CN105117865A - 一种基于雷击故障绝缘恢复特性的输电线路巡线策略方法 - Google Patents

一种基于雷击故障绝缘恢复特性的输电线路巡线策略方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法，根据故障时刻发生的监测信息，分析绝缘子闪络损伤情况和绝缘特性恢复情况，最后给出巡线策略，主要实现步骤如下：首先，获取故障发生时监测信息；其次，根据获得的监测信息，分析其特征，确定故障位置和类型；然后确定每次故障绝缘损伤程度和绝缘恢复性能；最后基于绝缘子损伤程度和绝缘恢复性能，给出巡线策略。本发明首次提出基于雷击绝缘恢复特性给出相应巡线策略，这样最大程度减少停电时间和保证电网的安全运行，同时也保证了巡线人员的安全和提高了巡线效率；本发明实施过程清晰明了，已投入工程实际应用，并取得良好的经济效果和社会效益。

Description

一种基于雷击故障绝缘恢复特性的输电线路巡线策略方法
技术领域
本发明方法涉及输电线路故障巡线与运行管理领域，具体涉及一种输电线路雷击故障巡线策略方法。
背景技术
统计表明：雷击是造成输电线路故障跳闸的第一原因，占所有类型故障的60％以上，是电网主要威胁，也是电网防雷与运维工作关注的重中之重。在以往的电网运维工作流程中，在输电线路发生跳闸后，需立即开展人工巡线，查找故障点和故障原因，对于故障需及时排除故障原因，保证顺利合闸。然而，雷击等瞬时性故障多发生于大风、暴雨天气，巡线环境极其恶劣，同时线路绵延数百公里、跨度大，既无法保证巡线效率，又容易造成人员伤亡、设备损坏。而多数雷击故障，只要闪络未造成绝缘子的永久性损伤，在预留一定的电弧去游离时间后，完全可以通过先快速恢复供电，减少故障损失，待例行巡线时检查绝缘子损伤情况，并决定下次线路停电时是否进行更换；对于有多次回击电流的瞬时性故障，重合闸往往不成功，完全可以先强投恢复供电，然后再根据绝缘子绝缘恢复性能合理安排巡线策略。
目前，还没有技术或者方法基于绝缘子损伤程度和绝缘恢复性能，科学制定雷击故障巡线策略，最大程度减少故障停电损失和运维费用，因此，为了合理规划巡线策略和提高电网的智能化管理水平，基于雷击绝缘子损伤程度和绝缘恢复性能的巡线策略方法对电网的运行维护水平将有质的提高。
发明内容
为了解决长期困扰输电线路雷击巡线效率的低下和巡线策略制定不合理的状况，首先根据行波电流特征，判断雷击类型，然后基于绝缘子损伤程度和绝缘恢复性能，给出巡线策略与建议。
本发明一种基于雷击绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法，可基于下述技术路线实现：
步骤一：获取故障发生时监测信息。所述故障发生时监测信息包括故障时刻、每个监测点的ABC三相导线故障时刻工频电流波形、每个监测点的ABC三相导线故障时刻行波电流波形、每个监测点的ABC三相导线故障时刻行波电压波形；所述监测点确定的原则是每N公里确定一个监测位置，N取20～30。
步骤二：确定故障位置和类型。所述故障位置为绝缘子发生闪络的位置，所述故障类型包括绕击单相接地故障、绕击两相接地故障、绕击三相接地故障、反击单相接地故障、反击两相接地故障、反击三相接地故障。所述绕击单相接地故障的判断方法是有且只有某一相导线故障时刻工频电流波形具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某一相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前无任何脉冲；所述绕击两相接地故障的判断方法是有且只有某两相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某两相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都无任何脉冲；所述绕击三相接地故障的判断方法是三相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述三相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都无任何脉冲；所述反击单相接地故障的判断方法是有且只有某一相导线故障时刻工频电流波形具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某一相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前有与主波极性相反的脉冲；所述反击两相接地故障的判断方法是有且只有某两相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某两相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都有与主波极性相反的脉冲；所述反击三相接地故障的判断方法是三相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述三相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都有与主波极性相反的脉冲。
步骤三：分析绕、反击绝缘损伤程度和恢复性能。基于所述故障时刻的雷电流幅值、所述故障位置、所述故障类型、距离所述故障位置最近监测点的故障相行波电流波形和行波电压波形、绝缘子损伤和绝缘恢复规律评估绕、反击绝缘损伤程度和恢复性能。
步骤四：给出巡线策略。绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为不用采取任何巡线措施；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为检修时更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为检修时更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为立即更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子。反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为不用采取任何巡线措施；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为检修时更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为检修时更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为立即更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子。
附图说明
图1一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法流程图
图2某a线路时刻1发生绕击跳闸A相工频故障电流波形图
图3某a线路时刻1发生绕击跳闸A相故障行波电流波形图
图4某a线路时刻1发生绕击跳闸A相绝缘子损伤图
图5某b线路时刻2发生反击跳闸C相工频故障电流波形图
图6某b线路时刻2发生反击跳闸C相故障行波电流波形图
图7某b线路时刻2发生反击跳闸C相绝缘子损伤图
具体实施方式
为了更好的理解本发明一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法，结合相关图示做进一步的说明。
图1是本发明一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法较佳流程图。
首先实施步骤S1获取故障发生时监测信息。
实施本步骤时，故障发生时刻监测信息包括故障时刻、每个监测点的ABC三相导线故障时刻工频电流波形、每个监测点的ABC三相导线故障时刻行波电流波形、每个监测点的ABC三相导线故障时刻行波电压波形；监测点确定的原则是每N公里确定一个监测位置，N取20～30，这种布置监测点的原则是在行波传输过程中衰减和畸变的程度不影响其特征最优经济方案。故障发生时，在每个监测点ABC三相导线布置的监测终端采集故障发生时刻监测信息，并通过GPRS公用通信网络上传到数据处理中心，这样就获得了故障发生时监测信息。
接下来实施步骤S2确定故障位置和类型。
实施本步骤时，故障位置为绝缘子发生闪络的位置，故障类型包括绕击单相接地故障、绕击两相接地故障、绕击三相接地故障、反击单相接地故障、反击两相接地故障、反击三相接地故障。所述绕击单相接地故障的判断方法是有且只有某一相导线故障时刻工频电流波形具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某一相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前无任何脉冲；所述绕击两相接地故障的判断方法是有且只有某两相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某两相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都无任何脉冲；所述绕击三相接地故障的判断方法是三相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述三相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都无任何脉冲；所述反击单相接地故障的判断方法是有且只有某一相导线故障时刻工频电流波形具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某一相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前有与主波极性相反的脉冲；所述反击两相接地故障的判断方法是有且只有某两相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某两相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都有与主波极性相反的脉冲；所述反击三相接地故障的判断方法是三相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述三相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都有与主波极性相反的脉冲。某a线路时刻1发生跳闸故障，根据获得数据分析，只有A相导线故障时刻采集的工频电流符合正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，如图2所示，则可判断此次雷击故障为A相单相接地故障，如图3所示故障A相行波电流波形图，行波电流波形的幅值处所在主波之前无任何脉冲，则可判断本次雷击故障为绕击故障，因此某a线路时刻1发生A相单相接地绕击故障。某b线路时刻2发生跳闸故障，根据获得数据分析，只有C相导线故障时刻采集的工频电流符合正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，如图5所示，则可判断此次雷击故障为C相单相接地故障，如图6所示故障C相行波电流波形图，行波电流波形的幅值处所在主波之前有与主波极性相反的脉冲，则可判断本次雷击故障为反击故障，因此某b线路时刻2发生C相单相接地反击故障。
在步骤S2的基础上，实施步骤S3分析绕、反击绝缘损伤程度和恢复性能。
实施本步骤时，基于故障时刻的雷电流幅值、故障位置、故障类型、距离所述故障位置最近监测点的故障相行波电流波形和行波电压波形、绝缘子损伤和绝缘恢复规律评估绕、反击绝缘损伤程度和恢复性能。
最后实施步骤S4给出巡线策略。
实施本步骤时，需划分绕、反击故障相绝缘子损伤程度等级和绝缘恢复性能等级，然后根据绝缘子损伤程度等级和绝缘恢复性能等级制定巡线措施。绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为不用采取任何巡线措施；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为检修时更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为检修时更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为立即更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子。反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为不用采取任何巡线措施；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为检修时更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为检修时更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为立即更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子。如图2某a线路时刻1发生绕击跳闸A相工频故障电流波形图，故障A相工频故障电流幅值为10245A；图3某a线路时刻1发生绕击跳闸A相故障行波电流波形图，A相故障行波电流波形幅值为5049A；雷电流幅值为82.5kA；可判断本次绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘；如图4为巡线人员更换绝缘子时拍摄的照片，从图中可看出绝缘子发生贯穿性击穿，发生严重损伤。如图5某b线路时刻2发生反击跳闸C相工频故障电流波形图，故障C相工频故障电流幅值为7461A；图6某b线路时刻2发生反击跳闸C相故障行波电流波形图，C相故障行波电流波形幅值为2400A；雷电流幅值为41.2kA；可判断本次绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为不用采取任何巡线措施；如图7为现场拍摄的照片，从图中可看出雷击对绝缘子几乎没有造成任何损伤。

Claims (5)

1.一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法，其特征在于，基于采集的故障时刻波形信息，分析绝缘子损伤程度和绝缘恢复性能，给出巡线结果，步骤如下：
获取故障发生时监测信息；
确定故障位置和类型；
分析绕、反击绝缘损伤程度和恢复性能；
给出巡线策略。
2.根据权利要求1一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法，步骤获取故障发生时监测信息，其特征在于，所述故障发生时监测信息包括故障时刻、每个监测点的ABC三相导线故障时刻工频电流波形、每个监测点的ABC三相导线故障时刻行波电流波形、每个监测点的ABC三相导线故障时刻行波电压波形；所述监测点确定的原则是每N公里确定一个监测位置，N取20～30。
3.根据权利要求1一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法，步骤确定故障位置和类型，其特征在于，所述故障位置为绝缘子发生闪络的位置，所述故障类型包括绕击单相接地故障、绕击两相接地故障、绕击三相接地故障、反击单相接地故障、反击两相接地故障、反击三相接地故障。所述绕击单相接地故障的判断方法是有且只有某一相导线故障时刻工频电流波形具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某一相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前无任何脉冲；所述绕击两相接地故障的判断方法是有且只有某两相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某两相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都无任何脉冲；所述绕击三相接地故障的判断方法是三相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述三相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都无任何脉冲；所述反击单相接地故障的判断方法是有且只有某一相导线故障时刻工频电流波形具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某一相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前有与主波极性相反的脉冲；所述反击两相接地故障的判断方法是有且只有某两相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述有且只有某两相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都有与主波极性相反的脉冲；所述反击三相接地故障的判断方法是三相导线故障时刻工频电流波形都具有由正常负荷工频电流到增大的故障工频电流再归为零的特征，同时所述三相导线故障时刻行波电流波形的幅值处所在主波之前都有与主波极性相反的脉冲。
4.根据权利要求1一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法，步骤分析绕、反击绝缘损伤程度和恢复性能，其特征在于，基于所述故障时刻的雷电流幅值、所述故障位置、所述故障类型、距离所述故障位置最近监测点的故障相行波电流波形和行波电压波形、绝缘子损伤和绝缘恢复规律评估绕、反击绝缘损伤程度和恢复性能。
5.根据权利要求1一种基于雷击故障绝缘恢复特征的输电线路巡线策略方法，步骤给出巡线策略，其特征在于，绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为不用采取任何巡线措施；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为检修时更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为检修时更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为立即更换绝缘子；绕击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子。反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为不用采取任何巡线措施；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为检修时更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅰ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为检修时更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅱ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅰ，巡线策略为定期巡线时例行更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅱ，巡线策略为立即更换绝缘子；反击故障相绝缘子损伤程度等级为ⅲ级，且绝缘恢复性能等级为Ⅲ，巡线策略为立即更换绝缘子。
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