油田35kV输电线路故障定位系统应用研究

万虎锋 夏功 王宏伟

摘 要：主要介绍了油田35kV输电线路故障查找现状、故障监测装置的基本情况及SDL-7601型输电线路故障监测装置、SP2000输电线路分布式故障诊断系统在35kV华乔I回线、乔西线、大王线安装、试验情况等内容进行表述，得出在查找35kV线路故障点中适宜推广应用的结论。

关键词：故障监测装置 35kV输电线路 应用情况

引言：

近年来，因雷击、大风、外力破坏等引起的输电线路跳闸故障频繁发生，输电线路的每一次跳闸，除给系统带来冲击外，都会给绝缘子、导线等电力设施带来损坏而留下安全隐患，严重影响电网的安全稳定运行。实际生产运行中，输电线路故障跳闸原因复杂，影响因素众多，由于缺乏必要、有效的输电线路故障监测技术和手段，导致在发生故障后故障点查找困难。本文以油田35kV输电线路故障查找为背景，介绍了SDL-7601型输电线路故障监测装置、SP2000输电线路分布式故障诊断系统如何采用分布式安装、非接触式行波采集及分布式测距算法相结合的方式，实现对输电线路故障的智能监测和定位，为快速恢复故障及明确事故原因提供监测手段，有效提升了输电线路运行维护的管理水平。

1 油田35kV输电线路故障查找现状

油田35-110kV线路大部分处于山区，地理环境比较恶劣。目前油田电网110kV线路继电保护主要采用纵联差动保护、零序过流保护、三段式接地距离保护等方式，线路发生故障后可以第一时间通过故障录波、距离保护等参数反映出故障点距离，极大缩减了运维人员故障查找时间及处置效率，确保了线路安全运行。

相较于110kV电力线路，油田35kV电力系统继电保护主要采用线路重合闸保护、过电流保护、电流速断保护等方式，无法提供故障点的准确位置信息。目前，线路施工安装大队在35kV线路运行维护中，一旦接到线路故障跳闸的信息，就必须组织大量的人员、车辆对线路进行全覆盖的故障巡视。在雨雪天气、夜间等特殊时段，故障巡视存在很大的安全风险，同时也很难在短时间内找到故障点，延长了故障查找时间及处置效率。加之油田大部分35kV电力线路运行年代久远、接地装置老化锈蚀严重，在夏季汛期雷雨季节雷击跳闸频繁，给安全可靠供电带来严峻考驗。

2 输电线路故障监测系统简介

2.1 系统作用及原理

输电线路故障监测系统利用分布安装在输电线路导线上的监测终端，在高压侧采集线路故障时刻、故障点附近线路上的电流行波分量和电流工频分量，智能分析采集到的电流波形，明晰故障区间、确定故障点位置。

2.2 需求及目标

鉴于目前35kV线路故障发生后继电保护不能准确提供故障点位置的现状，油田急需一款能为运维人员准确提供故障点位置信息、故障类型的故障监测系统，提升35kV输电线路故障情况下的快速响应及应急处置能力，减少线路的故障处置时间及对油气生产的影响。

3 输电线路故障监测系统选择

3.1 SDL-7601型输电线路故障监测装置

SDL-7601型输电线路故障监测系统提出了一种采用分布式结构，非接触行波采集与分布式行波测距算法相结合的新方法，能够及时准确地测出故障距离，最大程度减少损失。

监测装置（终端）按一定距离分布安装于杆塔，在直流系统发生故障时，装置（终端）通过非接触式传感器接收行波数据并上传，主站接收各装置（终端）数据并根据分布式行波算法进行综合分析，实现故障的准确定位。并将故障结果发送至设定手机，也可通过WEB、客户端或手机查看测距结果。

SDL-7601型输电线路故障监测装置系统构成

系统由监测装置（终端）、中心站及用户系统三部分构成。

监测装置（终端）分布安装于输电线路铁塔上，按照位置及结构，主要由无线传感器单元、数据处理及存储单元、GPS时钟单元、GPRS通信单元、充放电管理及储能单元五部分组成。

中心站及用户系统接收并汇总各监测装置（终端）故障数据，对输电线路系统发生的各种故障进行分析，实现故障的准确定位;对分布式监测装置（终端）进行管理和运行状态监测，并提供结果发布、故障查询、数据统计、存储等应用层数据供用户使用。

3.2 SP2000输电线路分布式故障诊断系统

系统按照分层分布式体系设计，由现场监测终端、数据中心和工作站三部分组成。监测终端分布安装于输电线路导线上，监测输电线路故障发生时刻的暂态和稳态故障信号，以APN/GPRS无线方式发送回后台数据中心;数据中心综合分析后定位故障点位置及故障原因，诊断结果以短信方式发送给用户，用户也可以通过Internet网络查询诊断结果。

监测终端：分布安装于输电线路的导线上，监测输电线路故障发生时刻的故障行波电流与工频故障电流，采集、分析信号并上传到数据中心。

数据中心：通过4G/APN与现场终端通信，接受上传的监测信息并下传控制信息。数据中心对上传的故障信息进行诊断分析。

工作站：系统人机交互的窗口。主要完成监测系统的建立设置、监测信息的查询、诊断结果的查询和故障分析报表，以及对现场终端的控制设置。

4 输电线路故障监测装置在35kV线路中的应用情况

4.1 SDL-7601型输电线路故障监测装置在35kV华乔I回、乔西线安装、测试情况

4.1.1 2017年9月份，在35kV华乔I回、乔西线两侧终端塔上分别安装了4台SDL-7601型输电线路故障监测装置。

在华乔I回、乔西线设备安装完毕后，首先对设备运行情况进行了测试;以35kV华乔I回为例，测试情况显示线路送电过程有明显的冲击，因此线路两端的两台设备均已经启动录波，证明两台设备运行正常。

4.1.2 SDL-7601型输电线路故障监测装置在35kV华乔I回单相接地故障下测试情况

9月18日，在35kV华乔I回线路两侧故障监测系统安装调试完毕后，大队申请35kV华乔I回停电，在#57杆制造了单相接地故障，随后申请线路送电，对SDL-7601型输电线路故障监测装置进行了测试。

测试结果为无法测算出故障发生点的距离。原因为：SDL-7601型输电线路故障监测装置的测距原理是线路在正常运行中突然发生故障，产生很大的电压、电流冲击或波动，因此故障点通过波形向两侧的监测装置（终端）传输，通过监测装置（终端）上的GPS时钟采集两侧故障点传输时间差，结合线路长度、杆塔档距等信息，从而测算出故障点的具体位置。

由于35kV华乔I回线先人为造成接地、再送电，导致送电后故障点几乎无冲击，电流变化非常小，因此该实验无法正常测量故障点距离。若是想进一步确认SDL-7601型输电线路故障监测装置的测距能力，可以带电做线路接地故障，或者等后期线路运行时真正发生故障后再进行监测，这样可以保证故障点有明显的冲击，电流有明显的变化。

4.2 SP2000输电线路分布式故障诊断系统在35kV大王线安装、测试情况

2021年3月份，在35kV大王线两侧终端塔上分别安装了2套SX-TMU/35型输电线路分布式故障监测装置。4月1日，在35kV大王线两侧故障监测系统安装调试完毕后，大队申请35kV大王线停电，在#45杆制造了单相接地故障，随后申请线路送电，对SX-TMU/35型输电线路分布式故障监测装置进行了测试。

测试方法为先申请线路停电，解开#45/J1桿A相引流线，选一小段绝缘导线剥开一侧铝线，用并沟线夹与原引流线一侧连接，在地面用角铁制作人为接地点，随后申请线路送电，用绝缘绳逐渐将绝缘导线另一侧拉至接地点，制造线路运行过程中突发单相接地故障。单相接地测试开始后，监测终端采集故障电压、电流变化情况，并经平台数据服务中心计算，随即向运维人员手机发来短信，准确告知了故障情况及接地点位置，证明该监测系统可靠性较高。

5 推广应用前景

综合分析，建议使用武汉三相电力科技有限公司SP2000输电线路分布式故障诊断系统。建议选取近年来故障高发的35kV线路进行试点安装，测试故障诊断系统的灵敏性、可靠性，后期跟进试运行情况再在全大队范围内的35kV线路上进行安装。

当35kV线路发生故障后，能够直观指出故障位置（指出故障发生在哪条线路、杆塔、距离，或者直接以地图方式显示），得到故障位置信息后，再去查找具体故障点，不再盲目巡线定位，可大幅度缩短故障修复时间，提高效率。因此综合来看，输电线路故障监测装置在查找35kV线路故障时可以快速准确定位，对于快速修复故障、恢复正常供电，保障线路正常运行有十分重要的意义。