架空输电线路的故障类型判定方法与流程

本发明涉及电力传输领域，具体而言，涉及一种架空输电线路的故障类型判定方法。

背景技术：

在相关技术中，故障录波技术是以故障录波器为设备载体的。故障录波器是一种能自动记录线路故障前和故障过程中的电流、电压等变化的波形、时间和断路器动作情况的装置。通过所记录的有关波形，能较准确分析和确定故障类型，并计算出故障点的大致范围(距离数)，为故障查巡、分析及判别故障、恢复正常供电提供重要依据。

故障录波器已在电网中得到了广泛应用，它不仅能将故障时的录波数据保存在存储器中，而且还可通过微机故障录波器的通信接口，将记录的故障录波数据远传至调度部门，通过专用分析软件对故障情况进行认真分析，为调度部门及时分析处理事故、线路运行维护部门查找和消除事故等提供科学依据。

在相关技术中，在故障判别方面有人工判别、基于行波定位的分布式故障诊断系统判别等方式和技术。

人工判别故障类型，是传统的故障判别方式。这种方式虽然是最可靠，但需要运维人员到故障现场进行勘察分析，费时费力，效率较低，且相当程度上依赖于一线运维人员的技术经验，因此需要寻求更高效的技术方法。

基于行波的分布式故障诊断系统故障判别技术，是故障判别领域的一种新型技术，这种方式通过故障点行波速率，精确定位故障位置，并根据波形初步判断故障类型，大大提升了故障判别效率，但该方法需要采购相应的硬件设备，当安装设备的线路增多时，在主网大范围进行推广应用时成本较高，且后续需要进行相关设备维护，增加了运维成本。

针对相关技术中，架空输电线路发生故障后传统人工现场查线模式无法在第一时间预判故障类型，效率低下，而加装专用的线路故障辨识系统的方法又增加了设备采购及运维成本，从而出现提升效率与降低成本矛盾不可调和问题，目前还没有有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种架空输电线路的故障类型判定方法，以至少解决故障后传统人工现场查线模式无法在第一时间预判故障类型，效率低下，而加装专用的线路故障辨识系统的方法又增加了设备采购及运维成本，从而出现提升效率与降低成本矛盾不可调和的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种架空输电线路的故障类型判定方法，包括：获取架空输电线路发生故障时电信号的故障波形；调用预先存储的对应关系，其中，所述对应关系为所述故障波形与故障类型的对应关系；依据所述对应关系确定所述故障波形对应的故障类型。

可选地，依据所述对应关系确定所述故障波形对应的故障类型，包括：依据所述对应关系和所述故障波形中携带的以下至少之一信息,确定所述故障波形对应的故障类型：故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔，再次续流短路情况，所述故障波形存在的毛刺情况，电压和/或电流波形平滑情况。

可选地，获取架空输电线路发生故障时电信号的故障波形，包括：通过故障录波器获取所述故障波形。

可选地，依据所述对应关系确定所述故障波形对应的故障类型，包括：依据所述对应关系和所述架空输电线路所在地区的环境信息,确定所述故障波形对应的故障类型。

可选地，所述环境信息包括以下之一：所述地区的天气情况，所述地区的地形地貌，所述地区的雷电情况。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第一故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔大于是10毫秒，存在再次续流短路情况，波形边缘存在毛刺，波形边缘不平滑。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第二故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔小于5毫秒，不存在再次续流短路情况，波形为规则的正弦波。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第三故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔大于50毫秒，不存在再次续流短路情况，波形不规则，波形不呈现正弦波形。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第四故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔小于5毫秒，不存在再次续流短路情况，波形规则，电压波形的第一个半波存在毛刺。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第五故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻小于5毫秒，不存在再次续流短路情况，电流和电压波形不规则，呈现非正弦状态，波形边缘存在毛刺。

在本发明实施例中，获取架空输电线路发生故障时电信号的故障波形；调用预先存储的对应关系，其中，所述对应关系为所述故障波形与故障类型的对应关系；依据所述对应关系确定所述故障波形对应的故障类型，通过上述技术方案，实现了依据故障波形第一时间有效且地低成本地判断发生故障的原因，便于工程师后续修复该故障，进而解决了故障后传统人工现场查线模式无法在第一时间预判故障类型，效率低下，而加装专用的线路故障辨识系统的方法又增加了设备采购及运维成本，从而出现提升效率与降低成本矛盾不可调和的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种架空输电线路的故障类型判定方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第一故障波形图；

图3是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第二故障波形图；

图4是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第三故障波形图；

图5是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第四故障波形图；

图6是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第五故障波形图；

图7是根据本发明优选实施例中的雷击绕击的故障波形图；

图8是根据本发明优选实施例中的雷击反击的故障波形图；

图9是根据本发明优选实施例中的鸟害故障的故障波形图；

图10是根据本发明优选实施例中的风偏故障的故障波形图；

图11是根据本发明优选实施例中的冰害故障的故障波形图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种架空输电线路的故障类型判定方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

需要补充的是，本申请文件中记载的技术方案，可以应用于架空输电线路的故障类型判定过程中，通过故障波形的波形情况来确定引起架空输电线路故障的原因，是雷击，冰害，风害等等，也称为故障类型，当然，本申请文件中的技术方案不局限于上述应用场景。

图1是根据本发明实施例的一种架空输电线路的故障类型判定方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S102，获取架空输电线路发生故障时电信号的故障波形；

步骤S104，调用预先存储的对应关系，其中，该对应关系为该故障波形与故障类型的对应关系；

步骤S106，依据该对应关系确定该故障波形对应的故障类型。

可选地，依据该对应关系和该故障波形中携带的以下至少之一信息,确定该故障波形对应的故障类型：故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔，再次续流短路情况，该故障波形存在的毛刺情况，电压和/或电流波形平滑情况。

可选地，通过故障录波器获取该故障波形。

可选地，依据该对应关系和该架空输电线路所在地区的环境信息,确定该故障波形对应的故障类型。

可选地，该环境信息包括以下之一：该地区的天气情况，该地区的地形地貌，该地区的雷电情况。

以下记载有各个故障类型对应的故障波形具有的特征，需要说明的是，每种故障类型的故障波形不一定要完全符合以下特征，可能在判断时会存在些微差异。具体在实际应用时，以下的第一故障类型可以是异物短路故障或机械碰线故障；第二故障类型可以是雷击故障；第三故障类型可以是鸟害故障，第四故障类型可以是风害故障，第五故障类型可以是冰害故障。在进行判断过程时，可以结合发生故障的地点的天气状况，例如在确定故障类型时在雷击故障与风害之间徘徊，可以结合当地的雷雨天气，确定故障类型为雷击故障。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第一故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔大于10毫秒，存在再次续流短路情况，波形边缘存在毛刺，波形边缘不平滑。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第二故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔小于5毫秒，不存在再次续流短路情况，波形为规则的正弦波。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第三故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔大于50毫秒，不存在再次续流短路情况，波形不规则，波形不呈现正弦波形。需要补充的是，波形规则不规则即波形是否规律的意思。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第四故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻的时间间隔小于5毫秒，不存在再次续流短路情况，波形规则，电压波形的第一个半波存在毛刺。

可选地，每个故障类型对应的故障波形包括以下特征：第五故障类型对应的故障波形具有以下特征：从故障记录时刻到绝缘击穿时刻小于5毫秒，不存在再次续流短路情况，电流和电压波形不规则，呈现非正弦状态，波形边缘存在毛刺。

以下结合本发明优选实施例进行详细说明。

本发明优选实施例中提出一种基于故障电流波形的故障类型判别方法。通过对照同一类型的故障电流波头、陡度、波长时间、相别等因素，针对架空输电线路雷击、外力(异物短路和机械碰线)、鸟害、风害、冰害污闪等故障，总结故障电流的规律性，从而通过故障录波图以及典型故障电流图谱，在故障后第一时间进行故障类型预判，并结合故障信息，包括故障区段天气情况、地形地貌、雷电监测系统等信息，进行综合判断。

本发明优选实施例中记载的方法快速判定完整的技术方案如下：

首先，对故障电流特征进行观察，包括波头、故障起始时间、波形规则度、几相故障、是否有后续二次短路现象出现，然后依据如下结论进行快速判定：

1、外力故障与故障录波波形对应关系(外力故障如汽车碰线)

(1)一般从故障记录时刻到绝缘击穿时刻，相隔几十到数百毫秒，反映出故障击穿是逐渐积累的过程，很少有瞬时性击穿。

(2)故障经常会有再次续流短路情况，可能与吊车反复碰线或者异物间歇性搭接导线有关系。

(3)电流电压波形有时会存在毛刺，不太光滑，突变明显，可能与金属性接触电阻瞬变有关。

(4)短路类型经常是单相接地和两相间短路两种形式，间或会有两相接地，若有相间短路，则异物搭接故障可能性较大。

2、雷击故障与故障录波波形对应关系

(1)一般从故障记录时刻到绝缘击穿时刻，相隔时间很短甚至在故障开始之初即形成绝缘击穿，反映出雷击电流下，故障击穿多为瞬时性击穿，在某些情况下，雷电流可能达数百千安，如此大的雷电流可以瞬时将绝缘击穿形成闪络。

(2)故障很少有再次续流短路情况，雷电流波形大多为规则的正弦波，故障发生时电流会发生突变，幅值一般为15-28kA，故障波形整齐稳定(正弦波)。

(3)短路类型经常是单相接地，有时会发生两相和三相接地故障，但较少发生相间短路。

3、鸟害故障与故障录波波形对应关系

(1)从故障记录时刻到绝缘击穿时刻，相隔时间较长，反映出故障击穿是逐渐积累的过程，较少有瞬时性击穿，如果是鸟粪直接滴落在绝缘子上，则可能瞬时击穿。

(2)故障较少出现再次续流短路情况，故障发生时电流会发生突变，幅值一般为15-28kA，故障波形整齐稳定(正弦波)。

(3)电流电压波形不规则，不呈现正弦波形。

(4)短路类型经常是单相接地，很少出现两相接地、三相接地或是相间短路情况。

4、风偏故障与故障录波波形对应关系

(1)从故障记录时刻到绝缘击穿时刻，相隔时间较短，故障电流较小。

(2)故障较少出现再次续流短路情况，电流电压波形比较规则，电压第一个半波存在毛刺，零序电压在故障恢复后有小幅震荡，带有“尾巴”。

(3)短路类型经常是单相接地形式，有时会有两相间短路两种形式。

5、冰害故障与故障录波波形对应关系

(1)从故障记录时刻到绝缘击穿时刻，相隔时间较短，故障电流较小。

(2)故障较少出现再次续流短路情况，电流电压波形不规则，有时呈现出非正弦波状态。

(3)短路类型经常是单相接地形式，有时会有两相间短路等形式。

上述是各个故障类型的文字记载，以下结合具体波形图对本申请文件中的技术方案进行说明。

图2是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第一故障波形图，如图2所示，该架空输电线路中的电压等级是110kV，该故障波形具有以下特点：1，绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔约为60毫秒，时间较长；2，出现再次续流接地情况。

图3是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第二故障波形图，如图3所示，该架空输电线路中的电压等级是220kV，该故障波形具有以下特点：1，绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔约为120毫秒，时间较长；2，出现再次续流接地情况；3，波形边缘存在毛刺现象，不平滑。

图4是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第三故障波形图，如图4所示，该架空输电线路中的电压等级是110kV，该故障波形具有以下特点：1.绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔约为40毫秒，时间较长。2.出现再次续流接地情况。

图5是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第四故障波形图，如图5所示，该架空输电线路中的电压等级是220kV，该故障波形具有以下特点：1.绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔约为100毫秒，时间较长。2.波形边缘存在毛刺现象，不平滑。

图6是根据本发明优选实施例中的外力故障碰线的第五故障波形图，如图6所示，该架空输电线路中的电压等级是220kV，该故障波形具有以下特点：1.绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔约为100毫秒，时间较长。2.波形边缘不平滑。

图7是根据本发明优选实施例中的雷击绕击的故障波形图，如图7所示，该架空输电线路中的电压等级是220kV，该故障波形具有以下特点：1.绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔为零，即故障录播开始零时刻即发生绝缘击穿。2.波形边缘平滑，为规则正弦波。3.无再次续流短路现象。

图8是根据本发明优选实施例中的雷击反击的故障波形图，如图8所示，该架空输电线路中的电压等级是220kV，该故障波形具有以下特点1.绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔约为30毫秒，即故障录播开始不就即发生绝缘击穿。2.波形边缘平滑，为规则正弦波。3.无再次续流短路现象。

图9是根据本发明优选实施例中的鸟害故障的故障波形图，如图9所示，该架空输电线路中的电压等级是220kV，该故障波形具有以下特点：1.绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔约为100毫秒，间隔时间较长。2.电压波形凌乱，极不规则。3.无再次续流短路现象。

图10是根据本发明优选实施例中的风偏故障的故障波形图，如图10所示，该架空输电线路中的电压等级是220kV，该故障波形具有以下特点：1.绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔为零，即故障录播开始零时刻即发生绝缘击穿。2.电压波形边缘平滑，为规则正弦波，第一个半波存在毛刺。3.无再次续流短路现象。

图11是根据本发明优选实施例中的冰害故障的故障波形图，如图11所示，该架空输电线路中的电压等级是220kV，该故障波形具有以下特点：1.绝缘击穿时刻距故障录波开始时刻间隔为零，即故障录播开始零时刻即发生绝缘击穿。2.电压波形凌乱，极不规则，边缘存在毛刺。3.无再次续流短路现象。

本发明优选实施例中提出了一种既能提升效率、又能降低成本的新的故障类型预判方式。运维人员不需要进行现场勘查就能大致了解故障情况，通过对故障波形的判断，能大致判定故障类型，从而为故障抢修运维工作带来便利，提高了效率。另外，本发明只需要现成的故障波形数据，不需额外采购专用设备，也无需后期运维，省去了采购成本和运维成本，工作人员经过培训后，即可掌握该方法，因为几乎无成本，因此可以大规模应用推广。运维人员掌握了快速判定技巧后，通过实践进行修正和改进，将有可能对技术开展进一步完善工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。