10kV配電網(wǎng)故障在線(xiàn)檢測(cè)和定位分析

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康 725000）

10kV配電網(wǎng)故障在線(xiàn)檢測(cè)和定位分析

劉旭濤

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康 725000）

電力企業(yè)是配電網(wǎng)的直接客戶(hù)，并且為廣大用戶(hù)提供了服務(wù)，其中10kV配電網(wǎng)對(duì)于一般工業(yè)客戶(hù)、住宅用電、商業(yè)辦公等供電十分適合。隨著不斷升級(jí)與加強(qiáng)的配電網(wǎng)建設(shè)，其結(jié)構(gòu)也逐漸成熟，但是也更加復(fù)雜巨大，不可避免地出現(xiàn)了電網(wǎng)故障，進(jìn)一步造成停電現(xiàn)象，直接對(duì)社會(huì)生活造成了影響，甚至對(duì)國(guó)家安全形成了威脅。由此可見(jiàn)，研究配電網(wǎng)故障檢測(cè)與定位十分重要。本文主要分析了10kV配電網(wǎng)線(xiàn)路特點(diǎn)，故障在線(xiàn)檢測(cè)定位方法，故障在線(xiàn)檢測(cè)定位系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

10kV配電網(wǎng)；故障；在線(xiàn)檢測(cè)定位

一、10kV配電網(wǎng)線(xiàn)路特點(diǎn)

本文主要是對(duì)10kV配電網(wǎng)故障在線(xiàn)檢測(cè)定位系統(tǒng)實(shí)施研究，其主要特點(diǎn)為：

1擁有較多的線(xiàn)路分支，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。由于10kV配電網(wǎng)擁有很多分支，同時(shí)分支又形成了眾多子分支，有時(shí)達(dá)到了十幾代，信號(hào)衰減甚至達(dá)到了1萬(wàn)倍。即便是可以檢測(cè)出故障反射波，也僅提供至故障點(diǎn)的距離，并且滿(mǎn)足一定距離點(diǎn)可能存在多個(gè)點(diǎn)，其中真正的故障點(diǎn)只有一個(gè)，很難解決辨別真?zhèn)喂收宵c(diǎn)問(wèn)題。

2擁有較大的接地電阻，石灰桿是很多10kV桿塔的材料，一旦形成接地，由于地質(zhì)和環(huán)境電壓等因素造成的影響不會(huì)得到零數(shù)值，而是產(chǎn)生幾千歐、幾十千歐。配電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障之后，相對(duì)減弱了信號(hào)，其他信號(hào)極易將其淹沒(méi)、接地電阻大始終阻礙了研究，對(duì)其影響積極克服也是配電網(wǎng)故障定位的難點(diǎn)。

3整體長(zhǎng)度長(zhǎng)、對(duì)地電容較大。10kV配電網(wǎng)擁有較長(zhǎng)線(xiàn)路，甚至達(dá)到了幾十公里、上百公里。將交流信號(hào)注入對(duì)地電容中可以發(fā)揮分流功能，線(xiàn)路越長(zhǎng)，線(xiàn)路也會(huì)產(chǎn)生越大的對(duì)地電容，最終形成較大的分流，因此需要電流信號(hào)越小，對(duì)其進(jìn)行定位也就越難。

二、故障在線(xiàn)檢測(cè)定位方法

1阻抗法。按照發(fā)生故障時(shí)測(cè)量的電流與電壓對(duì)故障回路阻抗進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步聯(lián)系線(xiàn)路長(zhǎng)度和阻抗的正比例關(guān)系，對(duì)故障距離進(jìn)行估測(cè)。根據(jù)算法可以將阻抗法劃分為雙端數(shù)據(jù)與單端數(shù)據(jù)。通過(guò)精確分布參數(shù)模型實(shí)施雙端數(shù)據(jù)測(cè)距算法，需要不斷完善數(shù)據(jù)同步于偽根判斷。由于模擬技術(shù)的不足和功能促使單端數(shù)據(jù)測(cè)距算法利用單側(cè)電壓信號(hào)與電流。

2行波法。行波法是指按照行波和故障距離自故障點(diǎn)傳播所需時(shí)間以及檢測(cè)點(diǎn)所需時(shí)間形成正比例，通常劃分為五種。

第一種采用的是現(xiàn)代行波故障測(cè)距原理，具體利用故障暫態(tài)形成的行波獲得雙端測(cè)距的原理，通過(guò)來(lái)自于線(xiàn)路內(nèi)部的故障產(chǎn)生了行波初期浪涌，當(dāng)其達(dá)到線(xiàn)路兩端測(cè)量點(diǎn)時(shí)，可以獲取它們絕對(duì)時(shí)間差值，進(jìn)而對(duì)故障點(diǎn)至故障點(diǎn)兩端測(cè)量點(diǎn)距離實(shí)施計(jì)算。

第二種原理是故障線(xiàn)路上斷路器合閘形成的暫態(tài)行波在測(cè)量點(diǎn)上永久性的故障點(diǎn)彼此的往返時(shí)間對(duì)故障距離進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)這一點(diǎn)可知對(duì)于線(xiàn)路利用重合閘傳輸高壓電來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的，其可以有效彌補(bǔ)小時(shí)導(dǎo)致測(cè)距的失敗或者是由于故障形成的零初始角電壓。

第三種原理是通過(guò)故障點(diǎn)形成的行波達(dá)到線(xiàn)路兩端時(shí)間差進(jìn)一步完成的，采用第一個(gè)行波波頭達(dá)到線(xiàn)路兩端時(shí)間計(jì)算雙端定位，因此僅需捕捉到第一個(gè)行波波頭，而不需要對(duì)其折射與反射進(jìn)行考慮，同時(shí)行波產(chǎn)生了較大幅值，容易辨別。

第四種行波定位是單端進(jìn)行故障產(chǎn)生行波進(jìn)而定位故障的方法。當(dāng)線(xiàn)路出現(xiàn)故障時(shí)，在故障點(diǎn)與母線(xiàn)之間電壓和電流來(lái)回反射，按照故障點(diǎn)與行波之間一次往返時(shí)間以及行波波速能夠準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。

第五種原理是根據(jù)注入端的信號(hào)和故障點(diǎn)與故障點(diǎn)之間，一次往返的時(shí)間對(duì)故障距離進(jìn)行計(jì)算，也可以認(rèn)為在故障之后，人工對(duì)故障線(xiàn)路發(fā)送脈沖信號(hào)，之后對(duì)脈沖信號(hào)發(fā)送時(shí)間與故障點(diǎn)反射達(dá)到檢測(cè)點(diǎn)所需時(shí)間積極檢測(cè)。

3配電網(wǎng)自動(dòng)化方法。最近幾年，隨著不斷成熟的配電網(wǎng)自動(dòng)化措施，陸續(xù)出現(xiàn)了基于SCADA的判斷系統(tǒng)故障區(qū)域方法。其中很多都是根據(jù)配網(wǎng)饋線(xiàn)繼電保護(hù)，聯(lián)系斷路器關(guān)系拓?fù)浞纸庹麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步產(chǎn)生了線(xiàn)路網(wǎng)絡(luò)的矩陣關(guān)系，由此形成判斷算法。

三、故障在線(xiàn)檢測(cè)定位系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1在線(xiàn)取電。傳統(tǒng)故障指示器通過(guò)電池進(jìn)行取電，并且不需要防水，因此需要進(jìn)行灌澆密封處理，無(wú)法替換電池，不足之處在于使用時(shí)間短暫，大概是一年。而故障在線(xiàn)檢測(cè)定位系統(tǒng)應(yīng)用的是新型材料，在10A狀況下，可以采取0.5W功率，并且相當(dāng)于原先重量的1/6?；ジ衅骺梢詫?duì)電網(wǎng)功率和自身消耗能量智能測(cè)量，促使輸入功率遠(yuǎn)大于使用功率。當(dāng)電網(wǎng)缺乏功率時(shí)，自行關(guān)閉設(shè)備上的輔助模塊，節(jié)省用電量。

2更新判斷故障。我們通過(guò)小波變化對(duì)接地故障進(jìn)行判斷。接地故障擁有一個(gè)容性回路，容易通過(guò)高頻成分。所以，通常接地故障量中包含了大量的暫態(tài)成分。對(duì)這類(lèi)非平穩(wěn)信號(hào)積極分析的重要工具為小波變換。同時(shí)按照電流突變發(fā)以及過(guò)流速斷定值法，接地暫態(tài)電流測(cè)量法等從服務(wù)端搜集的特點(diǎn)數(shù)據(jù)雙判斷短路和接地檢測(cè)，獲得更加精準(zhǔn)的故障判斷。

3便于組網(wǎng)。目前我們應(yīng)用的樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)形式：后臺(tái)、數(shù)據(jù)集中器、數(shù)字故障指示器后臺(tái)和集中數(shù)據(jù)器利用GPRS聯(lián)系通信，利用短距離無(wú)線(xiàn)通信對(duì)集中數(shù)據(jù)器和數(shù)字故障指示器緊密聯(lián)系。在服務(wù)器IP中輸入集中數(shù)據(jù)器和附近數(shù)字故障指示器之后，構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的自行組網(wǎng)。

4對(duì)負(fù)荷電流數(shù)值準(zhǔn)確測(cè)量。將一個(gè)導(dǎo)磁金屬安裝在電纜上，當(dāng)其屬于閉合狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)磁金屬就可以形成感應(yīng)電流，如將一層導(dǎo)線(xiàn)纏繞在金屬上，按照右手螺旋準(zhǔn)則就能夠形成電壓，稱(chēng)該導(dǎo)磁金屬與導(dǎo)線(xiàn)為感應(yīng)架。

5構(gòu)建和升級(jí)線(xiàn)路監(jiān)測(cè)運(yùn)行環(huán)境。將溫度傳感器添加至故障指示器的節(jié)點(diǎn)中，以便創(chuàng)造線(xiàn)路運(yùn)作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的環(huán)境；后臺(tái)服務(wù)器把要求改正的動(dòng)態(tài)參數(shù)利用集中數(shù)據(jù)器向數(shù)字故障指示器進(jìn)行傳輸，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改和一鍵升級(jí)的目標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)

隨著不斷擴(kuò)大的配電網(wǎng)規(guī)模，用戶(hù)也提高了對(duì)電能質(zhì)量與可靠性要求，自動(dòng)化建設(shè)配電網(wǎng)獲得了高度重視。在發(fā)展配電網(wǎng)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域中，配電網(wǎng)故障在線(xiàn)檢測(cè)和定位是一個(gè)關(guān)鍵的研究課題，本文通過(guò)對(duì)10kV配電網(wǎng)故障在線(xiàn)檢測(cè)定位系統(tǒng)進(jìn)行研究，最大程度上降低了配電網(wǎng)故障效率，對(duì)建設(shè)智能電網(wǎng)和自動(dòng)化配網(wǎng)發(fā)揮了巨大作用。

[1]季濤，孫同景，薛永端.配電網(wǎng)故障定位技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].繼電器，2009（24）.

[2]郭俊宏，譚偉璞.電力系統(tǒng)故障定位原理綜述[J].繼電器，2011（03）.

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