配電線路在線故障識別與診斷方法

余先成

摘要：配電線路是電力系統(tǒng)的重要的組成部分，在整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)展中發(fā)揮著重要的積極作用。配電路線是電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的大動(dòng)脈，同時(shí)它也很脆弱，任何外力破壞和工作人員錯(cuò)誤的操作，均可能引起大面積的停電，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺娋W(wǎng)癱瘓，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，給人民生活帶來不便。開展配電線路故障識別和診斷方法研究，有助于及時(shí)進(jìn)行故障處理，迅速使供電系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，在保障電力系統(tǒng)的安全和維護(hù)用戶的經(jīng)濟(jì)利益方面具有重大意義。

關(guān)鍵詞：配電線路;故障識別;診斷;研究

引言

現(xiàn)階段，隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的提高，工業(yè)、企業(yè)和家庭用電量越來越大，導(dǎo)致我國的電力系統(tǒng)的壓力與日俱增，供電的質(zhì)量和安全性漸漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題。配電線路在一定程度上決定了電力系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，所以要重視配電線路的質(zhì)量，深化配電線路在線故障識別及診斷方法研究，對于線路中存在的問題，要做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和廣大用戶的安全用電。

1配電線路故障診斷系統(tǒng)的特性

1.1監(jiān)測范圍廣

配電線路故障在線識別和診斷系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集各監(jiān)測點(diǎn)電流的狀態(tài)信息，包括：負(fù)荷電流、短路電流以及接地電流，并將這些信息上報(bào)至主站系統(tǒng)，在線調(diào)整短路、接地等故障監(jiān)測參數(shù)，對轄區(qū)內(nèi)配電線路進(jìn)行全面監(jiān)控，及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷線路故障。

1.2能夠適應(yīng)嚴(yán)苛的外部環(huán)境

故障監(jiān)測裝置需要和配電線路共同適應(yīng)嚴(yán)酷的外部環(huán)境，確保監(jiān)測精度不受影響。該系統(tǒng)的故障監(jiān)測裝置電源使用壽命長達(dá)5年，具備IP67的防護(hù)等級，抗老化時(shí)間長達(dá)8年，能夠承受-40℃-70℃的工作溫度，并且在風(fēng)速≤34m/s，海拔高度≤4000m，相對濕度≤95%的環(huán)境下都能夠正常工作，適用范圍廣、運(yùn)行可靠性高。

1.3具備遠(yuǎn)程操控功能

配電線路故障在線識別和診斷系統(tǒng)通信方式，采用雙向短距離無線調(diào)頻通信模塊，遠(yuǎn)程通信采用GSM網(wǎng)絡(luò)通信，監(jiān)測中心可以對現(xiàn)場的故障進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)試和配置，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測配電線路的負(fù)荷電流、短路電流、接地電流。

2常見的故障問題

生活的當(dāng)中，電能是諸多能源中最主要也是最基本的之一。電能與各個(gè)行業(yè)乃至每個(gè)人的聯(lián)系都是非常緊密的，一旦電網(wǎng)當(dāng)中的配電線路產(chǎn)生故障，會對每個(gè)人帶來很多麻煩與不便;與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)方面也會產(chǎn)生一定的損失。電力部門的工作人員在進(jìn)行故障檢查時(shí)，檢測的過程也非常繁瑣復(fù)雜，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。所以，在平時(shí)進(jìn)行配電線路的檢修是，要以準(zhǔn)確、快速、穩(wěn)定和可靠作為工作的目標(biāo)，盡量把故障出現(xiàn)的可能降到最低，以保證供電的安全和穩(wěn)定，來確保用戶基本的利益。依據(jù)對配電線路進(jìn)行的檢測情況來分析，可以將故障分為以下幾種。

2.1高阻導(dǎo)致的電路故障

在線路架設(shè)過程中，常常因?yàn)橹車h(huán)境的情況，有一些線路架設(shè)的過程當(dāng)中常常和一些高大樹木貨高層建筑相鄰。線路高高的選在半空中，特別容易發(fā)生斷裂。當(dāng)配電線路出現(xiàn)的高空斷裂和地面項(xiàng)鏈時(shí)，會引起比較嚴(yán)重的故障。由于高空中的線路電流較高，一旦出現(xiàn)故障，沒辦法通過普通的檢測方法進(jìn)行故障檢測，所以故障會更加的嚴(yán)重，會對整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

2.2單相接地與短路故障

在諸多故障中，最常見、最主要的故障問題是由單相接地與短路引起的。當(dāng)單相接地與短路引起的故障發(fā)生時(shí)，工作人員在檢測故障時(shí)很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的原因。單相接地與短路故障產(chǎn)生主要是因?yàn)橥饬舸┝⒕€路絕緣層的氧化鋅避雷器。但是，實(shí)際檢測中，避雷器的擊穿層比較厚，具體問題在檢測時(shí)很難被發(fā)現(xiàn)。由短路引起配電線路故障時(shí)，電流會發(fā)生明顯變化。當(dāng)故障原因僅僅是單相接地時(shí)，檢測方法比較簡單。在單相接地與短路故障問題中，小電流單相接地引起的故障是最難檢測的，此類故障一旦發(fā)生，只能通過對電路分段合閘逐一排除，找出故障點(diǎn)，這種方法需要工作人員在檢修時(shí)非常嚴(yán)謹(jǐn)，但效率低，很難排查出故障問題。

3故障診斷

3.1監(jiān)測定位

監(jiān)測定位指的是在故障多發(fā)的線路區(qū)域與主要分支設(shè)置探測設(shè)備，對故障多發(fā)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測。通過這種方式，可以準(zhǔn)確的獲取線路的具體數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，明確故障產(chǎn)生的具體位置。但是，這種方式也有一些缺陷，定位檢測設(shè)備的成本相對高，還需要工人具備一定的操作技術(shù)，后期設(shè)備維修的工作量也很大，所以這種檢測方法在檢修實(shí)踐中實(shí)施起來有一定的限制。

3.2配網(wǎng)故障識別和定位設(shè)計(jì)

根據(jù)上述配電線路故障類型及產(chǎn)生原理，對其故障點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測和定位追蹤是本系統(tǒng)的核心功能之一，該系統(tǒng)作為一種大型配電網(wǎng)診斷系統(tǒng)，監(jiān)控范圍廣、線路環(huán)境復(fù)雜，因此，故障監(jiān)測和定位方法主要采用低壓脈沖反射法、高壓閃絡(luò)法以及沖擊高壓閃絡(luò)法。其中低壓脈沖反射法可以對低阻接地和開路故障進(jìn)行精準(zhǔn)快速地識別和定位，有效監(jiān)測配電線路的長度和電波傳播速度，在配電線路出現(xiàn)開路故障時(shí)，故障等效阻抗為故障電阻和配電線路特性阻抗串聯(lián)，此時(shí)，開路中的故障電阻表現(xiàn)為無窮大，通過接入低壓脈沖測試儀器，將脈沖信號形成全反射狀態(tài)，測試端將接收到同極性的脈沖反射信號，與故障點(diǎn)的發(fā)射波形恰好對應(yīng)，此時(shí)可判斷出該區(qū)域內(nèi)線路運(yùn)行狀態(tài)。高壓閃絡(luò)測試法的設(shè)計(jì)，適用于配電線路中高阻故障的監(jiān)測，例如：高阻泄漏故障和高阻閃絡(luò)性故障，配電線路故障點(diǎn)的直流電阻大于該電纜的特性阻抗的故障均稱為高阻故障，配電線路中的大部分故障屬于高阻故障。直流高壓閃絡(luò)法適用于監(jiān)測高阻閃絡(luò)故障，監(jiān)測波形較為簡單和直觀。但是，采用低脈沖法是無法對高阻故障進(jìn)行測試的，因?yàn)楣收宵c(diǎn)等效阻抗幾乎等于電纜特性阻抗，所以其反射系數(shù)幾乎為零，無法進(jìn)行正常測試。因此，針對該問題，系統(tǒng)還采用沖擊高壓閃絡(luò)法技術(shù)，增強(qiáng)配網(wǎng)線路故障類型的識別率，提高故障診斷的準(zhǔn)確性。該方法與直流高壓閃絡(luò)都屬于高壓閃絡(luò)的范疇，因此，試驗(yàn)電路存在高度相似，而沖擊高壓閃絡(luò)法更適用于測試配電線路中的高阻故障和閃絡(luò)故障。沖擊高壓閃絡(luò)法只需要在充電電容器與配電線路之間增加一個(gè)球型放電間隙。在系統(tǒng)監(jiān)測過程中，首先對充電電容進(jìn)行充電，當(dāng)配電線路電壓充滿后，此時(shí)球型放電間隙會擊穿放電，配電線路會得到一個(gè)瞬時(shí)高壓，此時(shí)，如果配電線路電壓大于故障點(diǎn)的臨界擊穿電壓時(shí)，故障點(diǎn)會擊穿放電，將電流電壓信號向兩端進(jìn)行傳播。此時(shí)，配電線路故障在線識別和診斷系統(tǒng)捕捉到該信號后，即可對線路故障點(diǎn)進(jìn)行判斷和定位。然后啟動(dòng)通信機(jī)制將故障信號傳輸至系統(tǒng)主站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過可視化設(shè)備對配網(wǎng)線路故障區(qū)域、故障類型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，工作人員可及時(shí)對故障進(jìn)行處理，恢復(fù)配網(wǎng)線路的正常運(yùn)行。

結(jié)語

綜上所述，由于10kV配電線路運(yùn)行具有的復(fù)雜性和故障點(diǎn)具有的特殊性，其故障查找方法與排查方法成為當(dāng)前相關(guān)工作人員需要解決的問題。除了采取技術(shù)處理之外，還需要積極調(diào)動(dòng)群眾力量，組建專門的護(hù)線隊(duì)伍，及時(shí)掌握線路情況，加大服務(wù)宣傳。供電人員還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)對10kV配電線路故障的處理，在故障高發(fā)區(qū)安裝指示器，提升故障處理的科學(xué)性、合理性，確保線路內(nèi)的供電安全，提升10kV配電線路運(yùn)行的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]李祥男.如何提高10kV配電線路故障搶修效率的策略[J/OL].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，[2018-03-22].

[2]鄧小勇.配電線路運(yùn)行維護(hù)和故障處理分析[J/OL].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，[2018-03-21].