配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法研究

閆志勇

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(shí)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(shí)別;診斷方法

引言

“十三五”規(guī)劃（2016-2020年）中提出，我國要加快智能電網(wǎng)建設(shè)，全面提升國家電網(wǎng)智能化建設(shè)水平，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)營的自動(dòng)化、信息化和互通性，廣泛開展電能需求側(cè)響應(yīng)和電力市場服務(wù)，全面提升電網(wǎng)運(yùn)行能力和可靠水平。研究得知，配電線路是連接電廠和終端用戶之間的重要紐帶，配電線運(yùn)行狀態(tài)的健康與否是用戶電能使用可靠性的重要保障。由于配電線路分布廣泛和工作環(huán)境惡劣，在長期自然環(huán)境損害下容易出現(xiàn)故障，一些早期的故障如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除，很容易引發(fā)短路、線損等嚴(yán)重故障，給電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重危害?，F(xiàn)階段，部分地區(qū)對(duì)配電線路的診斷檢測依然采用傳統(tǒng)人工模式，不具備在線實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，也無法對(duì)配電線路瞬時(shí)故障和高阻抗故障做出有效識(shí)別和診斷，更無法對(duì)潛在故障信號(hào)做出預(yù)警，配電線路運(yùn)行的安全性和可靠性無法得到有效保證。

1配電線路的故障在線識(shí)別探究

1.1高阻故障的識(shí)別

對(duì)于配電線路的建設(shè)來說，因?yàn)槎喾矫嬉蛩赜绊?，不少的架空線路將要設(shè)置到與建筑以及樹木想接近的位置，而且非常容易遭受其影響而發(fā)生斷裂問題。而地面阻抗是比較高的，斷裂位置與地面垂直與之相接觸，便導(dǎo)致了短路問題，使得配電線路出現(xiàn)故障問題。這時(shí)候過去采取的電流保護(hù)手段是起不到作用的。高阻故障問題因?yàn)榕c一般的接地故障問題相對(duì)比而言電流是更高的，所以所導(dǎo)致后果更加嚴(yán)重，而電力系統(tǒng)穩(wěn)定性就會(huì)遭受更嚴(yán)重威脅。

1.2中性接地故障

目前，我國110kV及以上電網(wǎng)通常采用大電流接地方式，為了降低單相接地點(diǎn)流，對(duì)部分變壓器采取不接地的方式，即中性點(diǎn)有效接地方式，這樣中性點(diǎn)電位固定為地電位，發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相電壓升高不會(huì)超過1.4倍運(yùn)行相電壓;暫態(tài)過電壓水平也較低;故障電流很大，漏電保護(hù)能迅速動(dòng)作于跳閘，切除故障，系統(tǒng)設(shè)備承受過電壓時(shí)間較短。在電力系統(tǒng)故障中，中性接地直接影響到電網(wǎng)系統(tǒng)的絕緣水平、供電可靠性、繼電保護(hù)以及通信穩(wěn)定性等多方面問題。

1.3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(huì)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(duì)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。

2配電線路在線故障診斷方法

2.1被動(dòng)定位

這種方法也可細(xì)分為三種：行波法、區(qū)段查找法與阻抗法。行波法在線路的故障診斷中準(zhǔn)確性很高，但這種方法需要花費(fèi)很長時(shí)間，無法迅速及時(shí)的診斷出故障點(diǎn)的具體位置，所以故障診斷過程中需要充分考慮再加以運(yùn)用。區(qū)段查找法是通過配電系統(tǒng)中自動(dòng)化的設(shè)備對(duì)故障定位，此種方式可以通過逐漸縮小范圍的方式準(zhǔn)確查找出故障的具體位置，能有限減少故障查找的時(shí)間，節(jié)省人力、物力和財(cái)力。阻抗法的顯著優(yōu)點(diǎn)是成本低，所需投入資金少，但在實(shí)際操作中，會(huì)由于電源、路徑阻抗等原因受限制，不能發(fā)揮其作用。

2.2配網(wǎng)故障識(shí)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(duì)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(duì)低阻接地和開路故障進(jìn)行精準(zhǔn)快速地識(shí)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(hào)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(hào)，與故障點(diǎn)的發(fā)射波形恰好對(duì)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。

2.3監(jiān)測定位法

監(jiān)測定位指的是于配電線路故障高發(fā)地帶以及關(guān)鍵分支點(diǎn)上裝設(shè)探測器，針對(duì)零序電力定位故障位置展開實(shí)時(shí)監(jiān)測。此種措施可以獲得精準(zhǔn)的配電線路數(shù)據(jù)信息，可以及時(shí)掌握數(shù)據(jù)的變化狀況，且確定故障位置。然而此種手段還是存在一些不足的，其用到的探測器資金較多，且工作人員必須具有過硬的操作技術(shù)能力，后期進(jìn)行維修時(shí)工作量較大，造成此種措施實(shí)際應(yīng)用時(shí)難度比較大。

2.4低壓脈沖行波

配電線路故障檢測技術(shù)中，低壓脈沖行波由于技術(shù)先進(jìn)、檢測成效高，能夠處理絕大部分的電路故障問題。采用這種發(fā)法對(duì)配電線路的故障進(jìn)行檢測時(shí)，脈沖能夠依據(jù)發(fā)出和接收時(shí)間差計(jì)算出故障的具體位置，使診斷更有針對(duì)性，處理故障更加精確。低壓脈沖行波具體應(yīng)用與電纜的檢測當(dāng)中，將脈沖輸入電壓，如果電纜中存在故障，脈沖會(huì)因?yàn)榭棺璨环尸F(xiàn)出線路當(dāng)中的具體故障點(diǎn)，產(chǎn)生反向的脈沖，測試儀器最終會(huì)對(duì)這一切信息進(jìn)行記錄。目前，這種方法所具備的優(yōu)點(diǎn)使其在眾多檢測方法中脫穎而出，在配電線路檢修工作當(dāng)中的應(yīng)用日漸普及。

2.5智能定位法

智能定位法就是針對(duì)故障投訴信息展開細(xì)致化研究，推理且確定線路故障位置的一種手段措施，主要是借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法與SVM法實(shí)現(xiàn)定位，借助這兩種手段的結(jié)合應(yīng)用，借助線性可分?jǐn)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路故障具體位置的精準(zhǔn)化診斷。

2.6在線故障的診斷系統(tǒng)

第一步，對(duì)產(chǎn)生的故障進(jìn)行相關(guān)檢測，通過精密的數(shù)據(jù)分析排查出故障產(chǎn)生的原因;第二步，配電線路未產(chǎn)生故障時(shí)，要定期對(duì)線路進(jìn)行檢查，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全高效。最后一步，對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)的分類，如區(qū)分故障產(chǎn)生的具體原因和具體區(qū)段，準(zhǔn)確定位有助于保證故障問題高效迅速的解決，提高檢修效率。

結(jié)語

綜上所述，我國配電網(wǎng)線路分布廣泛、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)境多變，其檢修、維護(hù)工作量較大，目前，配電線路自動(dòng)化技術(shù)的研究還處于發(fā)展階段，針對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案還處于不斷完善和優(yōu)化的階段。為了進(jìn)一步提升配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電網(wǎng)服務(wù)，本文重點(diǎn)研究了配電線路故障在線識(shí)別和診斷系統(tǒng)，通過自動(dòng)化和信息通信技術(shù)幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，及時(shí)排除故障，恢復(fù)電網(wǎng)運(yùn)行，從而提升配電線路運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，增加電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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]曾志雄.配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法研究[J].中國電子商務(wù)，2014（22）：262.