集电线路故障预警及定位系统的工作原理和应用场景

一、诞生背景和基本概念

在电力系统中，用于收集和传输电能的线路通常被称为集电线路，其往往具有较长的距离、复杂的地理环境和多变的天气条件，因此其运行稳定性和安全性需要依赖大量的巡检和检修人员来维护。

然而随着城市现代化建设的体量化增长，电力输送的庞大需求使得从事这一工作的电力人员越来越不堪重荷。通过在线监测高压电缆的运行状态，则可以指导维护部门及时处理和预防安全隐患，为电缆的安全运行提供保障，集电线路故障预警及定位系统就此应运而生。

这一系统利用现代电力电子技术、计算机技术、光纤通讯和行波定位技术，通过在电缆上安装特制传感器，结合电力电缆绝缘放电机理、放电信号幅度、频谱和传播特性等因素，分析电缆绝缘瞬时击穿产生的暂态行波特征，实现电缆故障前预警及故障后精确定位功能，降低一线班组人员故障巡检难度，缩短故障停电时间，降低停电损失，提高供电可靠性。

二、行波测距原理

行波测距原理是利用电缆故障激发的行波信号来间接判定故障点的距离，即当电缆线路某一点发生故障时，故障点因介质击穿产生的电压突变会激发频率达MHz级的高频行波信号（电磁波脉冲群），以接近光速（架空线路约298m/μs，电缆线路约160m/μs）的传输速度沿线路双向传播，系统就可以通过线路两端的实测电流、行波等参数计算出故障距离。

从70年代开始，电力系统就开始了对行波技术的研究。随着科技发展和新技术在实际工程中的应用，行波测距技术又得到了很大进步。

三、基本构成和系统功能

1.前端装置包含数据采集模块、数据分析及处理模块、数据存储模块、取电模块、通讯及安全保护模块。

2.可通过光纤或无线传输方式，将实时采样数据传送给监控服务器。

3.通过光缆或北斗授时信号来同步采集终端的时间误差。

4.服务器监控软件采用Browser/Server(浏览器/服务器)结构，具备数据前置处理、结果输出、数据管理等功能，用户可以使用浏览器查看监控数据。

5.监控服务器软件可显示设备信息、实时值、实时曲线、历史值、历史曲线、报警值，还将对采样数据进行实时存储。

6.故障距离实时显示，故障波形实时展现。

7.运行电缆发生故障时，报警信息能及时展现。

结语‌

集电线路故障预警及定位系统的出现，标志着电力运维从被动抢修迈向主动防御的新阶段。它不仅是技术的革新，更是对传统运维模式的颠覆，其应用场景和从电缆隧道、高压线路等传统输电线路，转向风电场、光伏场等更多新能源场站，发挥其智能监测功能，让电力巡检和抢修更加精准高效，为电力运行赋予了更加智慧化的美好前景。

本文由亿诺电气小编编辑

审核编辑 黄宇