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输电线路故障类型辨识研究

文档作者：黄志都，覃秀君，黄锋，俸波，蒋圣超，莫枝阅文档来源：广西电网有限责任公司电力科学研究院		点击数：	更新时间： 2025年07月12日
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上一篇：输电线路雷击监测技术探讨

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电工技术理论研究
输电线路故障类型辨识研究
黄志都，覃秀君，黄 锋，俸 波，蒋圣超，莫枝阅
(广西电网有限责任公司电力科学研究院，广西南宁530000)
摘 要：对输电线路常见的故障类型进行了归纳和分析，并对典型类型故障的辨识方法进行了研究，以期为输电线
路故障智能诊断提供理论参考。
关键词：输电线路；智能诊断；原因辨识；故障类型
中图分类号：TM727
Research on Fault Type Identification of Transmission Lines
HUANG Zhidu, QIN Xiujun, HUANG Feng, FENG Bo, JIANG Shengchao, MO Zhiyue
(Electric Power Research Institute, Guangxi Power Grid Co., Ltd., Nanning 530000, China)
Abstract: In this paper, the common fault types of transmission lines are summarized and analyzed, and the identification
methods of typical fault types are studied in order to provide a theoretical reference for intelligent fault diagnosis of transmissionlines
Key words: transmission line； intelligent diagnosis； cause identification； fault type
0引言
输电线路跨越距离远、覆盖面积大、地理环境与气候
环境多变，极易因各种因素而形成跳闸故障，给电力系统
的安全运行带来不利影响。输电线路跳闸后，从组织巡查
找到故障点到识别出故障原因需要较长时间。由于输电线
路高度较高，部分故障发生后留下的故障痕迹不明显，难
以判断故障形成原因，因此无法制定针对性的防范措施，
相同故障有可能再次发生。为此，准确识别出故障类型有
助于准确防范，防止故障再次发生，对于减少线路停电并
提高线路安全运行水平意义重大。
1输电线路故障类型
运行经验表明，输电线路故障种类繁多，人为因素、
自然灾害及自然环境中的异物入侵等都有可能造成输电线
路故障。从表现形式、形成机理来看，输电线路故障主要
有以下几大类。
(1) 雷击故障，自然雷电击中输电线路引起绝缘间隙
击穿。由于雷电活动与气候及环境密切相关，因此其呈现
出较强随机性。由于雷电活动范围广，发生频繁，而输电
线路是良好的引雷体，因此输电线路大部分故障由雷电活
动引起。
(2) 外力破坏，主要因施工机具过于靠近输电线路，
引起输电导线对施工机具放电。由外力破坏导致的输电线
路跳闸故障发生次数仅次于雷击。
(3) 除了雷击故障与外力破坏外，输电线路典型故障
收稿日期:2019-04-17
类型还包括覆冰、污闪、树障、飘挂物、鸟害、异物入侵
等，部分故障为自然灾害引起，部分因线路运维不到位使
得线路外绝缘水平低于正常运行要求，在正常运行工频电
压下发生闪络。
我国某省电网2013年至2015年间110 kV及以上电
压等级线路共发生约1800次故障。其中雷击故障占比约
60%；外力破坏、山火、覆冰等故障占比依次为9.17%、
&amp;amp; 28%、6.72%；鸟害、风偏等故障也占据了一定的比
例。由此可看出输电线路故障类型的多样性。
2输电线路雷击与非雷击故障辨识
为实现输电线路雷击与非雷击故障类型辨识，国内外
学者对典型的故障类型进行了数学仿真，得到了不同故障
下暂态电流特征规律，以此通过暂态电流特征差异来实现
故障类型的辨识。
雷击与非雷击故障形成的电流行波特征差异主要体现
在波形波尾时间上。在雷电波作用下，由于杆塔接地电阻
反射波的叠加作用，波形波尾部分被抵消，因此波形脉冲
宽度变窄，使得电流行波波尾时间低于标准雷电波电流波
尾时间(40 Ms),实测数据一般低于20 is 而对于非雷击
故障，行波是在正常运行的工频电源作用下产生的，暂态
过程极短，持续时间一般“s级别，在该时间尺度下认为
工频电压保持恒定，即等效为直流电源作用下的间隙击穿
过程，故障行波电流从零增加至最大值，然后缓慢衰减至
零，其波尾时间一般大于40 “s。
利用行波波尾时间法辨识雷击与非雷击故障类型的判
据明显，且经过大量实测数据的验证，可有效识别雷击与
26 I www.chinaet.ned 中国电工网
理论研究电工技术
非雷击故障。然而该方法需要在导线上安装监测终端，工
程实施较为困难。此外，行波远距离传输后由于色散效
应，其波尾时间变长，可能导致判据失效。
3输电线路雷击故障类型原因辨识
输电线路雷击故障又分为雷电反击故障（下文简称反
击）和雷电绕击故障（下文简称绕击）。目前识别反击与绕
击故障方法主要包括以下几种。
3.1雷电流幅值判别法
雷电流幅值判别法依赖于雷电定位系统监测的雷电流
幅值数据，认为大幅值雷电流形成的故障为反击，反之为
绕击。我国DL/T 620—1997对常见电压等级输电线路反
击耐雷水平进行了规定，其中35、110、220、330 kV电
压等级输电线路反击耐雷水平分别应不低于20〜30、45〜
75、 75〜110、 100〜155kA， 而绕击耐雷水平分别应不低
于3.5、7、12. 16 kAo从以上数据可看出，绕击耐雷水
平远低于反击。
该方法判据简单，但存在以下局限性：（1）全线路安
装雷电流监测装置需耗费大量资金，经济性差，难以实
施；（2）山地、高大建筑物或植被等对输电线路有屏蔽效
应，当输电线路位于山坡外侧时，较大的雷电流也有可能
绕击于导线上，因此该方法对于山区线路故障性质判别不
够准确；（3）雷电放电具有较强的分散性，雷击下行先导
路径有很强的随机性，因此较大幅值的雷电也有可能绕击
于导线上；（4）连续多重雷击同样易造成线路绕击，而不
是过去认为的仅是反击。
3.2闪络相别判别法
闪络相别判别法根据反击及绕击故障时导线闪络规律
特征差异实现绕反击故障的判别。该方法结合输电线路导
线排列方式、故障录波系统监测数据及现场巡线情况进行
雷击故障类型判断。
当输电线路导线为三角排列时，避雷线对各相导线保
护角不同，且避雷线-相导线间耦合系数大小不等，因此
三相导线遭受反击与绕击故障的概率存在差异。下相导线
与避雷线距离远，耦合系数小，雷击塔顶时下相导线更易
形成反击故障；而对于上两相导线，由于保护角较大，发
生绕击故障的可能性更高。
当输电线路导线为水平排列时，边相保护角大于中
相， 更易遭受绕击， 而中相导线则不易形成绕击故障。 当
中相导线遭受雷击闪络时，一般认为是反击造成的。若邻
近两基或多基杆塔变相同时闪络，则认为是反击造成的。
绕击一般不会同时击中多相导线，当出现多相闪络时认为
是反击造成的。
3.3雷电流方向判别法
雷电流方向判别法是将雷电流监测装置分别安装于输
电线路塔顶、避雷线及耦合地线（若有安装）上，监测并记
录雷电流幅值及方向，并结合雷电定位系统监测的落雷位
置来综合判断是绕击还是反击故障。
雷击输电线路杆塔顶部或避雷线时，雷电流沿着杆塔
顶部从上往下进入大地，横担上部与下部的监测装置监测
的雷电流方向相同。对于绕击导线，雷电流注入导线后，
大部分分量沿绝缘子旁的闪络通道进入横担，然后其中一
部分沿横担下部分塔身进入大地，另一部分沿杆塔上部流
经塔顶， 并经避雷线后在邻近杆塔进入大地， 因此横担上
部与下部雷电流方向相反。电流流经方向示意图如图1
所示。
图1反击与绕击闪络时杆塔电流方向对比
Fig.l Comparison of current directions in tower with back
and sheilding failure flashovers
如图2 所示， 当相邻杆塔遭受雷击时， 雷电流经避雷
线传输至本基杆塔， 然后沿塔身从上往下入地， 本基杆塔
横担上部与下部电流方向相同，易造成辨识错误。为了准
确识别雷击类型，沿线每基杆塔必须安装雷电流监测装
置，工程量大、投资高、维护困难，因此雷电流方向判别
法难以大面积推广应用。
图2邻近杆塔闪络时电流方向
Fig.2 Current direction when flashover occurs on adjacent tower
3.4接地电阻大小判别法
根据运行经验，当输电线路位于山坡外侧时，雷电绕
击导线的概率大幅增加， 而当输电线路位于山坡内侧时，
由于山顶对线路良好的屏蔽效应，因此很难发生绕击。根
据这一经验可粗略判断出故障类型。如果能进一步结合故
障杆塔接地电阻阻值大小，那么能使故障性质判断更明
确。一般认为杆塔接地状况良好时，难以发生反击故障，
因此接地电阻较大时发生的故障为反击故障的可能性更
大， 而接地电阻较小时则易发生绕击。
4输电线路非雷击故障原因辨识方法
输电线路非雷击故障种类多，形成机理复杂，目前尚
（下转第31页）
2019|19 期 27
理论研究电工技术
表4 2018年改进前后模型预测值的对比
Tab. 4 Comparison of modelforecast values before and
after improvement in 2018
GM(1,1)模型-
年用电量/(108kW - h)
- 相对误差
预测值实际值误差
改进前121. 98 11918 —2. 80 —2 35%
改进后119. 79 11918 —0. 61 —0. 51%
2018年改进前后的预测情况说明了滑动平均处理方法
的优越性。因此，可利用改进后的GM(1,1)模型对该市
近五年的年用电量进行预测，预测结果可作为今后安排机
组检修计划及电网运行方式的依据，详细预测结果见
表5。
表5该市2019年至2023年的年用电量预测值
Tab. 5 Forecast values of annual electricity consumption in
the city from 2019 to 2023
年份2019 2020 2021 2022 2023
电量/(108kW- h) 12889 13868 14921 16055 17273
5结语
利用滑动平均处理方法改进GM(1,1)模型进行预
测，既增加了近年数据的权重，又避免了数值的过度波
动，强化了原始数据的大致趋势，不但解决了普通灰色预
测法受异常数据影响较大的问题，还充分利用了灰色预测
法预测精度高的优点。同时，本文还使用后验差检验法对
(上接第27页)
难用常规的方法辨识出非雷击故障类型，辨识方法有待进
一步完善。目前已有的研究中，日本电力公司对非雷击故
障类型进行了较深入的分析，其利用故障暂态电流频谱分
布特征进行故障类型的辨识。通过大量统计数据发现，动
植物造成的输电线路接地故障在故障前后电流波形中富含
高频谐波成分；而覆冰、污秽等故障在闪络前形成的波形
中含有高频谐波，但闪络后波形不存在高频谐波分量；对
于良导体造成的金属性接地故障，闪络前波形无高频分
量，仅有微小预放电电流，闪络后波形中高频含量也很
低。通过分析故障闪络前后波形高频特征可初步判断故障
类型。
5 结语
目前已有技术能较好地识别雷击与非雷击故障，且对
雷击故障中的反击与绕击也有较高的识别率，但非雷击故
两种模型的精度进行检验，使预测结果更具有说服力。本
文提出的方法能满足电力系统中长期负荷预测的要求，具
有一定的经济和实用价值。
参考文献
[1] 王建军.智能挖掘电力负荷预测研究及应用[Ml北京：中国
水利水电出版社,2013.
[2] 康重庆.电力系统负荷预测[Ml北京：中国电力出版
社,2007.
[3] XIONG Hejin, PENG Wenjing. Analysis of Some Grey Control
System Modeling[J], Kybernetes, 2012(9) : 13.
[4] MIN Jin, XIANG Zhou. Short-term Power Load Forecasting
using Grey Correlation Contest Modeling [J]. Expert Systems
with Applications, 2011(1) : 2-4.
[5] 刘思峰,杨英杰，吴利丰.灰色系统理论及其应用[M].北京：
科学出版社,2014.
[6] 王惠中,周佳.电力系统短期负荷预测方法研究综述[J].电
气自动化，2015(1):46.
[7] 毛李帆.中长期电力组合预测模型的理论研究[J].中国电机
工程学报,2010(16):3-5.
[8] 刘思峰.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版
社,2014
[9] 贺辉.电力系统负荷预测和负荷管理[M].北京：中国电力出
版社,2012
[10] 李伟，韩力.组合灰色预测模型在电力负荷预测中的应用
[J].重庆大学学报,2004(1):36-39.
障类型辨识技术有待进一步完善。随着线路运行水平的提
升、监测技术的日新月异，新技术新产品不断投入到输电
线路状态监测，这对于输电线路故障诊断起到更好的推动
作用，输电线路故障类型辨识率将逐步提升，输电线路安
全运行水平将进一步提升。
参考文献
[1] 王！青，戴栋，郝艳捧，等.基于在线监测系统的输电线路覆
冰数据统计与分析[J].高电压技术，2012, 38 (11)：
3000-3007
[2] 王凯，蔡炜，邓雨荣，等.输电线路在线监测系统应用和管理
平台[J].高电压技术,2012,38(5) : 12741280.
[3] 杜林，陈寰，陈少卿，等.架空输电线路雷电绕击与反击的识
别[J].高电压技术,2014,40(9):2885-2893.
[4] 陈家宏，张勤，冯万兴，等.中国电网雷电定位系统与雷电监
测网[J].高电压技术,2008,34(3):425431.
2019 |19 期 31

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