配電線路故障定位的實(shí)用方法研究

崔本濤

摘? 要：為滿足社會(huì)用電需求，我國建設(shè)了大量的電力工程，配電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其安全受到了電力企業(yè)的高度關(guān)注。該文首先分析傳統(tǒng)線路故障定位技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，對經(jīng)驗(yàn)定位法、分段檢測法、故障分支判斷法、注入行波信號檢測故障距離和實(shí)時(shí)定位故障系統(tǒng)等使用方法進(jìn)行探究，希望對促進(jìn)電力事業(yè)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：配電線路? 故障定位? 實(shí)用方法? 經(jīng)驗(yàn)定位法? 分段檢測法

中圖分類號：TM72 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）04（a）-0023-02

配電線路在電力系統(tǒng)中起著十分關(guān)鍵的作用，關(guān)系到供電的穩(wěn)定性，一旦其發(fā)生故障，就會(huì)對人們的用電質(zhì)量造成影響，從而降低人們的生活質(zhì)量，阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。鑒于此，如何對配電線路故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并及時(shí)解決故障，成為了電力企業(yè)需要考慮的問題。

1? 傳統(tǒng)故障定位檢測技術(shù)

1.1 經(jīng)驗(yàn)定位法

在定位配電線路故障時(shí)，由一部分經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員，結(jié)合配電線路的運(yùn)行情況，在分析和判斷線路故障的基礎(chǔ)上，對可疑故障點(diǎn)進(jìn)行檢查就是所謂的經(jīng)驗(yàn)定位法，這種方法在傳統(tǒng)模式下較為常用。但該線路故障定位方法要求工作人員必須具備較高的專業(yè)技術(shù)水平和判斷能力，與此同時(shí)，還會(huì)耗費(fèi)大量的人力和物力收集有關(guān)資料，以此來確保故障定位的精準(zhǔn)性。此外，這種對人工依賴較強(qiáng)的定位方法，只能對故障大體范圍進(jìn)行明確，卻無法精準(zhǔn)定位到某個(gè)點(diǎn)，通常情況下，只適用于一個(gè)較小的范圍，如果線路所在地地質(zhì)條件和天氣條件復(fù)雜，則難以發(fā)揮出效果，由于定位效果較差，很容易導(dǎo)致故障惡化，繼而產(chǎn)生更加嚴(yán)重的后果。

1.2 分段檢測方法

對一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的電路進(jìn)行分段，然后采取閉合和斷開等操作，對線路進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)線路故障定位的目的。但就應(yīng)用情況而言，該方法并不能及時(shí)且準(zhǔn)確地定位故障。與此同時(shí)，在實(shí)際工作過程中，如果光照較強(qiáng)，配電線路接地故障很容易被忽略，安全事故發(fā)生的概率會(huì)隨之增加。

2? 配電線路故障定位方法分析

新時(shí)期以來，社會(huì)供電需求逐漸增加，為保證供電穩(wěn)定性，對配電線路進(jìn)行檢修和故障排查十分關(guān)鍵，而故障定位作為重要的一環(huán)，關(guān)系到配電線路的質(zhì)量。接下來，該文對幾種目前實(shí)用的故障定位方法進(jìn)行闡述。

2.1 注入行波信號檢測故障距離

正確選線是精確故障定位的前提條件。相關(guān)領(lǐng)域在多年研究后，研發(fā)出一種小電流接地選線技術(shù)，且取得了良好的應(yīng)用效果，據(jù)查閱資料得知，應(yīng)用這種方法進(jìn)行選線，其正確率達(dá)到了96%左右。為精準(zhǔn)定位線路故障創(chuàng)造了有利的條件。

這種實(shí)用性配電線路故障定位方法的原理為：在已知波速的前提條件下，對行波從故障點(diǎn)傳播到檢測點(diǎn)的時(shí)間差進(jìn)行明確，然后與通過波速對比，獲得故障距離。簡言之，就是在被檢測線路的初始端，同時(shí)注入兩種類型的測量信號，一種是注入信號;另一種為返回信號，同時(shí)將注入信號的時(shí)間記錄為0，那么故障點(diǎn)返回信號的波頭，其到達(dá)起始點(diǎn)時(shí)間的一半就是行波由故障點(diǎn)到檢測點(diǎn)的時(shí)間，可以由以下公式進(jìn)行表示：S=△t/2·v[1]。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，工作人員需要在離線階段對三相的開路波形進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，究其原因，主要是三相雖然擁有相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但卻無法保持絕對平衡，尤其是具有傳輸通信功能的B相，其波形較為特殊。在配電線路出現(xiàn)故障之后，對行波注入后的三相波形進(jìn)行記錄，然后與其他相的波形對比，對比出波形存在的差別即可，如果存在差異，則表明檢測相為故障相。之后，需要提取故障相的開路波形和短路波形，并使前者減去后者，同時(shí)采取濾波處理措施，在此基礎(chǔ)上獲得兩波形的差異點(diǎn)，找出與之相對應(yīng)的時(shí)刻，利用上述公式計(jì)算故障距離[2]。

2.2 故障分支判斷法

2.2.1 在配電線路中注入行為的傳輸變化

配電線路與普通輸電線路相比，其電壓和供電半徑較小，且分支較多。為此準(zhǔn)確定位線路故障，需要分析配電線路分支中行波的傳輸過程。行波在配電線路運(yùn)行過程中，如果遇到阻抗不連續(xù)點(diǎn)，則會(huì)進(jìn)行反射或折射。如果傳播后方阻抗小于前方波阻抗時(shí)，則會(huì)向同向行波返回，否則會(huì)返回到反向行波。在供電網(wǎng)絡(luò)中，阻抗不匹配點(diǎn)由3個(gè)部分組成：開路點(diǎn)、分支點(diǎn)、短路點(diǎn)，與這些點(diǎn)相匹配的行波為同向行波和負(fù)向行波。

如果線路只有一個(gè)分支點(diǎn)，那么信號就會(huì)被多個(gè)分支點(diǎn)分為無數(shù)股，如果線路存在故障，那么到達(dá)故障點(diǎn)的信號唯一。信號在遇到故障后會(huì)返回，在這一過程中，如果信號遇到分支點(diǎn)節(jié)點(diǎn)會(huì)繼續(xù)反射或折射，在兩次反射后，信號會(huì)逐漸衰減，最終回到檢測點(diǎn)的信號僅為一股。經(jīng)過多支點(diǎn)的信號，其衰減情況會(huì)更加明顯，經(jīng)過分支太多，會(huì)加大信號辨識的難度。同時(shí)，行波在傳輸階段，還會(huì)受到各種因素的影響，比如：電容、電感和阻抗，其強(qiáng)度同樣會(huì)減弱，再加上變壓器應(yīng)用，使波形發(fā)生了異化。由此得知，如何對這些減弱和異化的波形進(jìn)行使用，并從中獲取有用的信息，是準(zhǔn)確定位線路故障的重中之重[3]。

2.2.2 線路拓?fù)涮卣鞑ǜ拍?/p>

通過上述分析可知，波形會(huì)在傳輸過程中不斷衰減和變形，這對于波形的使用，提出了更加嚴(yán)格的要求，出于利用波形信息的考慮，研究人員根據(jù)行波只會(huì)被阻抗不連續(xù)點(diǎn)發(fā)射或折射的特點(diǎn)，認(rèn)為阻抗不連續(xù)點(diǎn)是錄波波形的主要特征點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，線路拓?fù)涮卣鞲拍畋惶岢?。所謂的特征波是指由線路末端返回到前端全部線路中經(jīng)由阻抗不連續(xù)點(diǎn)返回的波形，這里所說的阻抗不連續(xù)點(diǎn)可能會(huì)位于線路的不同位置和不同點(diǎn)，其中就包括線路故障點(diǎn)。如果線路分支較少，且距離較遠(yuǎn)時(shí)，與這些特征點(diǎn)相對應(yīng)的特征波，就會(huì)在錄波中產(chǎn)生的明顯的波形形式，其主要形式大致分為兩種：一種是波峰;另一種是波谷。二者產(chǎn)生的條件不同，波峰的產(chǎn)生條件為傳播后方阻抗小于傳播前方阻抗，此時(shí)返回的行波為正向特征波，也就是所謂的波峰，與之相反，就會(huì)產(chǎn)生波谷。通過特征波，可以對配電線路中的阻抗不連續(xù)點(diǎn)加以明確，從而得到線路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2.2.3 應(yīng)用范圍

這種行波故障定位方法，雖然應(yīng)用效果良好，但只能適用于接地過渡電阻較小且線路均勻的線路。并且只能對單相接地故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，使社會(huì)生產(chǎn)力大大提升，同時(shí)也促進(jìn)了國家現(xiàn)代化發(fā)展，將其應(yīng)用于配電線路故障定位之中，亦可取得良好的效果。

監(jiān)控系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，分比為計(jì)算機(jī)、信號接收裝置、該應(yīng)裝置和軟件控制程序。應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)，可以從計(jì)算機(jī)中觀察配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，而信號接收裝置在接收故障信號后，就可以利用系統(tǒng)內(nèi)置軟件，分析故障信號的類型，并向工作人員發(fā)出警報(bào)，提醒其及時(shí)檢查和維修，避免故障進(jìn)一步惡化。

在故障線路中應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)，有助于提升故障定位的精準(zhǔn)性。其應(yīng)用原理為：在配電線路發(fā)生故障后，計(jì)算機(jī)會(huì)分析與線路故障存在關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上，對線路是否出現(xiàn)接地故障進(jìn)行判斷。在接地故障發(fā)生后，電路電流會(huì)激增，而監(jiān)控系統(tǒng)可以對電流變化進(jìn)行監(jiān)測，并快速定位故障點(diǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)故障，就會(huì)自動(dòng)切斷故障線路，促使線路中的電流在短時(shí)內(nèi)下降，同時(shí)反饋線路當(dāng)前的信息。由此可見，在配電線路中應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)，有助于提高線路故障定位的效率，并保證系統(tǒng)和工作人員的安全。

3? 結(jié)語

綜上所述，如何高效且準(zhǔn)確地定位故障，已經(jīng)成為檢修線路故障，保證供電穩(wěn)定性的重要舉措。鑒于此，該文對經(jīng)驗(yàn)定位法、分段檢測方法、注入行波信號檢測故障距離、故障分支判斷法、實(shí)時(shí)故障定位系統(tǒng)等故障定位方法進(jìn)行分析，認(rèn)為這些方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，電力企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際，選擇合適的故障定位方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 張寧，肖志恒.10kV配電線路雷擊故障定位研究[J].大眾用電，2019，34（9）：26-27.

[2] 郭傳亮.配電線路故障定位技術(shù)及其在10kV電網(wǎng)中的運(yùn)用初探[J].電子世界，2019（3）：168，170.

[3] 朱明嚴(yán).基于大數(shù)據(jù)配電線路故障定位指示器的研究與應(yīng)用[J].通訊世界，2018，25（12）：155-156.