Page 120 - 电力与能源2023年第四期
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426 张晴涛，等：一种麦克风阵列式声波成像定位仪在 10 kV 架空线路上的应用
角，声波到达麦克风阵列上各个麦克风的距离也
3 麦克风阵列式声波成像定位仪在 10 kV
会有差异。这个距离差异反映到实际麦克风测试
线路应用案例
的信号上面将表现为不同麦克风信号之间有一个
延时关系。 3.1 案例一：排查出间歇性接地线路上的故障点
2022 年 4 月 12 日 5∶17∶31，35 kV 小电阻站姚
（3）当声源从不同的位置发出声波时，麦克风
家浜站 10 kV 姚 13 南港开关跳闸，站内信号为间
阵列信号间的延迟关系是不同的，可以用一组延
歇性接地动作，重合不成功。
迟参数来表示空间中不同声源的位置。
线路跳闸后，巡视人员第一时间通过故障指
（4）基于此特征，用麦克风阵列采集到一组阵
示系统来研判线路故障区间，实现快速故障区间
列信号之后，通过计算各麦克风之间的延迟关系，
定位。故障指示系统基于线路覆盖的二遥型暂态
就可以推算出声源相对于麦克风阵列的方向，达
录波故障指示器与主站通信实现研判功能。故障
到声源定位的目的。
研判所需参数如图 1 所示，需要满足：① I 1≥5 A
麦克风阵列式声波成像定位仪可以检测整个
（故障指示采集单元稳定工作最小电流）；② I 2−I 1
被测设备的整体情况，根据定位仪上的声波异常定
≥150 A；③ T 3−T 2 （无流时间）>160 ms。
位点指示，在显示屏上得到异常定位点，并且该点
若满足以上 3 个条件则现场故障指示闪红，
会随着电气设备的渐变劣化而愈发明显。麦克风
故障信号报送主站。对于短路故障，短路电流较
阵列式声波成像定位仪还拥有多点检测模式，可
大，故障指示研判基本准确；对于小电阻站出线线
有效覆盖每个隐患部位，发现多点放电，从而提高
路的间歇性接地故障，由于站内继电保护电流整
检测效果。
定值固定为 150 A（一次值），略低于故障指示短
2 麦克风阵列式声波成像定位仪与现有 路电流动作设定值，并且由于线路参数采集误差
带电检测装备的比较 因素的影响，会造成小电阻接地站出线线路跳闸，
故障指示不动作的情况发生。所以故障指示系统
目前架空线路带电检测装备主要有传统超声
对于短路故障研判准确率高，对于间歇性接地故
波局放检测仪、紫外成像仪和红外成像仪 3 类，但 障研判率低。
在应用时各有其局限性。麦克风阵列式声波成像 本次跳闸发生后巡视人员第一时间通过故障
定位仪相较上述 3 类架空线路带电在线检测装备 指示系 统 研 判 故 障 区 间 ，未 查 询 到 故 障 线 路 故
在各个方面都有优势：操作简便易上手，抗干扰能 障 指 示 有 故 障 信 号 报 送 ，只 得 直 接 赶 往 现 场 展
力强适用场景广泛，能够检测到上述 3 种仪器都 开巡视，对 10 kV 姚 13 南港线全线巡视后未发现
无法检测到的早期微弱局部放电，可对故障点定 异常，汇报调度后线路试送成功。
位精确。 此次跳闸已经是 10 kV 姚 13 南港近两年第
4种带电检测装备的功能对照表如表 1所示。 6 次跳闸，也是第 2 次巡视未见异常，怀疑姚 13 南
表 1 4 种带电检测装备功能对照
检测仪器 操作难度 抗干扰能力 可检测到的异常 对于故障点的定位能力
麦克风阵列式声 超声检测，不受气候条 可以识别各种放电类型，包括
操作简便 精确
波成像定位仪 件、电磁环境等干扰 早期微弱局部放电
可以识别各种放电类型，但检
传统超声波局放 超声检测，不受气候条 测结果不直观，需要专业人员
操作难度较高 不精确
检测仪 件、电磁环境等干扰 对测得的图像等素材进行分析
才能得出结论
对不同的放电强度，需调节 大 风 等 气 候 条 件 会 干 环境温度、湿度变化会影响定
紫外成像仪 主要用于检测电晕放电
设备才能检测，操作不便 扰测试结果 位准确性，需要尽量靠近测量
雨 雪 雾 风 等 气 候 条 件 检测到发热异常点，设备往往
红外成像仪 操作简便 精确
会干扰测试结果 已经发生比较严重的损坏
