CN115629275A - 一种配电线路过电压故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电线路过电压故障定位方法，通过下述技术方案实现：T1：在配电线路的台区、设备杆塔和普通杆塔上的氧化锌避雷器上设置泄漏电流监测装置，结合线路拓扑结构形成配电线路过电压信息监测网；各泄漏电流监测装置与终端电连接；T2：根据配电线路台区和杆塔连接关系及氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的位置，为每个泄漏电流监测装置划分对应的故障线路区段；T3：泄漏电流监测装置将泄漏电流幅值、对应过电压发生时间及对应线路区段信息实时传输至终端；T4：终端根据配电线路过电压信息监测网的回传数据实时定位过电压故障区段。本发明可降低对泄漏电流监测装置技术难度和算法复杂度，同时大大提高过电压故障定位的精度。
Description
技术领域
本发明涉及配电技术领域，具体涉及一种配电线路过电压故障定位方法。
背景技术
过电压故障是配电线路最主要的故障的形式，常见过电压包括设备故障瞬时产生的故障过电压、绝缘闪络后的弧光接地过电压、雷击过电压等。过电压常引起线路跳闸和设备损坏，如何快速查找故障点是配电线路运维的难题。目前过电压故障定位技术可分为如下三类：1)利用故障后接地或短路的稳定工频电压电流信号进行检测判断；2)利用故障时刻的行波监测进行研判定位；3)利用雷电定位系统进行雷击故障定位。
对于利用故障后接地或短路的稳定工频电压电流信号进行检测判断的技术，在配网场景中主要面临高阻单相接地后特征型号变化不明显的问题，目前实际中仅能在中、低电阻接地时进行选相和选线，尚不能满足定位要求。行波定位技术的原理为故障点出发的行波到达各监测点的时间与距离成线性关系。由于配电线路为树形分支结构，行波在传输过程中存在大量折反射，且线路长度较短，对行波监测的时间精度和定位算法提出非常高的要求，因此目前实际仅用于两点一线结构的长距离输电线路中。雷电定位系统采用基于雷电电磁信号的多站定位技术，用于监测雷云对地放电时间和位置，并不能直接用于线路故障定位。现有雷电定位系统误差在几百米至几公里，对于档距仅几十米的配电线路来说精度太低。
发明内容
为提高故障定位精度，在档距较短的配电线路中实现过电压故障定位，本发明提供了一种配电线路过电压故障定位方法，通过下述技术方案实现：
T1：在配电线路的台区、设备杆塔和普通杆塔上的氧化锌避雷器上设置泄漏电流监测装置，结合线路拓扑结构形成配电线路过电压信息监测网；各泄漏电流监测装置与终端电连接；
T2：根据配电线路台区和杆塔连接关系及氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的位置，为每个泄漏电流监测装置划分对应的故障线路区段；
T3：泄漏电流监测装置将泄漏电流幅值、对应过电压发生时间及对应线路区段信息实时传输至终端；
T4：终端根据配电线路过电压信息监测网的回传数据实时定位过电压故障区段。
氧化锌避雷器中的氧化锌电阻片具有良好的非线性特性，即在正常运行电压下电阻非常大、泄流电流非常小，当承受过电压时电阻急剧下降、电流急剧上升。过电压携带的能量在配电线路上主要通过氧化锌避雷器泄放，距离故障点越近的避雷器泄放的能量越多，即泄流电流越大。由于氧化锌电阻片的非线性特性，微小的过电压幅值差异会引起较大的泄流电流幅值差异，因此不同位置的氧化锌避雷器的泄漏电流会有明显差异。
配电用氧化锌避雷器在正常运行电压下的泄漏电流幅值在100微安左右，在过电压下的泄漏电流幅值范围在几安到几十千安。在上述方案的基础上，进一步的有：氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的电流监测范围为0.1A～10kA。
在上述方案的基础上，进一步的有：氧化锌避雷器泄漏电流监测装置采用电池和/或太阳能供电。
为降低能耗，在上述方案的基础上，进一步的有：在步骤T3中，当泄漏电流低于泄露电流阈值时，氧化锌避雷器泄漏电流监测装置保持休眠状态；当泄漏电流超过泄露电流阈值时，泄漏电流监测装置唤醒并记录泄漏电流幅值及对应过电压发生时间，泄露电流阈值取0.1A时可以平衡节能与避免漏报。
为与故障时间准确对时，在上述方案的基础上，进一步的有：氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的过电压发生时刻，即泄漏电流唤醒时刻的时间精度为毫秒级。
在上述方案的基础上，进一步的有：在步骤T2中，泄漏电流监测装置对应的故障线路区段为：以泄漏电流监测装置所处的杆塔为中心，以相邻泄漏电流监测装置杆塔或未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔为边界的线路区段。
在上述方案的基础上，进一步的有：过电压故障后，查询故障时刻所有泄漏电流监测装置的泄漏电流幅值，以泄漏电流幅值最大的相邻两个泄漏电流监测装置对应的重叠线路区段为过电压故障区段。
在上述方案的基础上，进一步的有：当泄漏电流幅值最大的泄漏电流监测装置的相邻泄漏电流监测装置的泄漏电流幅值正常时，泄漏电流幅值最大的泄漏电流监测装置对应到未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔的线路区段为过电压故障区段。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1.本发明利用氧化锌电阻片的非线性特征和过电压能量就近泄放的分布特性，以氧化锌避雷器泄露电流幅值作为故障定位依据，而不是利用行波时间差，可降低对泄漏电流监测装置技术难度和算法复杂度，同时大大提高过电压故障定位的精度。
2.本发明利用配电线路广泛安装使用的氧化锌避雷器作为监测对象，安装布点方便可行，能利用避雷器实时监测的雷电流幅值缩短雷击故障查找范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为本发明的结构原理图。
附图中标记及对应的零部件名称：01-第一泄漏电流监测装置，02-第二泄漏电流监测装置，03-第三泄漏电流监测装置，04-第四泄漏电流监测装置，05-台区，11-第一线路区段，12-第二线路区段，13-第三线路区段，14-第四线路区段，15-第五线路区段，16-第六线路区段，17-第七线路区段，18-第八线路区段。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述事实和方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，涉及的程序或者所述的程序可以存储于一计算机所可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：此时引出相应的方法步骤，所述的存储介质可以是ROM/RAM、磁碟、光盘等等
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例：
过电压故障是配电线路最主要的故障的形式，常见过电压包括设备故障瞬时产生的故障过电压、绝缘闪络后的弧光接地过电压、雷击过电压等。过电压常引起线路跳闸和设备损坏，如何快速查找故障点是配电线路运维的难题。
在本实施例中，一种配电线路过电压故障定位方法，提高了配电线路过电压故障定位精度，可以在档距较短的配电线路中实现过电压故障定位，通过下述技术方案实现：
在配电线路的台区、设备杆塔和普通杆塔上的氧化锌避雷器上设置泄漏电流监测装置，结合线路拓扑结构形成配电线路过电压信息监测网；各泄漏电流监测装置与终端电连接；配电用氧化锌避雷器在正常运行电压下的泄漏电流幅值在100微安左右，在过电压下的泄漏电流幅值范围在几安到几十千安。本实施例中氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的电流监测范围为0.1A～10kA。
优选的，氧化锌避雷器泄漏电流监测装置采用电池或太阳能进行供电，也可以采用电池作为主电源，太阳能储能作为备用电源，保证泄漏电流监测装置的工作稳定性。
氧化锌避雷器中的氧化锌电阻片具有良好的非线性特性，即在正常运行电压下电阻非常大、泄流电流非常小，当承受过电压时电阻急剧下降、电流急剧上升。过电压携带的能量在配电线路上主要通过氧化锌避雷器泄放，距离故障点越近的避雷器泄放的能量越多，即泄流电流越大。由于氧化锌电阻片的非线性特性，微小的过电压幅值差异会引起较大的泄流电流幅值差异，因此不同位置的氧化锌避雷器的泄漏电流会有明显差异。
根据配电线路台区和杆塔连接关系及氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的位置，为每个泄漏电流监测装置划分对应的故障线路区段；泄漏电流监测装置对应的故障线路区段为：以泄漏电流监测装置所处的杆塔为中心，以相邻泄漏电流监测装置杆塔或未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔为边界的线路区段。
如图1所示，与台区05相连的一段配电线路拓扑结构上，共设置有4个监测点，包括：
第一泄漏电流监测装置01、第二泄漏电流监测装置02、第三泄漏电流监测装置03、第四泄漏电流监测装置04；其中第一泄漏电流监测装置01对应的线路区段包括：第二线路区段12、第三线路区段13、第五线路区段15；第二泄漏电流监测装置02对应的线路区段包括第三线路区段13、第四线路区段14：第三泄漏电流监测装置03对应的线路区段包括第一线路区段11、第二线路区段12：第四泄漏电流监测装置04对应的线路区段包括：第五线路区段15、第六线路区段16、第七线路区段17、第八线路区段18。
当泄漏电流低于泄露电流阈值时，氧化锌避雷器泄漏电流监测装置保持休眠状态；当泄漏电流超过泄露电流阈值时，泄漏电流监测装置唤醒并记录泄漏电流幅值及对应过电压发生时间，本实施例中的泄露电流阈值取0.1A。为与故障时间准确对时，氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的过电压发生时刻，即泄漏电流唤醒时刻的时间精度为1毫秒。
泄漏电流监测装置将泄漏电流幅值、对应过电压发生时间及对应线路区段信息实时传输至终端；
终端根据配电线路过电压信息监测网的回传数据实时定位过电压故障区段，过电压故障后，查询故障时刻所有泄漏电流监测装置的泄漏电流幅值，以泄漏电流幅值最大的相邻两个泄漏电流监测装置对应的重叠线路区段为过电压故障区段。当泄漏电流幅值最大的泄漏电流监测装置的相邻泄漏电流监测装置的泄漏电流幅值正常时，泄漏电流幅值最大的泄漏电流监测装置对应到未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔的线路区段为过电压故障区段。
当第一泄漏电流监测装置01回传的泄漏电流幅值为100A，第二泄漏电流监测装置02回传的泄漏电流幅值为112A，第三泄漏电流监测装置03回传的泄漏电流幅值为15A，第四泄漏电流监测装置04回传的泄漏电流幅值为26A；第一泄漏电流监测装置01和第二泄漏电流监测装置02回传的泄漏电流幅值异常，明显高于其他泄漏电流监测装置回传的泄漏电流幅值；判断第一泄漏电流监测装置01和第二泄漏电流监测装置02对应的重叠线路区段——第三线路区段13为过电压故障区段；
当第一泄漏电流监测装置01回传的泄漏电流幅值为100A，第二泄漏电流监测装置02回传的泄漏电流幅值为2kA，第三泄漏电流监测装置03回传的泄漏电流幅值为30A，第四泄漏电流监测装置04回传的泄漏电流幅值为26A；初步判断第一泄漏电流监测装置01和第二泄漏电流监测装置02回传的泄漏电流幅值异常，但第二泄漏电流监测装置02远远高于其他泄漏电流监测装置回传的泄漏电流幅值，进一步判断第二泄漏电流监测装置02回传的泄漏电流幅值异常；因此第二泄漏电流监测装置02对应到未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔的线路区段——第四线路区段14为过电压故障区段；
当第一泄漏电流监测装置01回传的泄漏电流幅值为0.3A，第二泄漏电流监测装置02回传的泄漏电流幅值为1.2A，第三泄漏电流监测装置03回传的泄漏电流幅值为0.8A，第四泄漏电流监测装置04回传的泄漏电流幅值为26A；判断第四泄漏电流监测装置04回传的泄漏电流幅值异常，且相邻第一泄漏电流监测装置01的泄漏电流幅值正常；因此第四泄漏电流监测装置04对应到未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔的线路区段——第六线路区段16、第七线路区段17、第八线路区段18均为可能的过电压故障区段，由于缺乏更多的泄漏电流监测装置，无法确定更加精准的过电压故障区段范围，需进一步人工检验；
当第一泄漏电流监测装置01回传的泄漏电流幅值为10A，第二泄漏电流监测装置02回传的泄漏电流幅值为2kA，第三泄漏电流监测装置03回传的泄漏电流幅值为3kA，第四泄漏电流监测装置04回传的泄漏电流幅值为26A；判断第二泄漏电流监测装置02和第三泄漏电流监测装置03回传的泄漏电流幅值异常，但第二泄漏电流监测装置02和第三泄漏电流监测装置03并不相邻，进一步判断存在两个过电压故障区段；因此第二泄漏电流监测装置02对应到未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔的线路区段——第四线路区段14，以及第三泄漏电流监测装置02对应到未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔的线路区段——第一线路区段11均为过电压故障区段。
本实施例利用氧化锌电阻片的非线性特征和过电压能量就近泄放的分布特性，以氧化锌避雷器泄露电流幅值作为故障定位依据，而不是利用行波时间差，可降低对泄漏电流监测装置技术难度和算法复杂度，同时大大提高过电压故障定位的精度；利用配电线路广泛安装使用的氧化锌避雷器作为监测对象，安装布点方便可行，能利用避雷器实时监测的雷电流幅值缩短雷击故障查找范围。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
T1：在配电线路的台区、设备杆塔和普通杆塔上的氧化锌避雷器上设置泄漏电流监测装置，结合线路拓扑结构形成配电线路过电压信息监测网；各泄漏电流监测装置与终端电连接；
T2：根据配电线路台区和杆塔连接关系及氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的位置，为每个泄漏电流监测装置划分对应的故障线路区段；
T3：泄漏电流监测装置将泄漏电流幅值、对应过电压发生时间及对应线路区段信息实时传输至终端；
T4：终端根据配电线路过电压信息监测网的回传数据实时定位过电压故障区段。
2.根据权利要求1所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的电流监测范围为0.1A～10kA。
3.根据权利要求1所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，氧化锌避雷器泄漏电流监测装置采用电池和/或太阳能供电。
4.根据权利要求1所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，在步骤T2中，泄漏电流监测装置对应的故障线路区段为：以泄漏电流监测装置所处的杆塔为中心，以相邻泄漏电流监测装置杆塔或未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔为边界的线路区段。
5.根据权利要求1所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，在步骤T3中，当泄漏电流低于泄露电流阈值时，氧化锌避雷器泄漏电流监测装置保持休眠状态；当泄漏电流超过泄露电流阈值时，泄漏电流监测装置自动唤醒。
6.根据权利要求5所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，在步骤T3中，泄漏电流监测装置自动唤醒后，即刻记录泄漏电流幅值及对应过电压发生时间。
7.根据权利要求5所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，所述泄露电流阈值为0.1A。
8.根据权利要求5所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，氧化锌避雷器泄漏电流监测装置的过电压发生时刻，泄漏电流唤醒时间精度为毫秒级。
9.根据权利要求1所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，在步骤T4中，过电压故障后，查询故障时刻所有泄漏电流监测装置的泄漏电流幅值，以泄漏电流幅值最大的相邻两个泄漏电流监测装置对应的重叠线路区段为过电压故障区段。
10.根据权利要求9所述的一种配电线路过电压故障定位方法，其特征在于，在步骤T4中，过电压故障后，查询故障时刻所有泄漏电流监测装置的泄漏电流幅值，当泄漏电流幅值最大的泄漏电流监测装置的相邻泄漏电流监测装置的泄漏电流幅值正常时，泄漏电流幅值最大的泄漏电流监测装置对应到未安装泄漏电流监测装置的末端杆塔的线路区段为过电压故障区段。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117192288A (zh) * | 2023-09-22 | 2023-12-08 | 河南蓝犀牛工业装备技术有限公司 | 一种智慧配电网故障定位方法及其系统 |
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2022
- 2022-10-09 CN CN202211226952.6A patent/CN115629275A/zh active Pending
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