配網(wǎng)開閉所電纜單相接地故障區(qū)段定位研究

楊帆 國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司市區(qū)供電分公司安馳電力工程有限公司

一、故障檢測(cè)與定位原理系統(tǒng)

（一）零模電壓法

故障檢測(cè)以配電線路暫態(tài)電壓信號(hào)的零模分量作為故障檢測(cè)特征參量的原因在于：①零模電壓在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)為零；②當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，在故障點(diǎn)零模分量的電壓電流波形將發(fā)生突變，零模電壓可以作為故障檢測(cè)的判據(jù)。

在三相系統(tǒng)中，相間線路存在耦合，利用凱倫貝爾變換可以將三相系統(tǒng)的相量轉(zhuǎn)換為3個(gè)相互獨(dú)立的模量，即零模、1模和2模模量，從中獲取零模電壓分量。凱倫貝爾相模變換為

式中：u0、u1、u2分別為零模、1模、2模電壓；uA、uB、uC分別為A、B、C三相相電壓?？紤]到正常工作時(shí)三相系統(tǒng)存在的不平衡會(huì)導(dǎo)致配網(wǎng)線路零模電壓出現(xiàn)不為零的現(xiàn)象，在相模變換求得零模電壓后，將零模電壓的模值與相電壓的有效值進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生故障，判據(jù)如下：u0＞0.15um式中：u0為電壓零模分量；5um為相電壓有效值。

（二）B型行波法故障定位

B型行波法是利用故障點(diǎn)自身產(chǎn)生的行波進(jìn)行雙端定位的方法。本文采用的故障定位方法是，故障點(diǎn)的零模電壓行波信號(hào)產(chǎn)生后從檢測(cè)點(diǎn)傳輸至兩端故障點(diǎn)根據(jù)電壓行波到達(dá)兩端檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間差和波速來計(jì)算故障距離。

B型行波定位的關(guān)鍵在于測(cè)量零模電壓行波到達(dá)線路檢測(cè)點(diǎn)M和N的時(shí)間差t2-t1，初始零模電壓行波由故障點(diǎn)向線路兩端傳播，零模電壓行波波頭的識(shí)別與分析對(duì)于能否準(zhǔn)確定位至關(guān)重要。采用小波變換方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零模電壓行波的波頭識(shí)別，局部極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)于零模電壓信號(hào)的突變點(diǎn)，選用Daubechies小波族的db6小波基對(duì)零模電壓進(jìn)行尺度為5的連續(xù)小波變換，取d1層即可作為行波波頭判別依據(jù)

二、配電線路外力破壞因素分析

（一）人為因素

配電線路遭遇外力破壞的人為因素主要是車輛撞桿事故。由于線路規(guī)劃和其他原因，配電架空線路往往會(huì)廣泛分布在道路附近，這一方面給線路運(yùn)行帶來了安全隱患，另一方面也增加了車輛碰撞的可能性。此外，線路附近的各種施工也是重要誘因。近年來，基建項(xiàng)目如火如荼，有些在沿線保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的建設(shè)項(xiàng)目與配電線路的距離并不符合相應(yīng)的安全規(guī)定。另外，部分施工單位在施工過程中保護(hù)配電線路的意識(shí)較差，加之相應(yīng)的監(jiān)督體系不健全，很容易出現(xiàn)不規(guī)范操作的現(xiàn)象，如隨意堆放建筑材料、開挖土壤導(dǎo)致電線桿和塔架底部不牢等，極易造成配電線路破壞，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。

（二）配電線路遭遇外力破壞的后果

一旦配電線路受到外力的破壞，會(huì)帶來嚴(yán)重的后果：一方面，因配電線路遭遇外力破壞而臨時(shí)中斷電力供應(yīng)，這并不像計(jì)劃停電那樣會(huì)事先告知單位和居民，其屬于電力事故的一種，會(huì)極大地妨礙單位和個(gè)人的正常工作、生活，如學(xué)校、醫(yī)院等單位的日常工作都將無法正常有序進(jìn)行，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的有序發(fā)展是十分不利的，因而若發(fā)生因外力破壞而造成的配電線路故障等情況，會(huì)對(duì)電力企業(yè)的社會(huì)形象、經(jīng)配電線路外力破壞隱患防控和整治工作研究

三、配網(wǎng)開閉所電纜單相接地故障區(qū)段定位研究

（一）輸電線路對(duì)低溫大雪的防護(hù)對(duì)策

自然環(huán)境帶給輸電線路的影響存在很多不可控因素，最明顯的就是出現(xiàn)一些極端的惡劣天氣，如：冰雪、冰雹、暴雪等，這種情況會(huì)使輸電線路在低溫甚至冰凍的情況下進(jìn)行電力運(yùn)輸，如果低溫達(dá)到一定程度，就會(huì)出現(xiàn)線路斷裂的情況。根據(jù)上述的情況，提前做好應(yīng)對(duì)策略，采取有效的措施給予提前預(yù)防就顯得尤為重要。首先，在進(jìn)行輸電線路的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)其周邊的自然環(huán)境以及地質(zhì)環(huán)境包括所處地位的天氣變化規(guī)律都要進(jìn)行詳細(xì)的勘察，在此基礎(chǔ)上在做是否進(jìn)行線路施工的決定，提前避免施工地區(qū)出現(xiàn)以上自然天氣，盡可能要避免在林區(qū)或山區(qū)等地，架設(shè)輸電線路。其次，對(duì)于線路的維護(hù)工作也要進(jìn)一步加強(qiáng)，專人專門于特定時(shí)間對(duì)線路進(jìn)行定期檢查，保證線路的狀態(tài)時(shí)刻都在電力部門的掌控之中，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，定期做維護(hù)工作，確保輸電線路平穩(wěn)安全運(yùn)行。

（二）接地故障的防護(hù)措施

第一，過電流保護(hù)。這種保護(hù)方式因利用所控制的線路斷路器，在不增設(shè)其他裝置就可以實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)功能，所以方便易行，基本滿足規(guī)范所要求的斷路器切斷故障電流的允許時(shí)間。第二，零序電流保護(hù)。三相四線制配電線路正常運(yùn)行時(shí)，如果三相負(fù)載完全平衡，無諧波電流，忽略正常泄漏電流，則流過中性線N的電流為0，即零序電流為0；如果三相負(fù)載不平衡，則產(chǎn)生零序電流，如果某一相發(fā)生接地故障時(shí)，零序電流將大大增加，因此，利用檢測(cè)零序電流值發(fā)生的變化，可取得接地故障的信號(hào)。

（三）實(shí)施差異化運(yùn)維

根據(jù)轄區(qū)配電線路外力破壞的隱患排查結(jié)果，運(yùn)維部門要按照中低壓配電線路操作標(biāo)準(zhǔn)的要求，及時(shí)調(diào)整線路運(yùn)維策略和檢查計(jì)劃，對(duì)于隱患點(diǎn)要加強(qiáng)線路巡視工作。同時(shí)，要對(duì)配電線路沿線的現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟進(jìn)，通過及時(shí)添加警示標(biāo)志、現(xiàn)場(chǎng)發(fā)放宣傳資料等，做好配電線路的安全保護(hù)工作，對(duì)于涉及轄區(qū)重點(diǎn)線路的施工，可以采取現(xiàn)場(chǎng)督導(dǎo)、安裝視頻監(jiān)控或者無人機(jī)監(jiān)控等實(shí)際措施，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的不規(guī)范施工情況做到及時(shí)制止、及時(shí)協(xié)調(diào)主管部門介入整改，將配電線路遭遇外力破壞的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

四、結(jié)語(yǔ)

配網(wǎng)單相接地故障檢測(cè)與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備配網(wǎng)故障信息采集、配網(wǎng)故障信息分析與診斷、上下級(jí)數(shù)據(jù)傳輸通信和自主供電等功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路單相接地故障的快速檢測(cè)和高精度定位。