配网行波故障定位装置分布式在线测量技术

今天江苏宇拓电力科技来跟大家聊一聊配网行波故障定位装置分布式在线测量技术。

6千伏至20千伏配网架空线路结构复杂、分支众多，线路发生短路或接地故障时，故障点会瞬时激发频率在10千赫兹至1兆赫兹之间的高频暂态行波信号，该信号沿导线以接近光速的速度向两侧传播。传统故障定位依赖人工巡线或故障指示器，存在响应慢、精度低的问题，尤其在山区、丘陵等复杂地形中效率更为低下。江苏宇拓电力科技有限公司研制的YT/XJ-001型配网行波故障预警与定位装置采用分布式行波在线测量技术，通过在架空导线上部署多个监测终端，利用行波信号经过相邻终端的时间差计算故障位置，定位精度达到90米以内。

该装置在架构上分为现场监测终端、数据中心和客户端三个层级。现场监测终端直接固定在架空导线上，采用一体化工业结构设计，将采集模块、通信模块和电源模块高度集成，无需额外增设汇集单元。终端内嵌罗氏线圈传感器，实时采集线路的行波电流、工频电流和工频电压波形数据，行波电流测量范围覆盖1至500安培，故障电流测量范围达到0至600安培。采集数据经4G/5G无线通信上传至数据中心，由后台系统进行综合分析诊断，运维人员通过短信告警或电脑WEB端即可获取故障定位结果，整个流程无需人工现场排查。

在故障精确定位方面，YT/XJ-001采用双端测距原理，通过比较故障行波到达相邻两个监测终端的时间差，结合行波在线路上的传播速度，精确计算故障点距各终端的距离。该原理不受中性点接地方式影响，对中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地等各类接地条件下的配网线路均适用，尤其在高阻接地场景中仍能保持较高的定位可靠性，故障区间定位可靠性不低于99%。装置配置遵循一线一案原则：主线首末端各安装一套，长度超过5公里的主线按约5公里间隔增加配置，长支线首末端各一套，短支线首端一套，线路重要负荷节点适当增加配置数量。在变电站每条馈线出口，于1号至2号杆塔处的架空导线上各安装一套终端，三台设备即可协同实现分布式接地选线功能。

分布式接地选线是该装置的另一项核心能力。传统小电流接地选线方法包括零序电流方向法、首半波法、暂态零序功率方向法等，在复杂配网环境中容易发生误判，且人工拉路试错法会造成非故障线路不必要的短时停电。YT/XJ-001基于各出线首端采集的工频电流和行波电流，综合运用暂态零序比较法和行波极性法进行多算法交叉研判，选线准确率达到98%以上，从根本上避免了非故障线路的短时停电损失。

绝缘隐患监测是YT/XJ-001区别于传统故障指示器的显著特征。树障、鸟害等是配网架空线路最常见的绝缘隐患，它们引起的瞬时性接地故障往往持续时间极短，传统保护装置难以捕获。YT/XJ-001终端能够准确采集这些瞬时放电数据，通过大数据自学习算法自动辨识隐患放电类型，准确定位故障位置并将历史数据长期存储，绝缘隐患监测准确率达到99%。运维人员可据此在隐患发展为永久性故障前实施针对性消缺，实现从被动抢修到主动防御的运维模式转变。

在雷击故障辨识方面，雷击线路产生的行波信号与短路故障行波在波形特征和频谱分布上存在显著差异：雷击行波通常表现为单极性脉冲，上升沿陡峭，高频分量丰富；而短路故障行波多为准周期性振荡波形。YT/XJ-001通过对行波波形的形态特征提取和频谱分析，有效区分雷击与非雷击故障，雷击故障辨识准确率超过90%，为线路防雷改造提供了可靠的数据依据。

装置支持带电安装和停电安装两种施工方式，一体化结构设计使其可直接固定在架空导线上，无需对变电站原有一次设备和二次设备进行任何改造，大幅降低了现场施工难度和停电协调成本。这一特性对于供电可靠性要求较高的城区线路和停电窗口期紧张的变电站尤为重要。

截至2023年12月31日，该系列产品累计执行故障精确定位3027次，巡线反馈准确2805次，精确定位准确率92.7%；累计监测缺陷预警335次，现场反馈准确306次，缺陷预警成功率91.3%，为电网公司节约停电时间数千小时。在宁夏地区的典型应用中，2023年对23条高跳闸率线路进行故障精确定位提升服务，共监测故障112次，其中接地故障45次、短路故障67次，综合准确率90.24%。宁夏配网地形复杂，涵盖山地、丘陵、沿海及易受台风影响的区域，山区线路较长且存在独立片区的20千伏线路，这一复杂环境下的稳定运行验证了YT/XJ-001在多种地形条件和气象环境中的适应能力和工程实用价值。

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