配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法分析

彭家穎

摘 要：近年來，人們用電需求呈持續(xù)上升趨勢，這給國家電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的壓力與挑戰(zhàn)。在整個(gè)配電系統(tǒng)中，配電線路是將供電廠與廣大電力終端用戶緊密聯(lián)系起來的紐帶與橋梁，在配電系統(tǒng)中占有至關(guān)重要的地位。對配電線路在線故障進(jìn)行有效的識(shí)別與診斷，可以確保配電系統(tǒng)持續(xù)正常運(yùn)行。從配電線路在線故障角度出發(fā)，文章主要探討了配電線路在線故障的識(shí)別與診斷方法，以及對配電線路在線故障識(shí)別與診斷系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)分析與論述。

關(guān)鍵詞：配電線路；在線故障；識(shí)別診斷；方法

前言

配電線路運(yùn)行的質(zhì)量與效率是國家電網(wǎng)得以安全運(yùn)行的重要保障。然而，由于終端用戶數(shù)量的越來越多，不僅給整個(gè)配電系統(tǒng)造成了巨大的壓力，而且各種因素的干擾使得配電線路極易發(fā)生在線故障，從而嚴(yán)重影響配電系統(tǒng)的供電安全性與可靠性。在線運(yùn)行是配電線路最脆弱的時(shí)刻，此時(shí)一旦發(fā)生故障將很可能進(jìn)一步造成嚴(yán)重的后果，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)配電系統(tǒng)崩潰，從而對人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。因此，必須采用有效的方法對配電線路的在線故障進(jìn)行識(shí)別與診斷。

1 配電線路在線故障的識(shí)別

1.1 單相接地故障的識(shí)別

單相接地故障分為金屬接地故障和非金屬接地故障，金屬接地故障在配電線路的單相接地故障中屬于一種完全接地故障。其發(fā)生的主要原因是配電線路某一段電線或某一電源側(cè)斷線發(fā)生故障，使得電線與地面發(fā)生直接接觸。這種故障多發(fā)生于饋電線路上。當(dāng)金屬接地故障發(fā)生時(shí)，其發(fā)生位置的相電壓會(huì)瞬間變?yōu)?，而其余位置的相電壓則轉(zhuǎn)換為線電壓。它的這一特性既是金屬接地故障發(fā)生的主要表現(xiàn)，也是維修人員進(jìn)行識(shí)別的關(guān)鍵。

非金屬接地故障在配電線路的單相接地故障中屬于不完全接地故障，發(fā)生位置與金屬接地故障相同，發(fā)生的主要原因是配電線路上出現(xiàn)放射電弧，電線通過放射電弧與地面發(fā)生間接接觸。在非金屬故障發(fā)生過程中時(shí)常會(huì)伴有間歇性故障，且故障發(fā)生位置的相電壓會(huì)明顯下降，而沒有發(fā)生故障位置的相電壓也會(huì)有所上升。通過這一特性可以實(shí)現(xiàn)對非金屬接地故障的有效識(shí)別[1]。

1.2 高阻故障的識(shí)別

高阻故障主要發(fā)生于架空線路出現(xiàn)斷裂，使地面或周圍事物接觸到較高阻抗的情況之下。如果架空線路發(fā)生斷裂，則很可能與附近的物體發(fā)生接觸，這就會(huì)造成配電線路發(fā)生短路現(xiàn)象，從而產(chǎn)生高阻故障。另外，在路面碎石、砂礫等受到雷擊作用時(shí)，也有可能發(fā)生高阻故障。當(dāng)發(fā)生高阻故障時(shí)，其產(chǎn)生的電流會(huì)低于平常直接接地發(fā)生短路情況下的電流。傳統(tǒng)的過電流保護(hù)法在今天的配電線路在線故障檢測中，已難以滿足準(zhǔn)確檢測出高阻故障發(fā)生位置的要求。如果高阻故障的出現(xiàn)沒有得到及時(shí)的處理，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)配電系統(tǒng)無法繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至?xí)斐苫馂?zāi)事故。所以，根據(jù)它的特性借助現(xiàn)代化工具與技術(shù)可以對高阻故障進(jìn)行有效的識(shí)別[2]。

1.3 間歇性故障的識(shí)別

當(dāng)配電線路在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)重復(fù)性、瞬時(shí)性弧光，并伴隨有間歇性放電現(xiàn)象，基本上就可以確定為發(fā)生了間歇性故障。這種故障的發(fā)生無規(guī)律可循，且故障間隔的時(shí)間既可能是幾秒，也可能是幾小時(shí)、幾天，具有較大的隨意性，難以準(zhǔn)確診斷。對于間歇性故障的識(shí)別，需要專業(yè)人士在發(fā)現(xiàn)故障的同時(shí)及時(shí)查明其原因，并迅速做出恰當(dāng)?shù)木S修措施。故障檢修人員應(yīng)對這種故障引起高度的重視，否則必將會(huì)對整個(gè)配電系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，為其埋下安全隱患，使配電系統(tǒng)無法正常有序的運(yùn)行，從而影響人們的正常生產(chǎn)生活。

2 配電線路在線故障的診斷方法

2.1 主動(dòng)定位診斷方法

主動(dòng)定位診斷方法是當(dāng)前配電線路在線故障診斷中最常采用的一種方法，它包括有中性點(diǎn)脈寬注入法、S注入法和交直流綜合注入法等。中性點(diǎn)脈寬注入法，具有較高的安全性與可靠性，且診斷精度較高，主要應(yīng)用于配電線路在線故障的監(jiān)測；S注入法，診斷具有較高的準(zhǔn)確性，主要是利用診斷信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對配電線路在線故障的發(fā)生位置進(jìn)行判斷與定位；交直流綜合注入法，這種方法目前應(yīng)用范圍較小，主要是因?yàn)槠湓趯?shí)際診斷過程中存在一定危險(xiǎn)性，且診斷效率低下，無法對線路故障發(fā)生的種類與發(fā)生的具體位置進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷。

2.2 監(jiān)測定位診斷方法

所謂監(jiān)測定位，就是指對配電線路在線運(yùn)行過程中的關(guān)鍵部位、容易發(fā)生和經(jīng)常發(fā)生故障的地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與定位，以確保當(dāng)故障發(fā)生時(shí)可以得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效的解決，從而為維修人員創(chuàng)造極大的便利。這種診斷方法主要是對配電線路中的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全方位監(jiān)測，當(dāng)線路在運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)，該監(jiān)測裝置就會(huì)立刻發(fā)出警報(bào)，相關(guān)維修人員就會(huì)立刻趕到故障現(xiàn)場，對故障的位置與產(chǎn)生原因進(jìn)行精確的診斷，并以最快的速度對故障進(jìn)行處理，確保在最短的時(shí)間內(nèi)能夠恢復(fù)正常供電。雖然這種監(jiān)測定位診斷方法能夠產(chǎn)生良好的診斷效果，但其安裝程序復(fù)雜繁瑣，造價(jià)較高，對技術(shù)性要求也叫高且難以實(shí)施，所以對其應(yīng)用造成了一定的局限[3]。

2.3 智能定位診斷方法

智能定位診斷方法的實(shí)現(xiàn)是在線路故障的投訴信息基礎(chǔ)之上，運(yùn)用推理方法來達(dá)到對故障進(jìn)行定位的目的。與輸電線路不同，配電線路往往具有較多的分支，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，采取拉開故障線路的方法可以快速精準(zhǔn)的定位到故障的發(fā)生地點(diǎn)，這主要利用的是線性可分?jǐn)?shù)據(jù)所具有的識(shí)別性。它通過將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法與SVM方法相結(jié)合，從而可以實(shí)現(xiàn)對配電線路在線故障發(fā)生具體位置的準(zhǔn)確判斷。該診斷方法具有良好的定位效果，但現(xiàn)有技術(shù)還無法完全滿足其要求，還需要進(jìn)行不斷的改進(jìn)、補(bǔ)充與完善[4]。

3 對配電線路在線故障識(shí)別與診斷系統(tǒng)的分析

故障狀態(tài)信號(hào)是對配電線路在線故障進(jìn)行判斷的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。而配電線路在線故障識(shí)別與診斷系統(tǒng)的主要工作就是對故障的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行檢測，具體步驟為測取信號(hào)、調(diào)理信號(hào)、采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、抽取信號(hào)特征、識(shí)別信號(hào)狀態(tài)。通過這一系列的步驟，可以實(shí)現(xiàn)對配電線路在線故障狀態(tài)信號(hào)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確檢測，從而有利于維修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理故障，保證配電系統(tǒng)的正常安全可靠運(yùn)行。同時(shí)對在線故障進(jìn)行全面透徹的分析，將采集的有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到完整性、保密性良好的數(shù)據(jù)庫中，以便日后研究需要所用。

4 結(jié)束語

綜上所述，配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法的介紹和系統(tǒng)的分析是本文章研究的主要內(nèi)容。配電線路在線故障識(shí)別與診斷的方法有很多，文章主要分析了單相接地故障、高阻故障、間歇性故障的識(shí)別以及主動(dòng)式定位診斷、智能定位診斷和監(jiān)測定位診斷方法。通過文章的分析，旨在讓更多的人們意識(shí)到配電線路在線故障識(shí)別、診斷與處理的重要性。隨著配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法研究的不斷深入，相信在不久的未來一定會(huì)出現(xiàn)更為有效的診斷技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]周廷模.配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法的研究[J].廣東科技，2013，16：90-91.

[2]黃永.配電網(wǎng)線路高阻故障在線識(shí)別方法研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[3]陳明睿，竇文釗.如何識(shí)別配電線路故障以及故障診斷的方法[J].黑龍江科技信息，2013，29：44.

[4]唐金銳.電力線路在線巡視監(jiān)測及故障精確定位的研究[D].華中科技大學(xué)，2014.