提高架空线路的安全有效运行率。

附图说明

图1是本发明的方法步骤方框示意图；

图2是第一电流互感器和第二电流互感器的电流检测信号波形示意图；

图3是架空线路的杆塔正常时第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的相位关系示意图；

图4是架空线路的杆塔出现接地故障时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂之间的相位关系示意图。

图中1为第一方波脉冲信号，2.为第二方波脉冲信号，3为间隙或负脉冲结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，本发明的技术方案，提供了一种快速确定架空线路接地故障部位的方法，所述的架空线路至少包括三相导线、避雷线、位于某一段架空线路上的多个杆塔以及接地装置，其特征是：

对所述某一段架空线路上的多个杆塔进行编号，定义各个杆塔的ID编号；

在所述各个杆塔两侧的导线或避雷线上，分别设置第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2；

所述的第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2贯穿所述的导线或避雷线设置；

采集所述第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2的电流检测信号；

分别将所述第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2的电流检测信号脉冲化，转换为第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂；

将所述第二电流互感器CT2的方波脉冲信号F₂进行反相变换；

将所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂进行叠加；

对所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂进行相位比较；

当所述架空线路的杆塔正常时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂相位正好相反，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果为一由多个方波信号叠加组合而构成的直线状信号；

当所述架空线路的杆塔出现接地故障时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂之间出现相位差，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果为一带有间隙或负脉冲结构的方波信号组；

对所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果进行检测，一旦发现带有间隙或负脉冲结构的方波信号，立即对外发送接地故障报警信号，同时报送该杆塔的ID编号；

根据所接收到的杆塔ID编号，即可快速地定位所述架空线路接地故障的具体发生位置，其精确度可以具体到某一个具体的杆塔，便于线路检修人员迅速到位，检查和处理架空线路的接地故障。

图2中，第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2的电流检测信号为一个工频交流正弦波。

图3中，当所述架空线路的杆塔正常时，所述第一方波脉冲信号1和第二方波脉冲信号2相位正好相反，所述第一方波脉冲信号和第二方波脉冲信号的叠加结果为一由多个方波信号叠加组合而构成的直线状信号。

图4中，当所述架空线路的杆塔出现接地故障时，所述第一方波脉冲信号1和第二方波脉冲信号2之间出现相位差，则所述第一方波脉冲信号和第二方波脉冲信号的叠加结果为一带有间隙或负脉冲结构3的方波信号组。

在本技术方案中，一旦检测到出现带有间隙或负脉冲结构3的方波信号组，则立即对外有线或无线发送接地故障报警信号，同时报送该杆塔的ID编号。

由于正弦波—方波变换，脉冲检测、无线信号的发送和接收，均属现有技术，故其具体实施方案或实现方法在此不再叙述。

本技术方案，通过检测、监控、比较线路上各个塔杆的接地电流的方向，迅速定位线路的接地故障点，直接给出发生接地故障点的具体杆塔编号或位置，特别适合于长距离输电线路或地形复杂环境下野外输电线路的永久性或瞬时性接地故障的快速查找和定位，给线路抢修和故障恢复，提供了可靠、准确的故障地点信息指示，有助于架空线路接地故障的迅速抢修和恢复供电，提高现场故障排查和事故处理的工作效率，降低故障停运时间，提高架空线路的安全有效运行率。

本发明可广泛用于架空线路接地故障的快速定位检测领域。

Claims (2)

1.一种快速确定架空线路接地故障部位的方法，所述的架空线路至少包括三相导线、避雷线、位于某一段架空线路上的多个杆塔以及接地装置，在所述各个杆塔两侧的导线或避雷线上，分别设置有第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2；其特征是：

对所述某一段架空线路上的多个杆塔进行编号，定义各个杆塔的ID编号；

所述的第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2贯穿所述的导线或避雷线设置；

采集所述第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2的电流检测信号；

采用正弦波变换成方波的方法，分别将所述第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2的电流检测信号脉冲化，转换为第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂；

所述的第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的幅值相等；

将所述第二电流互感器CT2的方波脉冲信号F₂进行反相变换；

将所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂进行叠加；

对所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂进行相位比较；

当所述架空线路的杆塔正常时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂相位正好相反，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂相位差正好为一个方波脉冲的宽度，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果为一由多个方波信号叠加组合而构成的直线状信号；

当所述架空线路的杆塔出现接地故障时，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂之间出现相位差，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂之间出现一个小于或大于一个方波脉冲宽度的相位差，所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果为一带有间隙或负脉冲结构的方波信号组；

对所述第一方波脉冲信号F₁和第二方波脉冲信号F₂的叠加结果进行检测，一旦发现带有间隙或负脉冲结构的方波信号，立即对外发送接地故障报警信号，同时报送该杆塔的ID编号；

根据所接收到的杆塔ID编号，即可快速地定位所述架空线路接地故障的具体发生位置，其精确度可以具体到某一个具体的杆塔，便于线路检修人员迅速到位，检查和处理架空线路的接地故障；

所述快速确定架空线路接地故障部位的方法，通过检测、监控、比较线路上各个塔杆的接地电流的方向，迅速定位线路的接地故障点，直接给出发生接地故障点的具体杆塔编号或位置，适合于长距离输电线路或地形复杂环境下野外输电线路的永久性或瞬时性接地故障的快速查找和定位，给线路抢修和故障恢复，提供可靠、准确的故障地点信息指示，有助于架空线路接地故障的迅速抢修和恢复供电，提高现场故障排查和事故处理的工作效率，降低故障停运时间，提高架空线路的安全有效运行率。

2.按照权利要求1所述的快速确定架空线路接地故障部位的方法，其特征是所述的间隙或负脉冲结构的幅值高度，等于所述第一方波脉冲信号F₁或第二方波脉冲信号F₂方波脉冲的幅值高度。