農(nóng)村35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)

安達(dá)市電業(yè)局

摘要：電力資源在當(dāng)代已經(jīng)成為一種不可的缺少的能源。電力業(yè)的發(fā)展使得我國(guó)廣大的農(nóng)村地帶電網(wǎng)的覆蓋面積越來(lái)越大，然而，由于農(nóng)村面積大，所以，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，是很難很快的找出故障的地點(diǎn)。而隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)于電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性的需求也不斷提高。如果不及時(shí)的找出故障發(fā)生的所在地，對(duì)于農(nóng)村人民的用電是很不利的。因此，對(duì)于農(nóng)村35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)的研究是十分有必要的。本文主要闡述了配電網(wǎng)故障的綜合定位方法以及基于綜合法的故障定位裝置硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)35kV配電網(wǎng)單相接地故障的防范提出了一定的解決措施，以期能夠保障農(nóng)村用電的穩(wěn)定性與安全性。

關(guān)鍵詞：35kV配電網(wǎng)；單相接地；故障；定位技術(shù)

人們生活水平的提高以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步使得人們所使用的器物都日趨電氣化。尤其是農(nóng)村人民，這種改變更大。因此供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性關(guān)乎著人們的生活。35kV配電網(wǎng)單相接地是農(nóng)村用電的重要組成部分，因此35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)十分重要。因?yàn)?，農(nóng)村面積比較大，一旦出現(xiàn)事故若不能及時(shí)的定位故障發(fā)生地，會(huì)對(duì)農(nóng)村人民的生活用電帶來(lái)很大的不便。因此，我國(guó)的電力部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)的研究和重視，從而保障我國(guó)農(nóng)村人民用電的穩(wěn)定性和安全性。

一.配電網(wǎng)故障的綜合定位方法

C型行波法的基本思想是在線(xiàn)路的首端變電站以人工方式向故障線(xiàn)路注入脈沖信號(hào)，根據(jù)故障點(diǎn)的反射行波確定故障位置（見(jiàn)圖1）。圖中由裝設(shè)在線(xiàn)路首端（M點(diǎn)）的故障定位裝置檢測(cè)脈沖信號(hào)的發(fā)射時(shí)刻t1和故障點(diǎn)反射波到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻t2。

交流注入法的原理是在線(xiàn)路的首端變電站向故障相注入信號(hào)電流，頻率選擇60Hz以盡量減少導(dǎo)線(xiàn)分布電容的影響，然后由工作人員手持專(zhuān)用的信號(hào)電流探測(cè)器查找故障線(xiàn)路和故障點(diǎn)。本文方案為：當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障后，首先離線(xiàn)注入高壓脈沖信號(hào)，根據(jù)C型行波法原理確定故障距離和故障點(diǎn)所在區(qū)段；然后采用交流注入法精確定位，離線(xiàn)注入特殊頻率的電流信號(hào)，在遇有分支線(xiàn)路的情況下，離開(kāi)分支點(diǎn)10m的距離對(duì)每一分支進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)到有信號(hào)電流的分支即為有故障的分支線(xiàn)路，沿故障分支繼續(xù)探測(cè)，信號(hào)電流的消失點(diǎn)即該分支上的故障點(diǎn)。該流程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)分別向三相導(dǎo)線(xiàn)注入高壓脈沖信號(hào)，其中兩個(gè)非故障相反射波形完全相同，而故障相有明顯的故障特征。

二、基于綜合法的故障定位裝置硬件設(shè)計(jì)

2.1總體思路

本裝置的硬件主要包括2個(gè)信號(hào)源和1個(gè)交流信號(hào)電流探測(cè)器，信號(hào)源分別為高壓脈沖信號(hào)發(fā)生源和交流信號(hào)發(fā)生源。利用C8051F310單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

了2個(gè)信號(hào)源的一體化，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行智能化控制。硬件系統(tǒng)圖見(jiàn)圖3，主要包括3分：①單片機(jī)及外圍系統(tǒng)（即硬件控制部分）；②高壓脈沖信號(hào)源主回路及驅(qū)動(dòng)回路；③交流信號(hào)源主回路及驅(qū)動(dòng)回路。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于行波信號(hào)的發(fā)射系統(tǒng)，注入信號(hào)的幅值與定位的有效距離有直接關(guān)系。此外，注入脈沖的寬度對(duì)定位結(jié)果有很大影響。如果脈沖過(guò)寬（假設(shè)為T(mén)），則在T時(shí)間內(nèi)到來(lái)的反射脈沖與發(fā)射脈沖重疊，檢測(cè)裝置檢測(cè)到的仍舊是發(fā)射脈沖信號(hào)，因而不能測(cè)出故障距離，出現(xiàn)盲區(qū)，且發(fā)射脈沖的寬度越寬盲區(qū)越大；若發(fā)射脈沖過(guò)窄，其所含的高頻分量越多，在線(xiàn)路上產(chǎn)生的高頻損耗也越大，從而使反射脈沖的幅值過(guò)小并產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，也影響信號(hào)的接收。一般而言，定位距離越遠(yuǎn)，應(yīng)選擇的脈寬越寬。為增大定位的有效距離，將注入脈沖信號(hào)的幅值設(shè)定在10kV，其脈沖寬度可根據(jù)不同線(xiàn)路長(zhǎng)度自動(dòng)改變。我們實(shí)現(xiàn)了高壓脈沖信號(hào)發(fā)生源在線(xiàn)可調(diào)，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。為了使交流信號(hào)電流探測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果更精確，交流信號(hào)源的參數(shù)設(shè)計(jì)為在線(xiàn)調(diào)節(jié)，可根據(jù)A/D采集到的反饋信息調(diào)整電流，使電流值始終保持100mA。交流信號(hào)電流探測(cè)器只對(duì)交流信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的頻率敏感，這樣可準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)。

2.2控制部分的設(shè)計(jì)

圖3虛線(xiàn)框內(nèi)為硬件控制部分，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓脈沖信號(hào)電路和交流信號(hào)源電路的控制。該部分的設(shè)計(jì)主要包括控制芯片（C8051F310）、IGBT的控制信號(hào)回路、A/D采樣的設(shè)計(jì)和輔助電路的設(shè)計(jì)。單片機(jī)采用美國(guó)CYGNAL公司的C8051F310，該器件是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU芯片[15-16]。C8051F310的ADC0子系統(tǒng)集成了2個(gè)25通道模擬多路選擇器（合稱(chēng)AMUX0）和1個(gè)200k交流–交流的10位逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（analog-to-digitalconverter，ADC），ADC中集成了跟蹤保持電路和可編程窗口檢測(cè)器。AMUX0、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式及窗口檢測(cè)器都可用軟件通過(guò)特殊功能寄存器來(lái)配置。ADC0可工作在單端方式或差分方式。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在寄存器對(duì)ADC0H：ADC0L中的存儲(chǔ)方式可以是左對(duì)齊或右對(duì)齊。本控制器在A(yíng)/D通道前設(shè)計(jì)了電流互感器，用于把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

結(jié)論：本文提出的綜合定位法可用于35kV配電網(wǎng)鐵塔線(xiàn)路單相接地故障的定位，能有效解決接地電阻小于3k?時(shí)的故障定位問(wèn)題。值得注意的是，因?yàn)榕潆娋W(wǎng)分支多，線(xiàn)路長(zhǎng)，導(dǎo)線(xiàn)分布電容大，存在電容分流現(xiàn)象。當(dāng)過(guò)渡電阻大于3k?時(shí)，該方法不是很有效。另外對(duì)于水泥桿配電線(xiàn)路的故障定位也還有待進(jìn)一步研究。

三.故障防范

要切實(shí)的保障農(nóng)村用電的穩(wěn)定性與安全性，出了要加強(qiáng)35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)外，還要加強(qiáng)防范措施。這要求農(nóng)村電網(wǎng)的維修人員不但要有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，同時(shí)還要有一定的責(zé)任心，要對(duì)35kV配電網(wǎng)單相接地進(jìn)行定期的檢查，對(duì)潛在的故障要及時(shí)的維修，對(duì)有缺陷的設(shè)備、或已經(jīng)老化的設(shè)備要進(jìn)行及時(shí)的更換，將電力事故消滅在萌芽狀態(tài)?？傊?，35kV配電網(wǎng)單相接地故障的防范在于維修管理人員的技術(shù)水平和素質(zhì)水平，同時(shí)還需要電力業(yè)相關(guān)的一些規(guī)章制度來(lái)對(duì)農(nóng)村的電網(wǎng)進(jìn)行有效的管理，從而起到有效的預(yù)防作用。

結(jié)語(yǔ)：35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)是一項(xiàng)是一個(gè)難度高、內(nèi)容復(fù)雜、責(zé)任重大且具有危險(xiǎn)性的一項(xiàng)工作。如果故障的定位技術(shù)做得到位，那么，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，也能很好的進(jìn)行補(bǔ)救，在很大程度上，降低了農(nóng)村各項(xiàng)財(cái)產(chǎn)的損失，給農(nóng)村人們提供了一定的電力安全保護(hù)措施。所以，我國(guó)電力業(yè)應(yīng)加大對(duì)35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)，加強(qiáng)35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)的研究和創(chuàng)新，同時(shí)更要加強(qiáng)對(duì)35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)和素質(zhì)培訓(xùn)，不斷的改進(jìn)方法解決現(xiàn)有問(wèn)題，從而為農(nóng)村人民用電的穩(wěn)定性提供更大的保證。

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