CN108181551A - 基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法及监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统故障检测技术领域，具体涉及一种基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法及监测装置，包括主机，主机的上部设置支撑管，支撑管的上端设置光伏板，主机的内部设置电场传感器、拍摄启动电路、拍摄装置、存储器、数据分析处理器、信号传输模块、以及供电系统；本发明能够自动获取输电线路故障时刻电弧燃烧放电时的图片信息，通过分析图片拍摄范围内的线路部件在故障时刻有无电弧燃烧现象，判断线路本体故障的具体部位，避免了事故后输电线路巡视带来的一系列问题，提高了故障线路的巡视效率，有利于故障的快速分析处理和恢复供电，提高电网安全运行水平。

Description

基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法及监测装置

技术领域

本发明涉及电力系统故障检测技术领域，具体涉及一种基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法及监测装置。

背景技术

输电线路是电力系统的重要组成部分，是电源和变电站及电力用户联系的纽带。输电线路由基础、杆塔、导线、架空避雷线、绝缘子、金具、接地装置、附属装置和环境通道等构成，通过在输电线路的导体空间建立电电场实现电力传输功能，由于输电线路穿山越岭、纵横交错，长达数公里至上千公里，受线路本体绝缘水平、自然灾害和外力破坏等因素的影响，由于线路绝缘击穿放电引起的掉闸事故时有发生。按照输电线路故障的性质也可分为瞬时性故障和永久性故障两种，瞬时性故障主要是指雷电引起的绝缘子沿面闪络，线路对树枝放电，大风引起的短时碰线或距离不足造成放电，通过鸟类身体或鸟粪引起的放电、瞬间移动的异物引起的短路放电等等。永久性故障主要指倒杆、断线、绝缘子击穿、带地线合闸，或者去游离时间不够等引起的故障，运行实践表明：架空线路有90％以上的故障都是瞬时性故障，线路故障的重合闸成功率很高。常见的故障类型及引发事故的原因主要有雷击引起闪络事故、外力破坏造成对地放电事故、风偏导致距离不足引起的导线对地放电事故、环境污秽引起的绝缘子闪络事故、覆冰引起的断线或绝缘闪络事故、鸟害引起的短路或绝缘子闪络事故、山火引起短路放电事故等等。还有自然灾害、地质灾害引起的输电线路倒塔、断线等事故、导地线舞动断线或绝缘击穿事故等等，所占总事故的比例较低。线路运行规程规定输电线路一旦发生掉闸事故，需要立即开展事故巡线，查找故障点，确定故障性质和严重程度，快速组织事故的抢修，恢复线路正常运行。

以上类型的事故中，由于故障特征明显的永久性故障所占的比例较低，最常见的线路事故掉闸的故障特征并不十分显著，特别是线路重合闸动作成功的线路，查找故障点和确定准确部位的工作十分困难。目前虽有一些不同原理的输电线路故障测距方法，如：阻抗测距法，行波测距法等等。但实践经验表明：由于测距误差较大，阻抗测距法的误差一般在5％-10％的范围内，再加线路距离长，部分线路T接的线路多，故障点查找困难，所需时间往往较长，一般都在数小时甚至更长时间，严重影响供电恢复和事故抢修速度；甚至有些故障点查找需要投入大量的人力和物力，有时即使穿越数十公里，登上数十米的线路杆塔，往返巡视多次，放电的具体部位也难以找到，给输电线路日后的安全运行留下隐患。因此，快捷准确的查找故障点，确定故障劣化程度，采取针对性的预防措施和运维策略，进行及时抢修消缺，更换损坏绝缘子，快速恢复供电，对提高供电可靠性意义重大。

输电线路常见故障均以绝缘击穿放电为典型事故现象，尤其以单相接地放电(线路绝缘子闪络、导线因异物引起的对地放电)和相间空气击穿放电居多。由于输电线路配备了继电保护装置及自动重合闸装置，一旦发生放电故障线路保护装置动作，断开电源侧断路器，使线路停电而切除故障点。放电性故障的持续时间也即工频电弧燃烧的燃烧时间取决于继电保护装置动作时间和断路器固有分闸时间，通常在100毫秒之内，若能直观记录输电线路绝缘子的工频续流放电现象，即可判定事故放电的具体故障部位，大幅度降低故障点查找和确定故障部位的劳动强度，提高线路巡视效率，提高停电线路抢修及恢复供电的速度，也避免了恶劣天气下的户外巡视，有利于保障人身安全。

发明内容

为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法及监测装置，能够直观判定并快速查找和确定输电线路的故障部位，解决目前故障测距不准确，线路故障精确定位难的工程技术问题。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法，包括以下步骤：

1)、监测装置的电场传感器采集输电线路上的电场信息，拍摄装置对准线路绝缘子及沿线路走廊的空间区域；

2)、当输电线路的沿线区域发生放电故障时，电场传感器感受到突变的空间电场信息，电场传感器向拍摄装置发出拍摄信号，拍摄装置启动，在断路器动作掉闸使燃烧的电弧熄灭前，记录输电线路空间拍摄范围内的图片信息，并保存；

3)、通过信号传输模块将拍摄到的图片传输至用户终端；

4)、输电线路运维人员根据拍摄到的图像判断输电线路的故障部位，若有闪络放电故障，根据记录下绝缘子沿面闪络或线路对地放电时电弧燃烧的画面，以之作为故障定位的判据；

5)、用户终端再次启动拍摄装置拍摄图片，诊断分析故障引起的线路本体绝缘子、导线部件的损坏程度；

6)、故障时刻电弧燃烧放电过程结束或自动再拍摄图片后，监测装置返回至初始状态。

进一步优选，监测装置在上电或复位后，自动执行初始化任务，进行自检诊断，自检异常发出并装置故障信号至用户终端。

进一步优选，用户终端包括运维人员的专用终端、手机终端、调度自动化主站。

所述基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法的监测装置，包括主机，主机的上部设置支撑管，支撑管的上端设置光伏板，主机的内部设置电场传感器、拍摄启动电路、拍摄装置、存储器、数据分析处理器、信号传输模块、以及供电系统，所述电场传感器、拍摄启动电路、拍摄装置、存储器、数据分析处理器依次通过信号传输电缆相连接，数据分析处理器外接信号传输模块，信号传输模块通过无线通讯网络将信号传递到用户终端。

进一步优选，供电系统为风力发电组件和蓄电池。

进一步优选，支撑管内部中空，主机的上端设置插槽，支撑管插装在插槽内，并通过螺栓进行固定。

进一步优选，信号传输模块为GSM或GPRS模块。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能够自动获取输电线路故障时刻电弧燃烧放电时的图片信息，通过分析图片拍摄范围内的线路部件在故障时刻有无电弧燃烧现象，判断线路本体故障的具体部位，避免了事故后输电线路巡视带来的一系列问题，提高了故障线路的巡视效率，有利于故障的快速分析处理和恢复供电，提高电网安全运行水平；另外，装置无需一直处于工作状态，信号传输回路只是传送故障时刻电弧燃烧的图片信息，通信所需的流量大幅减少，可以节省了大量的流量费用。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的各部件连接示意图；

图3本发明流程框图。

图中：1、光伏板；2、支撑管；3、主机；4、拍摄装置；5、数据分析处理器；6、信号传输模块；7、用户终端；8、拍摄启动电路；9、电场传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1

如图1-3所示，本发明所述基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法，包括以下步骤：

1)、监测装置的电场传感器9采集输电线路上的电场信息，拍摄装置4对准线路绝缘子及沿线路走廊的空间区域；

2)、当输电线路的沿线区域发生放电故障(接地和相间短路)时，沿线路故障点处的电压降低，空间电场强度降低，越靠近故障点电压降低的幅度越大，故障接地点处的电压几乎为零，利用电压降低，周围电场同步下降的物理现象，电场传感器9感受到突变的空间电场信息，具体的，空间电场强度降低的幅值或突变速度达到定值后，电场传感器9向拍摄装置4发出拍摄信号，拍摄装置4启动，在断路器动作掉闸使燃烧的电弧熄灭前，记录输电线路空间拍摄范围内的图片信息，并保存；

3)、通过信号传输模块6将拍摄到的图片传输至用户终端7；

4)、输电线路运维人员根据拍摄到的图像判断输电线路的故障部位，若有闪络放电故障，根据记录下绝缘子沿面闪络或线路对地放电时电弧燃烧的画面，以之作为故障定位的判据；

5)、用户终端7再次启动拍摄装置4拍摄图片，诊断分析故障引起的线路本体绝缘子、导线部件的损坏程度。

6)、故障时刻电弧燃烧放电过程结束或自动再拍摄图片后，监测装置返回至初始状态。

其中，监测装置在上电或复位后，自动执行初始化任务，进行自检诊断，自检异常发出并装置故障信号至用户终端7；用户终端7包括运维人员的专用终端、手机终端、调度自动化主站。

所述基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法的监测装置，包括主机3，主机3安装于线路绝缘子附近，主机3的上部设置支撑管2，支撑管2的上端设置光伏板1，主机3的内部设置电场传感器9、拍摄启动电路8、拍摄装置4、存储器、数据分析处理器5、信号传输模块6、以及供电系统，所述电场传感器9、拍摄启动电路8、拍摄装置4、存储器、数据分析处理器5依次通过信号传输电缆相连接，数据分析处理器5外接信号传输模块6，数据分析处理器5主要对数据进行初步的分析处理，信号传输模块6通过无线通讯网络将信号传递到用户终端7，信号传输模块6为GSM或GPRS模块；主机3直接安装在输电线路杆塔上，通过底部固定螺栓进行固定，结构轻巧，安装简单。拍摄装置4主要包括摄像头，摄像头角度可以自行调节，调整后对准绝缘子、相间间隙等沿线路走廊的空间区域。

其中，供电系统为风力发电组件和蓄电池，可以采取多种供电的方式，支撑管2内部中空，主机3的上端设置插槽，支撑管2插装在插槽内，并通过螺栓进行固定。

Claims (7)

1.一种基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、监测装置的电场传感器(9)采集输电线路上的电场信息，拍摄装置(4)对准线路绝缘子及沿线路走廊的空间区域；

2)、当输电线路的沿线区域发生放电故障时，电场传感器(9)感受到突变的空间电场信息，电场传感器(9)向拍摄装置(4)发出拍摄信号，拍摄装置(4)启动，在断路器动作掉闸使燃烧的电弧熄灭前，记录输电线路空间拍摄范围内的图片信息，并保存；

3)、通过信号传输模块(6)将拍摄到的图片传输至用户终端(7)；

4)、输电线路运维人员根据拍摄到的图像判断输电线路的故障部位，若有闪络放电故障，根据记录下绝缘子沿面闪络或线路对地放电时电弧燃烧的画面，以之作为故障定位的判据；

5)、用户终端(7)再次启动拍摄装置(4)拍摄图片，诊断分析故障引起的线路本体绝缘子、导线部件的损坏程度；

6)、故障时刻电弧燃烧放电过程结束或自动再拍摄图片后，监测装置返回至初始状态。

2.根据权利要求1所述的基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法，其特征在于，监测装置在上电或复位后，自动执行初始化任务，进行自检诊断，自检异常发出并装置故障信号至用户终端(7)。

3.根据权利要求1所述的基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法，其特征在于，用户终端(7)包括运维人员的专用终端、手机终端、调度自动化主站。

4.一种采用权利要求1-3所述的基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法的监测装置，其特征在于，包括主机(3)，主机(3)的上部设置支撑管(2)，支撑管(2)的上端设置光伏板(1)，主机(3)的内部设置电场传感器(9)、拍摄启动电路(8)、拍摄装置(4)、存储器、数据分析处理器(5)、信号传输模块(6)、以及供电系统，所述电场传感器(9)、拍摄启动电路(8)、拍摄装置(4)、存储器、数据分析处理器(5)依次通过信号传输电缆相连接，数据分析处理器(5)外接信号传输模块(6)，信号传输模块(6)通过无线通讯网络将信号传递到用户终端(7)。

5.根据权利要求4所述的基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法的监测装置，其特征在于，供电系统为风力发电组件和蓄电池。

6.根据权利要求4所述的基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法的监测装置，其特征在于，支撑管(2)内部中空，主机(3)的上端设置插槽，支撑管(2)插装在插槽内，并通过螺栓进行固定。

7.根据权利要求4所述的基于电场突变的输电线路放电性故障定位方法的监测装置，其特征在于，信号传输模块(6)为GSM或GPRS模块。