产品与服务
10kV架空线路分布式缺陷检测及定位装置
配网架空线路及沿线设备故障预警（缺陷检测）及定位技术
一、 技术背景
我国大城市的配电网络中安装有大量的架空线路。作为电网的直接拥有者 和经营管理者，电力公司一直以来在持续地努力，满足用户对高供电可靠性、高 质量的要求和期待。 目前，电网公司相继引进多种国内外成熟的先进工具用于 架空线路的运维工作中（例如：红外、紫外、超声（成像）），取得了一定的成效。 目前，就配网的整体运行情况而言，如何进一步提高架空线路的安全可靠运行水 平是当前电网企业发展成为 “国际先进电网运行商” 道路上亟待排除的主要障 碍之一。
配网架空线路及沿线设备常年暴露在室外，易受天气影响，导致其故障率常 年居高不下。据统计，配网架空线路及沿线设备故障中，绝缘故障在其中占绝大 多数。局部放电作为绝缘故障的早期表征已经被证明是一种有效的故障预警方式， 电力系统电力设备绝缘状态评估领域得到了大量的应用。对于架空线路而言，以 局部放电缺陷位置为依据可将其分为线路局部放电缺陷和沿线设备局部放电缺 陷，常见的线路局部放电缺陷主要包括树害、异物等，常见的沿线设备局部放电 缺陷主要包括设备表面污损（绝缘子、避雷器、断路器等）、鸟害、变压器内部 放电、分线开关内部放电等。因此，开展架空线路及沿线设备中的局部放电缺陷 检测能够有效避免可能出现的绝缘故障。
目前，电网公司利用国内外研制的红外、紫外和超声检测仪器对架空线路开展了大量的测试，但实际应用表明，这些技术的应用效果并不理想。主要有以下原因：
1、红外检测设备能够检测出整体老化或发热的设备，对于局部缺陷，灵敏度太低，基本无效。
2、紫外检测设备易受外界干扰，价格昂贵，且对设备内部放电灵敏度很低，很难在配网推广使用。
3、超声检测设备对沿面放电、树害等设备外部放电有效性好，但基本无法检测到沿线设备的内部放电。
4、最重要的是，红外、紫外和超声检测均为单点检测方式，有效检测范围只有几十米，对于体量庞大、环境复杂的的配网架空线路，这些检测方式效率低下，很难实现覆盖性检测。
根据架空线路及沿线设备中绝缘状态检测的迫切需求和技术缺点，我们提出了一种能够实现大尺度下（10km 范围内）架空线路及沿线设备的局部放电检测及定位技术。
二、 产品简介
1、原理概述（检测原理和定位原理）
当架空线路或沿线设备中出现局部放电现象时，局部放电信号会以脉冲电流行波的方式沿着架空线线路向两端传播，如下图 1 所示，因此，通过安装在架空线路上的高频电流互感器（如图 2 所示）就能够实现远端情况下的线路局部放电检测。通过在架空线路两端安装高频电流互感器就能实现局部放电缺陷定位，如下图 3 所示。
图 1 局部放电在架空线路上的传播
图 2 高频电流互感器
图 3 局部放电双端定位
2、关键技术（同步技术、降噪技术、精确定位技术）
（1）精准同步技术
双端系统的同步性是影响局部放电定位精度的主要因素，我们提出了一种基于脉冲交互机制的同步技术，通过在架空线路上注入同步脉冲实现双端检测系统的精确同步，可是实现双端系统时钟同步误差小于 10ns，同步脉冲注入装置如下图 5 所示。
图 5 脉冲同步装置
（2）降噪技术
局部放电信号能量小，高频电流互感器检测到的局部放电信号一般在 mV 级，因此极易受到现场噪声干扰，第二代小波变换技术以其局部滤波特性良好，能够有效滤除绝大多大多数噪声干扰，提高局部放电检测信噪比和灵敏度。
（3）准确检测及精确定位技术
为了更好表征局部放电的位置及放电特性，本技术提供局部放电的 PRPD 谱图和精确定位谱图，如下图 7 所示。更重要的是，依据局部放电的位置特定，可以为电网运维提供明确的指导。
图 7 局部放电精确定位谱图（PRPD、定位谱图）
3、双端检测及定位装置（包括技术参数）
基于上述关键技术，我们研制了如下图 8 所示的架空线局部放电双端检测系统，整个检测系统由两个检测单眼组成，分别安装在待测架空线两端，每个检测单元由高频电流互感器、脉冲注入单元和检测主机组成。整个装置的技术参数如表 1 所示。
图 8 检测装置图片（3 相传感器、同步单元和检测主机）
图 9 检测装置应用场景图
表 1 技术参数表
4、技术适用范围
（1）功能特点
配电 10kV、35kV 架空线路在运行过程中存在树木生长较高导致的树害、绝缘子污秽或老化、变压器绝缘老化或外力破坏、避雷器老化或外力破坏、金具长期放电老化、线路覆冰、鸟害等大量导致线路跳闸的隐患，如下如图 1 所示，及时、准确、有效地排除上述隐患，能够极大的提高配网架空线路的运行可靠性。A、树害放电隐患预警检测配电线路走廊是否存在耷拉在线路上的植被，当树害导致的放电达到设定的临界阈值时，触发预警，并定位树害位置。
B、绝缘子污秽和老化放电预警
随着使用年限的增加，特别是在恶劣条件下，绝缘子会出现污秽和老化，检测并定位污秽或老化的绝缘子，提示运维人员进行处理，防止因绝缘子闪络或爆炸引起的线路跳闸。
C、避雷器污秽和老化放电预警
检测并定位沿线避雷器的绝缘状况，提示运维人员进行处理，防止因避雷器闪络或爆炸引起的线路跳闸。
D、变压器故障预警
检测并定位沿线变压器的绝缘状况，提示运维人员进行处理，防止因变压器绝缘击穿引起的线路跳闸。
E、鸟害放电预警
检测并定位存在鸟窝、鸟粪或其他飞行悬挂物所在的位置，提示运维人员进行处理，防止鸟窝、鸟粪或其他飞行悬挂物长期存在导致的线路跳闸。
F、金具老化放电预警
检测并定位线路上异常放电的金具，当放电阈值达到危险阈值时提醒工作人员进行处理，避免金具长期放电老化导致的线路跳闸。
G、线路覆冰放电检测
检测全线绝缘子覆冰情况，便于运维人员及时开展融冰，预防兵闪跳闸的发生。
图 10 可检测的缺陷类型示意图
5、安装操作指导
（1）安装方式
通过蹬杆将三相的局部放电高频电流互感器安装在架空线路上，如下图 11所示。
图 12 带电安装方式
（2）操作方式
检测人员在地面可直接开展线路局部放电带电测试，如图 12 所示。
图 13 现场使用操作图
三、 应用案例
1、案例一（耐张线夹缺陷）
在某供电局 10kV 架空绝缘线路上开展局部放电检测，分别将检测系统的主端和从端安装在 10kV 程庄线的 19 号杆塔和 37 号杆塔位置，如下如 14 所示（需要注意的是，28-29 号杆塔之间敷设了 200 米的地下电缆），检测结果如下图 15 所示，可以看出在距离主端 997 米处出现了明显的局部放电现场。然后对该处进行了确认，可以发现 B 相的耐张线夹出现了放电现象，如图 15所示。
图 14 现场应用图
图 15 定位效果图
图 16 缺陷图（超声检测）
2、案例二（过电压保护器过近和树害）
在某供电局 10kV 架空绝缘线路上开展局部放电检测，分别将检测系统的主端和从端安装在 10kV 辛衢线的 2 号杆塔和 44 号杆塔位置，如下如 17 所示（需要注意的是，39-40 号杆塔之间敷设了 300 米的地下电缆），检测结果如下图 18 所示，可以看出在距离主端 1023、1492、1533、1584、1623 米处出现了明显的局部放电现象。然后对该处进行了确认，可以发现 1023 米处的A相的过电压保护器距离导线过近，在 1492、1533、1584、1623 均出现了多处树害现象，如图 19 所示。
图 17 现场应用图
图 18 定位效果图
（1）过电压保护器过近
（2）树害
图 19 缺陷图（超声检测）
3、案例三（故障指示器对线夹放电）
在某供电局 10kV 架空绝缘线路上开展局部放电检测，分别将检测系统的主端和从端安装在 10kV 华西线的 23 号杆塔和 35 号杆塔位置，如下如 20 所示，检测结果如下图 21 所示，可以看出在距离主端 132 米处出现了明显的局部放电现场。然后对该处进行了确认，可以发现 B 相的故障指示器对线夹放电，如图 22 所示。
图 20 现场应用图
图 21 定位效果图
图 22 缺陷图（超声检测）
