摘要:變電站大型電力設(shè)備的可靠性水平對(duì)于保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行和提高供電質(zhì)量極為重要, 當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致大面積停電時(shí)會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此，對(duì)其采用在線巡視檢測(cè)就是為了及時(shí)找出電力線路存在的隱患故障，便于電力維修人員第一時(shí)間進(jìn)行處理對(duì)在線監(jiān)測(cè)的相關(guān)技術(shù)以及故障精確定位方案流程進(jìn)行細(xì)致化分析，以此達(dá)到提升電力線路運(yùn)行水平的目的。

關(guān)鍵詞：安全運(yùn)行；故障精確定位；電力線路

迄今為止電力線路采用的技術(shù)手段主要是電力線路的在線監(jiān)測(cè)以及故障精確定位，這兩種技術(shù)手段是智能電力線路發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)。其中電力線路的在線監(jiān)測(cè)是找出電力線路運(yùn)行中的隱患故障， 并對(duì)該隱患進(jìn)行及時(shí)處理； 線路發(fā)生故障后的故障精確定位是幫助維修人員快速判斷故障原因，然后進(jìn)行故障恢復(fù)處理， 進(jìn)而不影響居民的正常用電。然而， 在實(shí)際的電力線路運(yùn)行中，其在線巡視監(jiān)測(cè)和故障精確定位還有一些細(xì)節(jié)方面沒有處理好， 需要進(jìn)一步進(jìn)行改善。

1、電力線路在線巡視監(jiān)測(cè)

在電力線路在線巡視監(jiān)測(cè)之前， 電力線路檢查工作主要是運(yùn)行電力線路維修人員對(duì)其進(jìn)行定期巡視，這種方式雖然可以發(fā)現(xiàn)電力線路設(shè)備中存在的隱患， 但礙于本身的局限性， 缺乏對(duì)特殊環(huán)境和氣候的檢測(cè)， 不能做到準(zhǔn)確的電力線路故障精確定位。如今， 電力線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用而生， 其采用無(wú)線傳輸方式，對(duì)輸電線路環(huán)境通道環(huán)境、 風(fēng)速、 風(fēng)向、 覆冰、 弧垂、 舞動(dòng)、 絕緣子污穢、 等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 提供線路異常狀況的預(yù)警， 通過對(duì)線路各有效參數(shù)的監(jiān)測(cè) 。

2、配電線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

配電線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的KA2003-ZDL智能終端，可安裝在架空的輸配電線路上及城網(wǎng)的地埋電纜 （適用電壓等級(jí)： 6~35 kV ），用于在線監(jiān)測(cè)電力線路運(yùn)行及故障情況，是一套具有遠(yuǎn)程傳輸能力的可分布監(jiān)控， 集中管理， 即時(shí)通知型的智能化故障管理系統(tǒng)。在系統(tǒng)中， 故障檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路運(yùn)行情況， 在電力線路出現(xiàn)短路故障、 接地故障、過流、 停送電等情況下， 將采集的特征數(shù)據(jù)傳送到主控制室。主控制室診斷系統(tǒng)發(fā)信息給相關(guān)管理人員，維護(hù)值班人員手機(jī)， 并在計(jì)算機(jī)上顯示故障位置 。

3、電力線路故障精確定位

目前輸電線路的故障測(cè)距方法主要是行波法。即利用高頻故障暫態(tài)電流、電壓行波或在故障后用脈沖頻率調(diào)制雷達(dá)系統(tǒng)以及斷路器斷開或重合時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)信號(hào)等來間接判定故障點(diǎn)的位置 。行波法按采用單端或雙端的電氣量又分為單端法和雙端法。單端測(cè)距法有兩種情況。一是直接利用故障產(chǎn)生的電壓或電流行波進(jìn)行測(cè)距 。 輸電線路發(fā)生故障后，故障點(diǎn)將產(chǎn)生沿線路運(yùn)動(dòng)的電壓和電流行波，由于波阻抗不連續(xù)，行波在測(cè)量端母線和故障點(diǎn)發(fā)生反射。通過測(cè)定初始行波和其在故障點(diǎn)的反射行波到達(dá)測(cè)量端母線的時(shí)間差來進(jìn)行故障測(cè)距。二是采用脈沖電流法， 向待測(cè)輸電線路的故障相注入脈沖電流，脈沖信號(hào)遇到阻抗不匹配點(diǎn)即故障點(diǎn) ( 短路點(diǎn)、斷線點(diǎn)、接地點(diǎn)等 ) 時(shí)會(huì)發(fā)生突變。通過安裝在線路測(cè)量端的電流互感器采集故障點(diǎn)反射的電流行波信號(hào)，根據(jù)發(fā)射脈沖與反射脈沖的往返時(shí)間差和脈沖信號(hào)在線路中的傳播速度便可計(jì)算出故障點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)的距離。雙端測(cè)距法：輸電線單相接地故障后，其電壓電流行波沿線路向兩端傳輸，通過兩端母線處安裝的測(cè)距裝置記錄行波到達(dá)母線端的初始時(shí)刻進(jìn)行測(cè)距 。 單端測(cè)距方法在原理上無(wú)法保證不存在測(cè)距誤差 [16-18] ，雙端測(cè)距方法既有較高的測(cè)距精度，又有很高的測(cè)距可靠度，且不受過渡電阻和線路兩端系統(tǒng)綜合阻抗的影響，在原理上可實(shí)現(xiàn)完全準(zhǔn)確的故障定位 。目前的故障定位技術(shù)有紅外測(cè)溫定位法、高頻感應(yīng)法等多種。 已經(jīng)研制出由 GPS 傳送的絕緣子位置信息可結(jié)合天氣預(yù)報(bào)提供絕緣子故障判據(jù)及疊加在監(jiān)控中心的 GIS 系統(tǒng)上。系統(tǒng)用 Map Engine ，在電子地圖上指示故障的準(zhǔn)確方位，指導(dǎo)維修。

4、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

目前 ,國(guó)內(nèi)外推出了大量針對(duì)單一設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)裝置 。為了開發(fā)集成監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ,本文對(duì)各電力設(shè)備的待監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行了分類 。對(duì)變壓器 、GIS 和電力電纜等電力設(shè)備的局部放電等絕緣參量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)時(shí) ,需要較高的采樣率來采集絕緣狀態(tài)信號(hào),因此這些設(shè)備可采用高速數(shù)據(jù)采集卡 PXI-5112 和高速示波器 TDS2014 采集模擬信號(hào)。高頻信號(hào)通過電纜傳輸給信號(hào)調(diào)理單元 ,設(shè)備與信號(hào)調(diào)理板卡一一對(duì)應(yīng) ,最后由PXI 測(cè)控單元的 PXI- 6508數(shù)字 IO 卡配合軟件實(shí)現(xiàn)板卡類型識(shí)別及循檢設(shè)備的切換 ,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)設(shè)備的即插即用。通過對(duì)電纜絕緣電阻以及其他電力設(shè)備泄漏電流值的在線監(jiān)測(cè) ,由于對(duì)傳感器耦合的直流信號(hào)、 交流工頻信號(hào)或非電量信號(hào)的采集不需要較高采樣率, 故這些設(shè)備可采用嵌入式前置智能節(jié)點(diǎn)采集 。嵌入式智能單元在現(xiàn)場(chǎng)就地進(jìn)行 A /D 轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ,最后通過 RS- 485 總線接入 PXI 測(cè)控機(jī)箱中的 PXI- 8440多串口卡,并通過串行通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。

5、電力時(shí)間同步在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

5.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

針對(duì)電力時(shí)間同步系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其缺乏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等問題， 結(jié)合同步在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的分析結(jié)果，設(shè)計(jì)了一套適用于電力時(shí)間同步系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)同步信號(hào)運(yùn)行質(zhì)量的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下原則 ：

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，是一套系統(tǒng)完整、性能可靠、技術(shù)成熟、功能完善并相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。

（2）系統(tǒng)功能應(yīng)包括數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、遠(yuǎn)傳、合理性檢查、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析處理、 系統(tǒng)自診斷等功能。

（3）系統(tǒng)應(yīng)具有靈活的配置性，良好的擴(kuò)展性、開放性，良好的人機(jī)界面，并且能夠適應(yīng)未來發(fā)展需求的擴(kuò)充升級(jí)。

（4）系統(tǒng)的部署可以充分利用現(xiàn)有資源，節(jié)約投資成本，使經(jīng)濟(jì)利益最大化。

5.2同步監(jiān)測(cè)過程

時(shí)間同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體監(jiān)測(cè)過程如下：

（1） TMU 接收北斗 /GPS 衛(wèi)星信號(hào)時(shí)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)。

（2） 接收并解析站端時(shí)鐘系統(tǒng) IRIG-B 碼信號(hào)， 計(jì)算時(shí)間偏差。 其中 IRIG-B 碼信號(hào)的測(cè)量值包含變電站名、 測(cè)設(shè)備名、 被測(cè)信號(hào)類型、測(cè)量精度、 當(dāng)前測(cè)量時(shí)間、 被測(cè)信號(hào)連接電纜的時(shí)延、 被測(cè)信號(hào)超限與否等信息。

（3） 站內(nèi)擴(kuò)展時(shí)鐘通過空接點(diǎn)向測(cè)控設(shè)備發(fā)送遙信控制脈沖。 測(cè)控設(shè)備接收到站內(nèi)擴(kuò)展時(shí)鐘的遙信控制脈沖后產(chǎn)生變位 [10] ， 由儀表的事件順序記錄（ sequence of event ， SOE ）功能記錄后將相應(yīng)的報(bào)文發(fā)送至 TMU 。 TMU 比較站內(nèi)擴(kuò)展時(shí)鐘發(fā)送遙信控制脈沖的時(shí)刻與測(cè)控設(shè)備產(chǎn)生變位時(shí)刻從而獲取其時(shí)間差。

（4） TMU 將獲得的時(shí)間偏差發(fā)送至交換機(jī)。子站交換機(jī)將 TMU 上傳信息發(fā)送至數(shù)據(jù)網(wǎng)， 由中心站的交換機(jī)進(jìn)行接收并發(fā)送至服務(wù)器 [11] 。 服務(wù)器上的時(shí)間同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收 TMU 的上傳信息， 對(duì)其進(jìn)行分析運(yùn)算， 進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、 圖形化顯示、告警顯示等操作， 形成對(duì)時(shí)間同步系統(tǒng)、 被授時(shí)設(shè)備時(shí)間狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

（5） 通過預(yù)先設(shè)置的閾值，將緊急告警信息通過短信和 E-mail 等方式第一時(shí)間告知運(yùn)維人員，便于運(yùn)維人員及時(shí)排除故障， 防止事態(tài)的惡化。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述， 目前電力線路采用的技術(shù)手段主要是故障精確定位以及電力線路的在線監(jiān)測(cè)，極大地提高了電力線路供電的可靠性和安全性。電力線路的在線監(jiān)測(cè)是找出電力線路運(yùn)行中的隱患故障， 并對(duì)該隱患進(jìn)行及時(shí)處理， 才能真正落實(shí)和完善電力線路的發(fā)展，進(jìn)而為電力行業(yè)的長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展奠定好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。