非接触分布式行波装置

技术背景

　　交、直流输电线路一般为架空线路，极易受到雷电、污秽、树障、鸟粪、风偏、覆冰等各种自然因素的影响而发生故障跳闸;由于线路距离长,以至于故障点难以查找尤其高阻故障，巡线往往需要花费数小时甚至几天的时间，浪费了大量人力、物力，严重影响了供电可靠性，造成了巨大的经济损失和不良社会影响。因此，及时准确找到故障点，并对线路进行修复是线路运行维护的一项重要工作。

　　在这样的背景下，本产品采用了新颖的非接触式分布式行波测量技术，使故障定位的准确度和可靠性大大提高。本技术使行波定位技术完全达到实用化阶段可提高巡线质量、降低巡线工作强度的重要手段，实现短时间内找到故障点，查明故障原因，及时修复故障和恢复供电。

系统架构

　　系统由分布安装于杆塔的非接触分布式故障监测终端、数据中心和用户系统部分构成。当输电线路发生故障时录波，运算、存储并上传，主站接收各装置数据，并依据拓扑结构进行综合分析，实现故障的区段及故障点的准确定位，并根据故障波形实现故障辨识。故障结果通过WEB客户端等查看详细的测距结果，为运检人员提供丰富的故障数据支持，缩短故障查找时间。

基本原理

　　行波的传输是通过输电线路与大地之间的空气介质,以电场和磁场转换的形式进行传输的，即电磁波方式传输。变化的电压产生变化的电场，变化的电流产生变化的磁场。非接触分布式故障诊断系统的基本原理是通过特制的接收天线，实现对电场和磁场的接收，最终达到对输电线路电压、电流故障行波特征信息的采集。安装时电场传感器对准线路即可，电流信号传感器的安装方向垂直于线路方向。

　　非接触分布式行波测距装置按照不超过30km的间隔分布安装的输电线路的铁塔上，线路发生故障时，故障点生产故障电压、电流行波信号以及工频故障电压、电流信号，沿着输电线路向两端传输，各终端实时采集故障行波及工频故障信号，并通过4G网络将数据传送至数据中心，数据中心实时收集各终端数据，系统通过诊断算法综合研判后确定故障类型，故障区段，并利用行波到达各终端装置安装点的时间差精确计算出故障点位置，误差不超过300米。用户可通过系统WEB端及手机短信等方式获取故障诊断结果。

图1 系统示意图

系统功能

(1)故障定位

　　故障定位是非接触分布式故障诊断系统的基本目的,实现故障区段和故障点的精确定位，为故障的分析提供丰富的波形数据。

(2)故障类型分析

　　故障发生后，通过对电压、电流波形的分析辨识出故障、扰动与雷电，为线路的维护提供参考。

(3)故障分布建立

　　对历史故障进行统计分析，对重点区域进行预防，降低故障发生的概率，

(4)雷电预警分布建立

　　雷电区分布建立可实现为雷区防护提供数据参考,对防雷措施的效果提供依据。以便有的放矢的进行重点区域排查，防止事故的扩大，达到预警和防护的目的。

(5)基于地理信息的故障展示

　　历史故障信息与地理信息系统相结合，形象的展示故障的区段及信息。

(6)终端状态信息的采集

　　实现终端太阳能、电池、温度、GPS状态、GPRS信号强度等状态信息的采集及统计。

(7)远程维护功能

　　实现终端的远程定值维护和程序升级功能。

监测终端

　　非接触分布式故障诊断监测终端的安装，只需要安装于杆塔平台(悬挂标识牌位置)上方即可。太阳能电池板与电池储能系统冗余备份，为装置的供电提供可靠保证。主机与外界之间仅存在太阳能电池板电缆，连接简单可靠。电池采用磷酸铁锂动力电池,可循环次数达2000多次。装置结构如图2所示，系统主要技术指示如表一所示。

图1 装置整体示意图

产品特点

(1)同时直接获取电压、电流行波，一方面避免了二次回路相移对测距的影响，另一方面电压、电流行波相互认证，可靠性更高:

(2)与高压无接触，无需停电安装，方便系统的安装、调试和维护:

(3)运行不受电流大小的影响，对有压无流或部分上电故障也能正常测距

(4)多回通塔线路共享一台装置，而无需每回路或每相安装，降低成本:

(5)无需每相安装，一个点位安装一台装置;

(6)交、直流输电线路通用，与电压等级无关，系统一致性好:

(7)不受电晕等强电磁及高空恶劣自然环境的干扰，性能更可靠。

产品安装

(1)应选择直线塔安装，避免安装于过大的转塔角;

(2)地形开阔平坦区域且能覆盖稳定的GPRS/4G信号，也有利于GPS信号稳定接受;

(3)应布置在阳光充足的地段，有利于太阳能电池板的工作;

(4)应避开交直流交叉的杆塔和无横担的杆塔;

(5)应考虑安装人员的作业环境，靠近公路等易安装地带

安装配置要求:

(1)每个安装点配置一台监测终端和2块太阳能电池板:

(2)换流站初始端或各省分界区杆塔安装一台;

(3)其他线路区每隔30km安装一台。

主要技术指标