摘要:變電站大型電力設備的可靠性水平對于保證電網的安全運行和提高供電質量極為重要, 當設備發(fā)生故障導致大面積停電時會造成巨大的經濟損失和社會影響。因此，對其采用在線巡視檢測就是為了及時找出電力線路存在的隱患故障，便于電力維修人員第一時間進行處理對在線監(jiān)測的相關技術以及故障精確定位方案流程進行細致化分析，以此達到提升電力線路運行水平的目的。

關鍵詞：安全運行；故障精確定位；電力線路

迄今為止電力線路采用的技術手段主要是電力線路的在線監(jiān)測以及故障精確定位，這兩種技術手段是智能電力線路發(fā)的技術基礎。其中電力線路的在線監(jiān)測是找出電力線路運行中的隱患故障， 并對該隱患進行及時處理； 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，然后進行故障恢復處理， 進而不影響居民的正常用電。然而， 在實際的電力線路運行中，其在線巡視監(jiān)測和故障精確定位還有一些細節(jié)方面沒有處理好， 需要進一步進行改善。

1、電力線路在線巡視監(jiān)測

在電力線路在線巡視監(jiān)測之前， 電力線路檢查工作主要是運行電力線路維修人員對其進行定期巡視，這種方式雖然可以發(fā)現電力線路設備中存在的隱患， 但礙于本身的局限性， 缺乏對特殊環(huán)境和氣候的檢測， 不能做到準確的電力線路故障精確定位。如今， 電力線路在線監(jiān)測系統應用而生， 其采用無線傳輸方式，對輸電線路環(huán)境通道環(huán)境、 風速、 風向、 覆冰、 弧垂、 舞動、 絕緣子污穢、 等參數進行實時監(jiān)測， 提供線路異常狀況的預警， 通過對線路各有效參數的監(jiān)測 。

2、配電線路故障在線監(jiān)測系統

配電線路故障在線監(jiān)測系統的KA2003-ZDL智能終端，可安裝在架空的輸配電線路上及城網的地埋電纜 （適用電壓等級： 6~35 kV ），用于在線監(jiān)測電力線路運行及故障情況，是一套具有遠程傳輸能力的可分布監(jiān)控， 集中管理， 即時通知型的智能化故障管理系統。在系統中， 故障檢測系統可以實時監(jiān)測線路運行情況， 在電力線路出現短路故障、 接地故障、過流、 停送電等情況下， 將采集的特征數據傳送到主控制室。主控制室診斷系統發(fā)信息給相關管理人員，維護值班人員手機， 并在計算機上顯示故障位置 。

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制雷達系統以及斷路器斷開或重合時產生的暫態(tài)信號等來間接判定故障點的位置 。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。單端測距法有兩種情況。一是直接利用故障產生的電壓或電流行波進行測距 。 輸電線路發(fā)生故障后，故障點將產生沿線路運動的電壓和電流行波，由于波阻抗不連續(xù)，行波在測量端母線和故障點發(fā)生反射。通過測定初始行波和其在故障點的反射行波到達測量端母線的時間差來進行故障測距。二是采用脈沖電流法， 向待測輸電線路的故障相注入脈沖電流，脈沖信號遇到阻抗不匹配點即故障點 ( 短路點、斷線點、接地點等 ) 時會發(fā)生突變。通過安裝在線路測量端的電流互感器采集故障點反射的電流行波信號，根據發(fā)射脈沖與反射脈沖的往返時間差和脈沖信號在線路中的傳播速度便可計算出故障點與測量點的距離。雙端測距法：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距裝置記錄行波到達母線端的初始時刻進行測距 。 單端測距方法在原理上無法保證不存在測距誤差 [16-18] ，雙端測距方法既有較高的測距精度，又有很高的測距可靠度，且不受過渡電阻和線路兩端系統綜合阻抗的影響，在原理上可實現完全準確的故障定位 。目前的故障定位技術有紅外測溫定位法、高頻感應法等多種。 已經研制出由 GPS 傳送的絕緣子位置信息可結合天氣預報提供絕緣子故障判據及疊加在監(jiān)控中心的 GIS 系統上。系統用 Map Engine ，在電子地圖上指示故障的準確方位，指導維修。

4、監(jiān)測系統整體方案設計

目前 ,國內外推出了大量針對單一設備的在線監(jiān)測裝置 。為了開發(fā)集成監(jiān)測系統 ,本文對各電力設備的待監(jiān)測信號進行了分類 。對變壓器 、GIS 和電力電纜等電力設備的局部放電等絕緣參量進行在線監(jiān)測時 ,需要較高的采樣率來采集絕緣狀態(tài)信號,因此這些設備可采用高速數據采集卡 PXI-5112 和高速示波器 TDS2014 采集模擬信號。高頻信號通過電纜傳輸給信號調理單元 ,設備與信號調理板卡一一對應 ,最后由PXI 測控單元的 PXI- 6508數字 IO 卡配合軟件實現板卡類型識別及循檢設備的切換 ,進而實現檢測設備的即插即用。通過對電纜絕緣電阻以及其他電力設備泄漏電流值的在線監(jiān)測 ,由于對傳感器耦合的直流信號、 交流工頻信號或非電量信號的采集不需要較高采樣率, 故這些設備可采用嵌入式前置智能節(jié)點采集 。嵌入式智能單元在現場就地進行 A /D 轉換并進行數據處理 ,最后通過 RS- 485 總線接入 PXI 測控機箱中的 PXI- 8440多串口卡,并通過串行通訊實現數據上傳。

5、電力時間同步在線監(jiān)測系統

5.1 系統設計原則

針對電力時間同步系統的現狀及其缺乏監(jiān)測系統等問題， 結合同步在線監(jiān)測技術的分析結果，設計了一套適用于電力時間同步系統的在線監(jiān)測系統，實現對同步信號運行質量的實時在線監(jiān)測。

該系統設計時遵循以下原則 ：

（1）系統設計是基于開放系統標準，是一套系統完整、性能可靠、技術成熟、功能完善并相對獨立的系統。

（2）系統功能應包括數據的自動采集、遠傳、合理性檢查、存儲、統計、分析處理、 系統自診斷等功能。

（3）系統應具有靈活的配置性，良好的擴展性、開放性，良好的人機界面，并且能夠適應未來發(fā)展需求的擴充升級。

（4）系統的部署可以充分利用現有資源，節(jié)約投資成本，使經濟利益最大化。

5.2同步監(jiān)測過程

時間同步監(jiān)測系統的具體監(jiān)測過程如下：

（1） TMU 接收北斗 /GPS 衛(wèi)星信號時產生時間基準。

（2） 接收并解析站端時鐘系統 IRIG-B 碼信號， 計算時間偏差。 其中 IRIG-B 碼信號的測量值包含變電站名、 測設備名、 被測信號類型、測量精度、 當前測量時間、 被測信號連接電纜的時延、 被測信號超限與否等信息。

（3） 站內擴展時鐘通過空接點向測控設備發(fā)送遙信控制脈沖。 測控設備接收到站內擴展時鐘的遙信控制脈沖后產生變位 [10] ， 由儀表的事件順序記錄（ sequence of event ， SOE ）功能記錄后將相應的報文發(fā)送至 TMU 。 TMU 比較站內擴展時鐘發(fā)送遙信控制脈沖的時刻與測控設備產生變位時刻從而獲取其時間差。

（4） TMU 將獲得的時間偏差發(fā)送至交換機。子站交換機將 TMU 上傳信息發(fā)送至數據網， 由中心站的交換機進行接收并發(fā)送至服務器 [11] 。 服務器上的時間同步監(jiān)測系統接收 TMU 的上傳信息， 對其進行分析運算， 進行數據存儲、 圖形化顯示、告警顯示等操作， 形成對時間同步系統、 被授時設備時間狀態(tài)的監(jiān)測。

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

6.結語

綜上所述， 目前電力線路采用的技術手段主要是故障精確定位以及電力線路的在線監(jiān)測，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)測是找出電力線路運行中的隱患故障， 并對該隱患進行及時處理， 才能真正落實和完善電力線路的發(fā)展，進而為電力行業(yè)的長久穩(wěn)定發(fā)展奠定好堅實基礎。