配電線路故障定位技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

邵詩杰

摘要：我國大部分城市的配電形式為10kV，不同的城市在配電的過程中采用獨(dú)立發(fā)散樹狀發(fā)電或者按照順訊連接配電。當(dāng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，城市的規(guī)模和用電需求也在同時(shí)增加，配電線路需要面對更加復(fù)雜的情況，為保障城市用電的安全和穩(wěn)定，必須使用相關(guān)技術(shù)明確配電線路故障的具體位置，基于此，本文以具體的工程案例為基礎(chǔ)，探討在電網(wǎng)中，配電線路故障定位技術(shù)的使用。

關(guān)鍵詞：配電線路;故障定位技術(shù);電網(wǎng);應(yīng)用

1配電線路故障定位技術(shù)應(yīng)用概述

1.1配電線路故障定位技術(shù)原理

在電網(wǎng)當(dāng)中最為常見的問題是線路放電接地的問題。在配電網(wǎng)中，主要采用小電流接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地時(shí)可持續(xù)運(yùn)行約2h，運(yùn)行效率較高，但未接地兩相電壓將會(huì)升高，危及線路絕緣安全。一旦發(fā)生兩相接地或相間短路，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)過流跳閘。同時(shí)，長期的單相接地也會(huì)存在較為明顯的安全隱患，在故障檢修的過程當(dāng)中容易危害故障檢修人員的生命安全。在傳統(tǒng)的故障檢修與維修當(dāng)中，通常將故障點(diǎn)與本線路分開進(jìn)行檢修。智能化的故障定位技術(shù)主要是利用配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)和信息化的綜合效應(yīng)，從而對故障進(jìn)行智能化的識別，并基于機(jī)器的自我迭代和自我更新，發(fā)現(xiàn)故障的問題，提供在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)，方便管理人員根據(jù)接地故障進(jìn)行交換器的更換，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.2配電線路故障定位技術(shù)應(yīng)用的意義

隨著我國經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)勢崛起，促進(jìn)了國內(nèi)科學(xué)領(lǐng)域的研究取得了較大的進(jìn)步，進(jìn)而也帶動(dòng)了電力系統(tǒng)研究的飛速發(fā)展。安全工作狀態(tài)的電力系統(tǒng)給現(xiàn)代的都市社會(huì)提供源源不斷的所需能源，小到個(gè)人的日常出行，大到政府能否正常工作運(yùn)行。一旦電力系統(tǒng)因故障而停止工作運(yùn)行，那么人們連日常出行的工具都無法正常使用。并且，當(dāng)配電線路因某種因素而停止工作時(shí)，也會(huì)給電力系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。我國的配電線路往往都建造露天的環(huán)境中，這也就使得安裝在外面的配電線路不可避免的要遭受外界環(huán)境變化所帶來的不利影響?；谂潆娋€路所遭受到外部環(huán)境的各種不好影響的情況，可以推斷出配電線路上出現(xiàn)故障的情況較多，進(jìn)而也會(huì)干擾電力系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。短路故障是配電線路上常常存在并發(fā)生的故障類型，一旦線路上出現(xiàn)該故障，就要快速地消除該故障，減少該故障對個(gè)人和全體社會(huì)的不利影響。因此，準(zhǔn)確、快速地判斷出故障類型和故障位置，為排除故障奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前為止，國內(nèi)外眾多專家學(xué)者已經(jīng)提出了多種配電線路故障識別與定位的方法。一旦配電線路上發(fā)生故障，首先要能夠快速地判別出故障所屬的類型，接著確定故障的發(fā)生點(diǎn)，為巡檢人員消除故障提供便利。當(dāng)配電線路發(fā)生故障時(shí)，先采集線路上的故障信息，但是常常在采集過程中采集設(shè)備會(huì)受到外界因素的影響，如故障點(diǎn)接地電阻大小和噪聲干擾。這些特殊的情況嚴(yán)重影響識別與定位準(zhǔn)確性，因此，提出一種具有較高抗干擾能力且準(zhǔn)確性高的識別方法就變得尤為重要了。

2配電線路故障定位技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

在配電自動(dòng)化中，當(dāng)配電線路上發(fā)生故障，首要的任務(wù)就是快速查找故障點(diǎn)，通知巡檢人員來排除故障，快速地復(fù)原電力系統(tǒng)的正常工作運(yùn)行狀態(tài)。國內(nèi)外眾多專家學(xué)者針對故障定位已經(jīng)研究幾十年了，這些定位算法可以分為以下幾種：

2.1人工巡線定位法

在配電線路發(fā)生單相接地故障，又沒有特殊輔助定位的方法時(shí)，人工巡線成為了解決故障的唯一希望，人工沿著配電線路，目測故障指示器的動(dòng)作位置，進(jìn)而確定故障發(fā)生的位置。但是我國大部分配電線路都是小電流接地故障，電流小、時(shí)間短，導(dǎo)致故障指示器的動(dòng)作受到了限制，因此將很難確定故障發(fā)生的位置，在這種局限性的影響下，該種方法逐漸被拋棄。2.2注入法

在配電線路發(fā)生故障之后，只需要在變電站母線電壓互感器上，使用耦合設(shè)備注入特定的電流信號，就可以通過檢測線路上的信號情況確定故障發(fā)生的線路。具體情況如圖1所示。工作人員在探測接地電阻的過程中，充分依照電流流動(dòng)的特性和具體的方向，當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號消失時(shí)，該位置就是故障發(fā)生點(diǎn)。

2.3阻抗法

有研究利用故障情況下的回路阻抗值與檢測點(diǎn)到故障點(diǎn)的位置成正比關(guān)系這一特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)故障定位。雖然，阻抗方法易于實(shí)現(xiàn)并且定位精度也相對較高。但是，采用阻抗法進(jìn)行故障定位都假定配電線路上的參數(shù)保持恒定不變。在這就與實(shí)際情況中，線路參數(shù)會(huì)受到外界因素影響，不能維持一個(gè)定值相沖突。針對故障定位方法在處理故障點(diǎn)電阻較高時(shí)，易存在定位偏差的問題，通過對改進(jìn)傳統(tǒng)的定位方程算法，來解決這一問題。通過從配電線路上采集到的故障信號，然后，提出一種利用線路上阻抗的不平衡功率來對配電線路上所有存在的故障類型的定位方法。

2.4行波法

在配電線路中，故障發(fā)生位置會(huì)出現(xiàn)行波現(xiàn)象，因此，為了快速定位故障出現(xiàn)的位置，可以直接檢測行波。相關(guān)檢測人員在行波的檢測裝置的幫助下，可以準(zhǔn)確檢測行波情況并記錄在案。當(dāng)行波檢測完畢之后，計(jì)算行波從故障點(diǎn)到設(shè)備之間的傳送距離，進(jìn)而明確故障發(fā)生點(diǎn)的具體位置。在專業(yè)技術(shù)上，行波法并沒有過高的要求，并且使用行波法獲得的結(jié)果較為精確，檢測的結(jié)果不受配電線路和電阻的影響。雖然具備很多的優(yōu)點(diǎn)，但是行波法不具備較強(qiáng)的抗干擾能力，在檢測期間，將極容易受到外部的影響，致使檢測的結(jié)果降低，因此在使用行波法的過程中，要盡可能避免外界對檢測工作的干擾。

3配電線路故障定位系統(tǒng)應(yīng)用

3.1系統(tǒng)構(gòu)成

故障指示器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站（通信終端）、監(jiān)控主站和通信系統(tǒng)。其中通信系統(tǒng)又分為：故障指示器到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站之間的短距離無線通信、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站到監(jiān)控主站的無線公網(wǎng)通信。在需要判斷接地故障時(shí)，還需要增加一個(gè)外施信號發(fā)生裝置，用于在接地故障發(fā)生時(shí)，使得系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)用于故障點(diǎn)探測的特征信號。

3.2模塊介紹

（1）故障指示器。在線路發(fā)生故障時(shí)，故障指示器在現(xiàn)場翻牌并閃燈，同時(shí)將故障信息通過短距離無線通信方式發(fā)送給附近的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站。一是短路故障檢測：故障指示器檢測到短路瞬間電流異常增大之后線路停電，指示器給出告警信息。二是單相接地故障檢測：當(dāng)線路上任何一點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，裝在線路上的外施信號發(fā)生裝置對故障相施加特定信號，故障指示器檢測到該特殊信號后，給出翻牌和閃燈指示，同時(shí)發(fā)出無線告警信息給附近的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站。（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站一般安裝在故障指示器附近（一般與指示器同桿，最遠(yuǎn)不超過15m），接收故障指示器發(fā)射的故障信息后以無線公網(wǎng)（短信通信卡）的方式轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控主站系統(tǒng)。（3）用戶監(jiān)控信息系統(tǒng)。接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站轉(zhuǎn)發(fā)的信號，判斷出故障區(qū)間并顯示告警，同時(shí)發(fā)送告警短信給線路設(shè)備主人、供電所負(fù)責(zé)人、生技部主任等相關(guān)運(yùn)維、管理人員。

4結(jié)束語

總而言之，故障定位識別技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的檢修方式，大大提高了供電企業(yè)電路檢修的效率，降低了成本，保障了維修人員的人身安全。從文章的分析可知，研究故障定位識別技術(shù)，在配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的應(yīng)用，有利于從技術(shù)發(fā)展的角度看待目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與智慧電網(wǎng)發(fā)展的結(jié)合。因而要不斷推行該種技術(shù)，研發(fā)適應(yīng)當(dāng)前故障定位的可穿戴識別設(shè)備，提高故障定位技術(shù)應(yīng)用的范圍和效果，為技術(shù)人員提供便利。

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