输电线路雷击故障定位与辨识

输电线路雷击故障定位与辨识输电线路雷击监测雷电监测包括雷电定位、雷电预警、雷击故障定位与辨识、雷击闪络路径监测、雷电流参数测量、雷击观测等。本次我们主要讲雷击故障定位与辨识。雷击故障是输电线路跳闸的重要原因，分布式电网故障辩识系统可实现35kV及以上各电压等级的电力线路的雷击故障监测与辨识，主要包括：①准确鉴别是否为雷击跳闸；②明确识别绕击或反击的故障性质；③精确定位输电线路故障点。分布式测量原理是指在输电线路上每隔20～30公里安装一组监测终端，把输电线路分成若干段，当输电线路发生故障时，可以就近监测暂态行波电流，完整反映出行波电流的电磁暂态特征，最终根据电磁暂态特征进行输电线路故障原因的识别。输电线路雷击监测1.技术原理当发生雷击跳闸故障时，雷击引起的雷电行波会沿着输电线路导线传播，分布安装在输电线路导线上的现场监测装置将会捕获故障电流行波和故障后引起的工频故障电流（如下图所示）。每个现场终端配置有GPS时钟，还可以对故障行波发生的时间准确标定。系统基于捕捉的行波信号、工频信号和发生时间进行故障辨识和故障点精确定位。分布式电网故障辨识系统原理示意图系统捕获的雷电行波波形输电线路雷击监测雷击故障辨识技术可以辨识雷击的类型，即绕击还是反击。该技术立足高精度行波采样设备，挖掘雷击故障相电流波形的原始特征，提出基于行波特征的输电线路雷电反击与绕击识别方法。反击故障时，雷击塔顶致使绝缘子串闪络前，雷电流先流过架空地线，会在输电线路各相上感应出一个与雷电流极性相反的脉冲。闪络后，雷电流流过故障相，且非故障相上继续受到雷电流的感应作用。因此，故障相暂态电流波形包含闪络时刻前感应出的反极性脉冲、闪络时刻后的雷电流前行波，非故障相暂态电流波形仅包含与雷电流极性相反的感应电流。相比之下，绕击时故障相暂态电流为闪络前流过故障相的雷电流，闪络后流过经故障点杆塔入地的那部分雷电流，这两者极性相同，叠加后不会出现反极性脉冲。输电线路雷击监测通过细致的理论分析，发现了区分绕击与反击的极易被忽略的特征，即反击致使绝缘子串闪络前，雷电流先流过架空地线，在故障相线路上会感应出一个反极性的脉冲。具体的识别方法如下：1)

当输电线路发生雷击故障时，线路上观测点处高速采集设备启动，采样率为10MHz、采样时间为400µs，记录各相线路电流暂态波形；2)

比较同一观测点各相暂态电流幅值，幅值大的为故障相；3)

分析故障相电流行波特征，幅值最大、到达时间较早的脉冲为雷电流前行波；4)

观察故障相前行波之前（数微秒内）的波形特征，是否有与前行波极性相反、幅值较小（小于前行波幅值的1/3）的脉冲：若有，判断为反击；若无，判断为绕击。利用EMTP进一步全面计算绕击与反击的情形，通过改变雷电流大小及观测点位置，在不同相闪络、多相闪络情况下，观察故障相电流行波的暂态特征，典型仿真波形如下图所示。输电线路雷击监测(a)绕击波形(b)反击波形（a）绕击波形(b)反击波形典型故障相电流行波实测波形如下图所示：典型故障相行波波形输电线路雷击监测分布式电网故障辨识系统实现了对雷击故障性质的高效监测及辨识，主要功能及特点如下：1)

能够智能辨识线路跳闸故障是雷击故障还是非雷击故障，识别雷击跳闸故障是绕击还是反击故障，并且能对各种故障作出精确定位；2)

可同时实现输电线路的分布式故障定位，提升长输电线路、电缆与架空混合线路以及复杂山区线路对故障精确定位的要求；3)

监测效率高，每个安装点的监测范围可达20~30公里；4)

现场监测终端可靠性高。2.系统特点输电线路雷击监测3.使用说明1)

监测终端在安装之前，应进行相关的调试，保证所有监测终端完好。调试工作由设备厂家联合电科院共同完成。2)

监测终端装置（A/B/C相各装一套）可带电安装，安装时将两个半圆形的取电铁芯与终端装置用安装附件环住导线合拢固定即可。终端装置的外观图及内部结构如下图所示。