配電線路接地故障自動定位技術(shù)探析

【摘要】本文結(jié)合我國電力系統(tǒng)配電線路故障定位技術(shù)的發(fā)展，對基本的故障定位方法進行了闡述，對幾種典型的定位技術(shù)進行了詳細分析。

【關(guān)鍵詞】配電線路 故障定位 定位技術(shù)

一、前言

隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度日益增加，這就增大了對系統(tǒng)線路故障點所處網(wǎng)絡(luò)分支以及故障位置的定位難度。當電力系統(tǒng)產(chǎn)生短路故障現(xiàn)象后，通常出口斷路器會動作，此時，如果通過開關(guān)將主干線進行有限的分段，要實現(xiàn)最終的故障準確定位仍需投入較大的人力及時間。在我國，電力系統(tǒng)配電線路故障定位的研究很多，然而在實際的應(yīng)用中，故障定位的自動化程度仍有待提高[1]。

二、現(xiàn)代電力系統(tǒng)配電線路的故障定位方法簡述

電力系統(tǒng)的配線故障定位通常包括選線以及故障點的確定2個環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的配網(wǎng)線路包括高壓及中低壓配電線路。相對于中低壓輸電線路，高壓輸電線路具有傳輸距離長和功率較大的特點，因而其高壓配電線路的故障對于整個系統(tǒng)的安全、可靠運行影響很大，故電力系統(tǒng)高壓配電線路的故障定位受到人們的廣泛重視?；镜碾娏ο到y(tǒng)配線故障定位方法如表1所示。

表 1基本的電力系統(tǒng)配線故障定位方法[2]

三、 幾種配電線路接地故障定位技術(shù)分析

（一）消弧線圈接地系統(tǒng)的相關(guān)單相接地故障定位分析

電力系統(tǒng)的故障定位通常依靠對故障引發(fā)的電流以及方向的檢測，實現(xiàn)對故障點的判斷。對于中性點接地的系統(tǒng)，由于接地故障的產(chǎn)生會導(dǎo)致相應(yīng)相中較大電流的出現(xiàn)，故此種場合的故障定位較易實現(xiàn)。然而，對于中性點未有效接地的系統(tǒng)，經(jīng)過相應(yīng)的消弧線圈及電阻的裝設(shè)，當出現(xiàn)單相接地故障后，對應(yīng)的故障電流數(shù)值相對較小，從而不利于故障的定位。以消弧線圈接地系統(tǒng)的單相接地故障定位過程為例，其一般涉及故障指示器、通訊等方面的技術(shù)[3]。

1.故障指示器的對比

當前實際應(yīng)用中涉及的配網(wǎng)線路故障指示器基本包括機械式以及電子式兩種。前者利用電子感應(yīng)的基本原理實現(xiàn)，后者則通過相應(yīng)的電流互感器，完成故障電流的采集，經(jīng)過對電流數(shù)值的對比來實現(xiàn)，同時具有通訊和顯示的功能。相對于電子式指示器，機械式設(shè)備具有結(jié)構(gòu)相對簡單、適應(yīng)性好、便于維護等優(yōu)勢，然而，也存在對小電流故障的判斷效果較差、不能對電網(wǎng)的運行進行動態(tài)監(jiān)測、集成度差等不足；而電子式設(shè)備不僅能夠完成復(fù)雜的運算和功能，還能夠?qū)ε渚W(wǎng)線路的負荷進行檢測，同時也存在結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜等不足。

2.相關(guān)的通訊技術(shù)分析

對于使用電子式故障指示器的定位系統(tǒng)，把故障相關(guān)數(shù)據(jù)可靠、快速的進行傳輸具有重要的現(xiàn)實意義。鑒于無線通訊技術(shù)具有受地理條件約束較小、安裝及使用相對簡便等優(yōu)勢，在配網(wǎng)故障指示器的通訊中具有很大的應(yīng)用前景。

考慮到電力系統(tǒng)故障指示器復(fù)雜的周邊環(huán)境，以及較遠的安裝距離等因素，在現(xiàn)有的無線通訊技術(shù)方案中，應(yīng)當優(yōu)先考慮基于FSK以及ASK的技術(shù)，憑借其較好的抗干擾能力和較遠的傳輸距離，較為適宜在電力系統(tǒng)現(xiàn)場通信領(lǐng)域進行應(yīng)用。同時，鑒于GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的日趨成熟和廣闊的覆蓋面積，其比較適宜用在系統(tǒng)的遠程信息交互領(lǐng)域。

（二） 行波故障定位及相關(guān)分析

1. 行波故障定位方法簡述

現(xiàn)有的配網(wǎng)行波故障定位方法包括兩種，一種通過配網(wǎng)故障引發(fā)的行波完成，分為單端以及雙端定位法，一種通過向配網(wǎng)故障線路人為的注入一定的行波，根據(jù)其反射現(xiàn)象完成。通過行波進行故障定位，具有速度相對較快、準確性好的特點。以C型行波法為例，在實際的故障定位過程中，可以從以下方面進行操作:1) 高壓脈沖信號的發(fā)射。通過向配網(wǎng)中的電力線路發(fā)射一定的脈沖信號，并對其發(fā)射信號進行采集和相應(yīng)的噪聲處理操作，將其中的主要能量所處頻率進行科學(xué)的分析處理，對系統(tǒng)故障點的特征發(fā)射波的相應(yīng)時刻進行確定，之后，按照C型行波定位的相關(guān)理論，求解出故障的距離；2)考慮到當配網(wǎng)線路中產(chǎn)生故障后，位于故障點下游的節(jié)點的能量將會發(fā)生衰減，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識別功能，對相關(guān)的節(jié)點特征波進行分析，能夠?qū)收系乃趨^(qū)段進行判別，進而綜合的對故障位置進行鎖定。

2. 相關(guān)的故障定位設(shè)備以及信號的采集分析

當使用C型波的方法完成故障定位時，往往應(yīng)該向配網(wǎng)有關(guān)線路中發(fā)射一定的電壓信號，并對注入的信號和發(fā)射的行波信號進行接收，故相關(guān)的信號源以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的質(zhì)量至關(guān)重要。對此，可以從以下方面進行考慮：1)關(guān)于信號源。當采用C型波進行故障定位時，一般對使用的信號源的上升沿的要求較高，其電壓由峰值的10%至90%的時間宜小于幾個微妙。同時，出于方便觀察的考慮，相應(yīng)的故障行波波形的幅值應(yīng)當較大。綜合以上原因，實際中，通常選用高壓脈沖類信號充當激勵源；2）關(guān)于數(shù)據(jù)采集設(shè)備。考慮到待測的故障行波的傳輸速度極快，因此，應(yīng)當根據(jù)實際的應(yīng)用需求，積極的選用高精度、高速的采集設(shè)備，

此外，對于系統(tǒng)使用的行波測距設(shè)備，應(yīng)當具備以下功能：1）具有多樣化的、能夠自主選擇且便于更改的啟動方式；2）能夠?qū)ο到y(tǒng)的硬件以及軟件進行在線的自動檢測，同時，具有自動報警的功能；3）能夠進行掉電報警和掉電存儲；4）具備豐富的故障定位結(jié)果的顯示功能。

四、總結(jié)

當前的電力系統(tǒng)配網(wǎng)故障定位技術(shù)日趨成熟，但實際應(yīng)用中的可靠以及靈敏性等仍有待改善，針對系統(tǒng)故障特征較為明顯的應(yīng)用場合的定位算法的研究相對較多，但相關(guān)算法的容錯以及適用性的研究仍需深入。

參考文獻：

[1]龍維民.基于故障指示器的配電網(wǎng)故障自動定位系統(tǒng).電力設(shè)備.2006(11)

[2]劉世光.配電線路接地故障自動定位.山東大學(xué). 2010(10)

[3]徐俊.消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障定位研究.上海交通大學(xué).2011(9)