基于磁場檢測的配電網單相接地故障選線及定位研究

鄭麗榕,陳少凡,林義顯

（國網福建福鼎市供電有限公司,福建 寧德 355200）

1 引言

隨著我國經濟的繁榮發(fā)展，城市用電量增加，配電網絡的質量在此時也就顯得尤為重要。對于配電線路故障的檢測和排除考驗著我國的技術研發(fā)與工作人員。傳統(tǒng)的故障檢測方式有著諸多的弊端，已經難以跟上配電網絡系統(tǒng)的進步。在此情況下，基于磁場檢測的配電網單相接地故障選線及定位開始嶄露頭角。

2 配電網單相接地故障分析

配電網絡系統(tǒng)中的變壓器或者發(fā)電機的中性點就是整個系統(tǒng)的中性點，我國現(xiàn)行的配電網絡中性點主要采取非直接接地的方式，共有三種方式，為不接地、經過消弧線圈接地和高阻抗的接地方式。因為故障電流比較小，也稱為小電流接地方式。

配電網運行中最為常見和主要的故障形式就是單相接地故障。如果單相接地故障發(fā)生在線路比較長的系統(tǒng)中，能量容易堆積致使線路中電壓升高，對配電網的電容、電感也會造成影響，配電網的安全運行受到極大的威脅。

3 配電網架空線路下方的磁場性質分析

（1）配電網線路周圍的三維磁場。眾所周知，電與磁一直共存，有電場的地方就會有磁場的存在。隨著社會發(fā)展對電力的需求，許多新興的技術被應用在配電網絡系統(tǒng)中，與此同時磁場檢測技術的研究、發(fā)展的應用也就成為的配電網系統(tǒng)完善的基礎。

根據(jù)電磁場理論，當配電系統(tǒng)的架空電路中有電流時，線路周圍會產生磁場。當線路發(fā)生故障的時候，這個磁場的大小和方向便反映了線路此時的運行狀態(tài)。所以配電網線路周圍存在的三維磁場對我們處理配電網線路故障必然會有很大的幫助。

（2）配電網線路周圍磁場的檢測。對配電網線路周圍的磁場進行檢測，根據(jù)磁場的方向和大小的變化，就可以完成對配電網單向故障的選線和定位。由電磁場的基本理論我們可以知道，線路周圍存在的三維磁場會隨著線路電流的改變而發(fā)生變化，也就是說電場的變化可以完全被磁場的變化反映出來。

首先對架空線路的磁場進行分析，具體可分為如下幾個簡單模型，單根直導線，無限長直導線，忽略地磁場的影響，將磁場近似為準靜態(tài)場，把三維磁場簡化為二維磁場。再對輸電線路的工頻磁場進行計算，就完成的配電線路的磁場檢測工作。

（3）磁場檢測法的優(yōu)勢。第一，磁場檢測法具有可靠性，能夠準確的選出發(fā)生故障的線路并且定位到發(fā)生故障的線路點，還能分辨并且排除掉偽故障點，磁場檢測用于分析的有效數(shù)據(jù)比較多，通過對幅度值和相位的兩方面判據(jù)很大程度提高了磁場檢測法的準確性。第二，磁場檢測法具有靈敏性，當配電網絡發(fā)生故障或者是有不正常的運行，磁場檢測法能首先對線路進行保護，再判斷是否發(fā)生故障和故障發(fā)生的線路點。第三，磁場檢測法具有很強的精確度，將線路故障點定位再盡可能小的范圍，極大地減少了工作人員排查故障的時間，為維修爭取到了珍貴的時間，對整個配電網絡的運行都有著重大的意義。第四，磁場檢測法具有經濟性，傳統(tǒng)的線路故障定位方法需要線路通道和時間的同步實施，該方法的投資量比較大，經濟適用性比較低，而磁場檢測法只需要測量配電線路的兩端電流和電壓，由于是非直接接觸的測量方法，對設備的硬件要求也不是很高。第五，磁場檢測法具有適用性，磁場檢測法的故障定位不會受到線路長度、阻抗過度和電流、電壓互感的影響，所以同時適用于較長線路和較短線路的故障選線和故障定位。

4 配電網單向接地故障選線以及定位研究

（1）故障選線與故障定位。即使是在當下科技高速發(fā)展的時代，配電系統(tǒng)線路故障的選線和定位一直是困擾電力系統(tǒng)技術工作人員的一個首要難題。

（2）實例分析——LRXC-II配電線路智能故障定位系統(tǒng)?；诖艌鰴z測的配電網單相接地故障選線及定位研究，市場上已經有了不少這方面的產品。下面我們將對其中一個較為典型的產品進行實例分析。

1）LRXC-II配電線路智能故障定位系統(tǒng)的產品定位。LRXC-II配電線路智能故障定位系統(tǒng)是一種實用型的配電自動化系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)配電線路故障的辨識和準確定位。LRXC-II配電線路智能故障定位系統(tǒng)既可以作為配電網絡中的一個獨立的系統(tǒng)，也可以作為復雜配電網絡系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，一個有機組成部分。LRXC-II配電線路智能故障定位系統(tǒng)也是配電系統(tǒng)自動化建設的起點。

2）LRXC-II配電線路智能故障定位系統(tǒng)的技術關鍵。LRXC-II配電線路智能故障定位系統(tǒng)的技術優(yōu)勢有如下三點。第一，迅速準確定位故障線點；第二，可以在野外條件下長期穩(wěn)定地工作；第三，安裝方便。

LRXC-II配電線路智能故障定位系統(tǒng)采用了專門的接地故障指示器，通過對A、B、C三相線路合成電場的測量實現(xiàn)了對架空線路零序電壓信號的直接檢測，為接地故障的準確定位奠定了基礎。檢測完成后，接地故障指示器會將檢測結果和故障的特征量上傳至接地故障定位管理主站。

5 結束語

配電網線路在城市和國家的建設中起到越來越重要的作用，對其故障的檢測和排除也是尤為重要的?；诖艌鰴z測的配電網單相接地故障選線及定位是當代配電網絡建設中極為重視的技術發(fā)展方向，磁場檢測配電網單相接地故障選線及定位擁有著比傳統(tǒng)線路檢測方式更加方便快捷準確的優(yōu)點，值得我們將這個技術發(fā)展完善并全面投入使用。

[1]王亞彩.基于磁場檢測的配電網單相接地故障選線及定位研究[D].河南理工大學,2016.

[2]吳樂鵬.配電網單相接地故障選線與定位方法的研究[D].湖南大學,2012.