萬虎鋒 夏功 王宏偉

摘 要：主要介紹了油田35kV輸電線路故障查找現(xiàn)狀、故障監(jiān)測(cè)裝置的基本情況及SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置、SP2000輸電線路分布式故障診斷系統(tǒng)在35kV華喬I回線、喬西線、大王線安裝、試驗(yàn)情況等內(nèi)容進(jìn)行表述，得出在查找35kV線路故障點(diǎn)中適宜推廣應(yīng)用的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：故障監(jiān)測(cè)裝置 35kV輸電線路 應(yīng)用情況

引言：

近年來，因雷擊、大風(fēng)、外力破壞等引起的輸電線路跳閘故障頻繁發(fā)生，輸電線路的每一次跳閘，除給系統(tǒng)帶來沖擊外，都會(huì)給絕緣子、導(dǎo)線等電力設(shè)施帶來?yè)p壞而留下安全隱患，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，輸電線路故障跳閘原因復(fù)雜，影響因素眾多，由于缺乏必要、有效的輸電線路故障監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段，導(dǎo)致在發(fā)生故障后故障點(diǎn)查找困難。本文以油田35kV輸電線路故障查找為背景，介紹了SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置、SP2000輸電線路分布式故障診斷系統(tǒng)如何采用分布式安裝、非接觸式行波采集及分布式測(cè)距算法相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路故障的智能監(jiān)測(cè)和定位，為快速恢復(fù)故障及明確事故原因提供監(jiān)測(cè)手段，有效提升了輸電線路運(yùn)行維護(hù)的管理水平。

1 油田35kV輸電線路故障查找現(xiàn)狀

油田35-110kV線路大部分處于山區(qū)，地理環(huán)境比較惡劣。目前油田電網(wǎng)110kV線路繼電保護(hù)主要采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、零序過流保護(hù)、三段式接地距離保護(hù)等方式，線路發(fā)生故障后可以第一時(shí)間通過故障錄波、距離保護(hù)等參數(shù)反映出故障點(diǎn)距離，極大縮減了運(yùn)維人員故障查找時(shí)間及處置效率，確保了線路安全運(yùn)行。

相較于110kV電力線路，油田35kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)主要采用線路重合閘保護(hù)、過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)等方式，無法提供故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置信息。目前，線路施工安裝大隊(duì)在35kV線路運(yùn)行維護(hù)中，一旦接到線路故障跳閘的信息，就必須組織大量的人員、車輛對(duì)線路進(jìn)行全覆蓋的故障巡視。在雨雪天氣、夜間等特殊時(shí)段，故障巡視存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也很難在短時(shí)間內(nèi)找到故障點(diǎn)，延長(zhǎng)了故障查找時(shí)間及處置效率。加之油田大部分35kV電力線路運(yùn)行年代久遠(yuǎn)、接地裝置老化銹蝕嚴(yán)重，在夏季汛期雷雨季節(jié)雷擊跳閘頻繁，給安全可靠供電帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)。

2 輸電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 系統(tǒng)作用及原理

輸電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用分布安裝在輸電線路導(dǎo)線上的監(jiān)測(cè)終端，在高壓側(cè)采集線路故障時(shí)刻、故障點(diǎn)附近線路上的電流行波分量和電流工頻分量，智能分析采集到的電流波形，明晰故障區(qū)間、確定故障點(diǎn)位置。

2.2 需求及目標(biāo)

鑒于目前35kV線路故障發(fā)生后繼電保護(hù)不能準(zhǔn)確提供故障點(diǎn)位置的現(xiàn)狀，油田急需一款能為運(yùn)維人員準(zhǔn)確提供故障點(diǎn)位置信息、故障類型的故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提升35kV輸電線路故障情況下的快速響應(yīng)及應(yīng)急處置能力，減少線路的故障處置時(shí)間及對(duì)油氣生產(chǎn)的影響。

3 輸電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選擇

3.1 SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置

SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了一種采用分布式結(jié)構(gòu)，非接觸行波采集與分布式行波測(cè)距算法相結(jié)合的新方法，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)出故障距離，最大程度減少損失。

監(jiān)測(cè)裝置（終端）按一定距離分布安裝于桿塔，在直流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，裝置（終端）通過非接觸式傳感器接收行波數(shù)據(jù)并上傳，主站接收各裝置（終端）數(shù)據(jù)并根據(jù)分布式行波算法進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位。并將故障結(jié)果發(fā)送至設(shè)定手機(jī)，也可通過WEB、客戶端或手機(jī)查看測(cè)距結(jié)果。

SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)裝置（終端）、中心站及用戶系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

監(jiān)測(cè)裝置（終端）分布安裝于輸電線路鐵塔上，按照位置及結(jié)構(gòu)，主要由無線傳感器單元、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元、GPS時(shí)鐘單元、GPRS通信單元、充放電管理及儲(chǔ)能單元五部分組成。

中心站及用戶系統(tǒng)接收并匯總各監(jiān)測(cè)裝置（終端）故障數(shù)據(jù)，對(duì)輸電線路系統(tǒng)發(fā)生的各種故障進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位;對(duì)分布式監(jiān)測(cè)裝置（終端）進(jìn)行管理和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并提供結(jié)果發(fā)布、故障查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)等應(yīng)用層數(shù)據(jù)供用戶使用。

3.2 SP2000輸電線路分布式故障診斷系統(tǒng)

系統(tǒng)按照分層分布式體系設(shè)計(jì)，由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端、數(shù)據(jù)中心和工作站三部分組成。監(jiān)測(cè)終端分布安裝于輸電線路導(dǎo)線上，監(jiān)測(cè)輸電線路故障發(fā)生時(shí)刻的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)故障信號(hào)，以APN/GPRS無線方式發(fā)送回后臺(tái)數(shù)據(jù)中心;數(shù)據(jù)中心綜合分析后定位故障點(diǎn)位置及故障原因，診斷結(jié)果以短信方式發(fā)送給用戶，用戶也可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)查詢?cè)\斷結(jié)果。

監(jiān)測(cè)終端：分布安裝于輸電線路的導(dǎo)線上，監(jiān)測(cè)輸電線路故障發(fā)生時(shí)刻的故障行波電流與工頻故障電流，采集、分析信號(hào)并上傳到數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)中心：通過4G/APN與現(xiàn)場(chǎng)終端通信，接受上傳的監(jiān)測(cè)信息并下傳控制信息。數(shù)據(jù)中心對(duì)上傳的故障信息進(jìn)行診斷分析。

工作站：系統(tǒng)人機(jī)交互的窗口。主要完成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立設(shè)置、監(jiān)測(cè)信息的查詢、診斷結(jié)果的查詢和故障分析報(bào)表，以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)終端的控制設(shè)置。

4 輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置在35kV線路中的應(yīng)用情況

4.1 SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置在35kV華喬I回、喬西線安裝、測(cè)試情況

4.1.1 2017年9月份，在35kV華喬I回、喬西線兩側(cè)終端塔上分別安裝了4臺(tái)SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置。

在華喬I回、喬西線設(shè)備安裝完畢后，首先對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行了測(cè)試;以35kV華喬I回為例，測(cè)試情況顯示線路送電過程有明顯的沖擊，因此線路兩端的兩臺(tái)設(shè)備均已經(jīng)啟動(dòng)錄波，證明兩臺(tái)設(shè)備運(yùn)行正常。

4.1.2 SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置在35kV華喬I回單相接地故障下測(cè)試情況

9月18日，在35kV華喬I回線路兩側(cè)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝調(diào)試完畢后，大隊(duì)申請(qǐng)35kV華喬I回停電，在#57桿制造了單相接地故障，隨后申請(qǐng)線路送電，對(duì)SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行了測(cè)試。

測(cè)試結(jié)果為無法測(cè)算出故障發(fā)生點(diǎn)的距離。原因?yàn)椋篠DL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)距原理是線路在正常運(yùn)行中突然發(fā)生故障，產(chǎn)生很大的電壓、電流沖擊或波動(dòng)，因此故障點(diǎn)通過波形向兩側(cè)的監(jiān)測(cè)裝置（終端）傳輸，通過監(jiān)測(cè)裝置（終端）上的GPS時(shí)鐘采集兩側(cè)故障點(diǎn)傳輸時(shí)間差，結(jié)合線路長(zhǎng)度、桿塔檔距等信息，從而測(cè)算出故障點(diǎn)的具體位置。

由于35kV華喬I回線先人為造成接地、再送電，導(dǎo)致送電后故障點(diǎn)幾乎無沖擊，電流變化非常小，因此該實(shí)驗(yàn)無法正常測(cè)量故障點(diǎn)距離。若是想進(jìn)一步確認(rèn)SDL-7601型輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)距能力，可以帶電做線路接地故障，或者等后期線路運(yùn)行時(shí)真正發(fā)生故障后再進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣可以保證故障點(diǎn)有明顯的沖擊，電流有明顯的變化。

4.2 SP2000輸電線路分布式故障診斷系統(tǒng)在35kV大王線安裝、測(cè)試情況

2021年3月份，在35kV大王線兩側(cè)終端塔上分別安裝了2套SX-TMU/35型輸電線路分布式故障監(jiān)測(cè)裝置。4月1日，在35kV大王線兩側(cè)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝調(diào)試完畢后，大隊(duì)申請(qǐng)35kV大王線停電，在#45桿制造了單相接地故障，隨后申請(qǐng)線路送電，對(duì)SX-TMU/35型輸電線路分布式故障監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行了測(cè)試。

測(cè)試方法為先申請(qǐng)線路停電，解開#45/J1桿A相引流線，選一小段絕緣導(dǎo)線剝開一側(cè)鋁線，用并溝線夾與原引流線一側(cè)連接，在地面用角鐵制作人為接地點(diǎn)，隨后申請(qǐng)線路送電，用絕緣繩逐漸將絕緣導(dǎo)線另一側(cè)拉至接地點(diǎn)，制造線路運(yùn)行過程中突發(fā)單相接地故障。單相接地測(cè)試開始后，監(jiān)測(cè)終端采集故障電壓、電流變化情況，并經(jīng)平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)中心計(jì)算，隨即向運(yùn)維人員手機(jī)發(fā)來短信，準(zhǔn)確告知了故障情況及接地點(diǎn)位置，證明該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠性較高。

5 推廣應(yīng)用前景

綜合分析，建議使用武漢三相電力科技有限公司SP2000輸電線路分布式故障診斷系統(tǒng)。建議選取近年來故障高發(fā)的35kV線路進(jìn)行試點(diǎn)安裝，測(cè)試故障診斷系統(tǒng)的靈敏性、可靠性，后期跟進(jìn)試運(yùn)行情況再在全大隊(duì)范圍內(nèi)的35kV線路上進(jìn)行安裝。

當(dāng)35kV線路發(fā)生故障后，能夠直觀指出故障位置（指出故障發(fā)生在哪條線路、桿塔、距離，或者直接以地圖方式顯示），得到故障位置信息后，再去查找具體故障點(diǎn)，不再盲目巡線定位，可大幅度縮短故障修復(fù)時(shí)間，提高效率。因此綜合來看，輸電線路故障監(jiān)測(cè)裝置在查找35kV線路故障時(shí)可以快速準(zhǔn)確定位，對(duì)于快速修復(fù)故障、恢復(fù)正常供電，保障線路正常運(yùn)行有十分重要的意義。