CN106483426B

CN106483426B - 基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法

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Publication number: CN106483426B
Application number: CN201610880905.1A
Authority: CN
Inventors: 杨勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2019-08-02
Anticipated expiration: 2036-10-10
Also published as: CN106483426A

Abstract

本发明涉及基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法。本发明要解决的技术问题，就是提供基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法。本方法前提假设是：输电线路故障后，故障点将会因故障产生电弧，故障点不产生电弧的情况，本方法无效。所述输电线路具有始端和末端，其中，故障点位于始端和末端之间；当故障发生时，故障点将会产生电弧，通过分布安装的监测电弧装置监测到电弧的可见光、红外、紫外和声音特征量，据此特征量发现、定位输电线路的故障点，进而分析故障产生的原因。本发明实现远程输电线路故障巡查，提高传统巡线效率，降低巡线人工成本。

Description

基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法

技术领域

本发明涉及基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，主要是通过分布式监测输电线路故障点处产生的电弧形特征量，实现对输电线路故障定位和故障原因分析。

背景技术

随着电力系统的发展，电力系统输电线路电压等级和输送容量都在不断提高，输电线路故障的准确定位和原因快速分析也越来越为人们所重视。故障的准确定位有助于巡线人员快速发现故障位置，故障的原因分析则对快速恢复输电线路运行、落实人员责任和避免类似问题重复发生十分重要。

迄今为止，国内外己有大量探讨输电线路故障定位或测距方面的文献，诸多故障定位或测距装置己投入现场运行，但都这类装置首先要测量输电线路的电气特征量（如工频电流、阻抗、行波电流等），再将采集的电气量转化成故障点距离线路始端（或末端）的物理距离，巡线人员参考该物理距离，通过人工目视（或者使用望远镜、照相机等）的方法最终确定故障点。由于线路可能通过平原地带，也可能处在高山大岭，因此现有的测距装置加人工巡线的故障定位方法效率十分低下。

通过人工巡线确定故障点后，还需要对故障的原因进行分析。输电线路常见的故障类型主要有外力破坏、雷击、污秽、风偏、浮冰、鸟害等多种因素。正常情况下，输电线路从发生故障到切除故障需要的时间很短（110千伏以上线路一般在100ms以内），当通过人工巡线确定故障点后，故障原因可能已经消失，故障现场也可能已彻底改变，典型的如：外力破坏、风偏、鸟害等。因此，在缺乏直接证据的情况下，目前输电线路故障原因主要是通过综合影响输电线路运行的各类因素，利用排除法和极大似然估计等人工方法，推断故障原因。因为缺乏强有力的可靠证据，无法再现故障时的真实情况，因此原因不明的故障时有发生。如果故障的真实原因常常不能确定，就很难有效避免同类故障，从而极易导致同类故障重复发生，给输电线路运行留下安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是提供基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法。基于该方法，当输电线路发生故障时，能够快速准确地定位故障所处的位置，同时真实地再现故障过程，为输电线路故障恢复和故障原因分析提供一种高效手段。

本方法前提假设是：输电线路（AB）故障后，故障点（C）将会因故障产生电弧，故障点（C）不产生电弧的情况，本方法无效。

如图1所示，所述输电线路（AB）具有始端（A）和末端（B），其中，故障点（C）位于始端（A）和末端（B）之间；当故障发生时，故障点（C）将会产生电弧，通过分布安装的监测电弧装置监测到电弧的可见光、红外、紫外和声音特征量，据此特征量发现、定位输电线路（AB）的故障点（C），进而分析故障产生的原因；该方法包括以下步骤：

步骤1：将输电线路（AB），从始端（A）到末端（B）划分为M-1个区间，在M-1个区间边界分别装设M个监测电弧装置（1），...，（n-1），（n），（n+1），（n+2），...，（M）；其装设密度需保证相邻两个安装点之间的电弧能够被监测；每个监测电弧装置需具备可见光、红外、紫外和声音特征量的一种或多种监测能力；

步骤2：故障定位方法：

输电线路（AB）因故障在故障点（C）处产生电弧，该电弧的可见光、红外、紫外和声音特征量中的一种或多种特征量被监测电弧装置监测到，然后再结合监测电弧装置的监测范围，从而定位故障点（C）所处位置区间；

步骤3：故障原因分析方法：

故障点（C）定位后，利用无线通信手段或现场查看，提取故障点（C）附近监测电弧装置在故障时刻监测到的电弧特征量，通过软件自动或人工识别，重现故障过程，分析故障原因，从而提升巡线人员工作效率，较短时间内判别故障类型和原因，为输电线路快速恢复提供可靠依据。

所述步骤2中的故障定位方法可采用故障定位方法1或故障定位方法2或故障定位方法3。

1.故障定位方法1：

如图2所示，在步骤2中，每个监测电弧装置具有单侧监测范围；

A）每个监测电弧装置仅在单侧具备电弧的可见光、红外、紫外特征量的监测能力，不妨设为右侧；

B）当故障点（C）位于n到n＋1区间内时，故障点（C）产生的电弧被其左侧的监测电弧装置监测到；

C）由于监测电弧装置只具备右侧单方向监测能力，那么第n个监测电弧装置监测到电弧特征量，且相邻的第n＋1个监测电弧装置未监测到电弧特征量，据此确定故障点（C）位于n到n＋1的区间内；

D）该方法只适用于输电线路（AB），某一时刻故障点只有一处。

2.故障定位方法2：

如图3所示，在步骤2中，每个监测电弧装置具有双侧监测范围；

A）每个监测电弧装置具备电弧的可见光、红外、紫外特征量的双侧监测范围；

B）由于监测电弧装置具有双侧监测范围，当相邻的第n个和第n+1个监测电弧装置对向内侧同时监测到电弧特征量，那么故障点（C）就位于n到n＋1区间内；

C）该方法适用于输电线路（AB），某一时刻故障点有1处或多处。

3.故障定位方法3：

所述步骤2中，每个监测电弧装置具有单侧或双侧监测范围；

根据监测电弧装置的监测范围和故障点（C）所处位置，重复方法1或方法2的逻辑判断方法，实现定位故障点（C）所处位置区间。

4.所述步骤2中，对于相邻的多条平行或交叉跨越输电线路，需增加检测输电线路的故障电流作为闭锁条件，确保故障定位准确。

5.如果监测电弧装置采用监测电弧的声音特征量，则根据电弧的声音特征量无法准确定位故障点（C）所处的区间，仅能根据声音的大小粗略推断故障距离的远近，因此采用监测电弧的声音特征量仅作为故障定位的一种辅助手段。

6.对于T接或者多端输电线路，通过对输电线路适当划分区间，本方法亦适用。

7.监测电弧装置在监测电弧特征量的同时，增加采集环境温度、湿度、风力、雨量、污秽环境变量，和监测输电线路电流、温度、振动线路状态，通过全面汇集各类影响因素，有助于提升软件自动识别或人工判别故障原因的正确率。

8.监测电弧装置，故障情况下用于监测故障点（C）产生的电弧，正常情况下还用于监测输电通道是否存在安全隐患。

有益效果：本发明通过在输电线路通道加装分布式监测电弧装置，监测、分析故障点电弧特征量，从而达到快速定位故障，真实再现故障过程，分析判断故障原因，实现远程输电线路故障巡查，提高传统巡线效率，降低巡线人工成本。

以上对本发明所提供的基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法进行了详细介绍，文中部分应用了具体实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明，在具体实施方式及应用范围上均会有所改变。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

附图说明

图1是本发明的输电线路（AB）划分为从1到M-1个区间及M个监测电弧装置布置示意图。

图2是本发明的故障定位方法1，每个监测装置具有单方向探测功能。

图3是本发明的故障定位方法2，每个监测点具有双向探测功能。

图4是本发明的故障分析方法，将监测到故障点的信息进行无线传输，远程分析故障原因。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

步骤2：故障定位方法：

步骤3：故障原因分析方法：

1.故障定位方法1

2.故障定位方法2：

3.故障定位方法3：

所述步骤2中，每个监测电弧装置具有单侧或双侧监测范围；

6.电弧的特征量除去电弧的可见光（亮度、颜色）、红外、紫外、声音特征量，还包括上述特征量的持续时间，特征量的识别包括人工识别和软件自动识别两种方法。

7.监测电弧装置装设在线路杆塔上，或输电线路导线上。

8.根据安装位置的不同，监测电弧装置的电能供给采用太阳能、风能、蓄电池以及电磁能中的一种或几种方案。

9.如图4所示，在故障点定位后，采用无线通信手段，提取故障点（C）附近监测电弧装置故障时刻采集到的电弧特征量，上传至监控主站，通过软件自动识别或人工远程查看，真实重现故障过程，快速分析故障原因，在无需巡线人员现场检查情况下，较短时间内判别故障类型和原因，为输电线路快速恢复提供可靠依据。

10.图4中的监控主站，即：输电线路集控中心，或现场巡视人员的手机、或无人机、或移动终端设备。

11.图4中监控主站与监测电弧装置的无线数据链路，采用2G/3G/4G公共通信，或监测电弧装置增加中继传输功能，或者现场巡视人员利用手机、无人机的无线传输功能。

12.利用监控主站，采用GIS（地理信息系统）展示故障定位信息，在监控屏幕上展示故障时刻采集到的电弧特征量，重现故障过程，实现故障原因快速诊断。

13.通过检测输电线路故障电流时间，仅存储或传输与故障相关的数据信息，降低数据存储容量和传输带宽限制。

14.对于T接或者多端输电线路，通过对输电线路适当划分区间，本方法亦适用。

15.监测电弧装置在监测电弧特征量的同时，增加采集环境温度、湿度、风力、雨量、污秽环境变量，和监测输电线路电流、温度、振动线路状态，通过全面汇集各类影响因素，有助于提升软件自动识别或人工判别故障原因的正确率。

16.监测电弧装置，故障情况下用于监测故障点（C）产生的电弧，正常情况下还用于监测输电通道是否存在安全隐患。

Claims

1.一种基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，其特征在于：

所述输电线路（AB）具有始端（A）和末端（B），其中，故障点（C）位于始端（A）和末端（B）之间；当故障发生时，故障点（C）将会产生电弧，通过分布安装在线路杆塔或输电线路上的监测电弧装置，监测到电弧的可见光、红外、紫外和声音特征量的一种或多种特征量，据此特征量发现、定位输电线路（AB）的故障点（C），进而分析故障产生的原因；该方法包括以下步骤：

步骤2：故障定位方法：

步骤3：故障原因分析方法：

2.根据权利要求1所述的基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，其特征在于：

所述步骤2中，每个监测电弧装置具有单侧监测范围，适用于输电线路（AB）某一时刻故障点只有一处；

A）每个监测电弧装置仅在单侧具备电弧的可见光、红外、紫外特征量中一种或多种特征量的监测范围，设置为右侧或左侧；

B）当故障点（C）位于n到n＋1区间内时，故障点（C）产生的电弧被其左侧或右侧的监测电弧装置监测到；

C）由于监测电弧装置只具备右侧或左侧单方向监测能力，那么第n个或第n+1个监测电弧装置监测到电弧特征量，且相邻的第n＋1个或第n个监测电弧装置未监测到电弧特征量，据此确定故障点（C）位于n到n＋1的区间内。

3.根据权利要求1所述的基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，其特征在于：

所述步骤2中，每个监测电弧装置具有双侧监测范围，适用于输电线路（AB）某一时刻故障点有一处或多处；

A）每个监测电弧装置具备电弧的可见光、红外、紫外特征量中一种或多种特征量的双侧监测范围；

B）由于监测电弧装置具有双侧监测范围，当相邻的第n个和第n+1个监测电弧装置对向内侧同时监测到电弧特征量，那么故障点（C）就位于n到n＋1区间内。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，其特征在于：

对于相邻的多条平行或交叉跨越输电线路，需增加检测输电线路的故障电流作为闭锁条件，确保定位故障的准确性。

5.根据权利要求1所述的基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，其特征在于：

如果监测电弧装置采用监测电弧的声音特征量，则根据电弧的声音特征量无法准确定位故障点（C）所处的区间，仅能根据声音的大小粗略推断故障距离的远近，因此采用监测电弧的声音特征量仅作为故障定位的一种辅助手段。

6.根据权利要求1或2或3所述的基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，其特征在于：

通过对输电线路适当划分区间，适用于T接或者多端输电线路。

7.根据权利要求1或2或3所述的基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，其特征在于：

监测电弧装置在监测电弧特征量的同时，增加采集环境温度、湿度、风力、雨量、污秽环境变量，和监测输电线路电流、温度、振动线路状态，通过全面汇集各类影响因素，有助于提升软件自动识别或人工判别故障原因的正确率。

8.根据权利要求1所述的基于分布式监测电弧的输电线路故障定位和原因分析方法，其特征在于：

监测电弧装置，故障情况下用于监测故障点（C）产生的电弧，正常情况下还用于监测输电通道是否存在安全隐患。