配電線路在線故障識別與診斷技術(shù)分析

劉思雨 洪皓 國網(wǎng)天津市電力公司城西供電分公司

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，城市建設(shè)也在加速，電力系統(tǒng)是保障人民生活能源安全的建設(shè)的重要組成部分。但是，由于設(shè)備故障和維護(hù)問題，電力系統(tǒng)的配電線路出現(xiàn)故障。通過故障診斷并應(yīng)用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，可以解決故障錯(cuò)誤。

一、配電線路在線故障識別與診斷的必要性

伴隨著國家電網(wǎng)的擴(kuò)大和電網(wǎng)的擴(kuò)展，電網(wǎng)運(yùn)行中仍然存在著一些不足和問題。要解決這些問題，需要改進(jìn)維護(hù)，改進(jìn)故障檢測和診斷。只有大幅減少線路故障，才能長期穩(wěn)定發(fā)展。當(dāng)今的電力裝置和在線故障識別系統(tǒng)創(chuàng)新不斷，不斷完善。電力企業(yè)只有確保線路檢修和維護(hù)效率，才能提高整體效率。

二、對配電線路在線故障進(jìn)行識別

1.高阻故障。顧名思義是架空線路斷裂接觸到高電阻物體時(shí)故障產(chǎn)生。如建筑物、樹木靠近架空線路時(shí)，其表面會出現(xiàn)短路現(xiàn)象，導(dǎo)致高阻故障；沙礫、瀝青和地面碎石可能會在雷擊和閃電的長期影響下造成高阻故障的情況。傳統(tǒng)的電源保護(hù)方法不會檢測到高阻，因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度低于普通短路電流。這樣，相關(guān)人員就可以根據(jù)高阻特性識別故障，避免高阻故障導(dǎo)致的嚴(yán)重故障，并對高阻故障時(shí)排除。也可以避免觸電、火災(zāi)等問題。

2.間歇性故障。間歇性配電系統(tǒng)是線路間歇性放電引起的結(jié)果。配電線路的間歇放電帶有瞬時(shí)和重復(fù)的電弧光。這可能是兩次間歇性故障不確定性間隔時(shí)間（例如，幾秒鐘、幾分鐘、幾小時(shí)甚至幾天）。間歇故障可能危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至危及周圍居民的生命，并阻礙電網(wǎng)的發(fā)展。因此，在出現(xiàn)間歇故障的情況下，需要根據(jù)故障的性質(zhì)確定故障原因并及時(shí)修復(fù)。

3.單相接地故障。單相連接故障是所有配電系統(tǒng)中故障中最常見、最難檢測到的位置。如果單相接地端口出現(xiàn)故障，首先分析臨時(shí)暫態(tài)過程?？梢詮臅簯B(tài)信息中檢索許多故障消息，而不會影響管線管路暫態(tài)過程?；謴?fù)單相接地連接器需要根據(jù)一套標(biāo)準(zhǔn)的暫態(tài)分量進(jìn)行科學(xué)合理的恢復(fù)，以促進(jìn)配電系統(tǒng)的安全和長期運(yùn)行。

三、配電線在線故障診斷方法

1.監(jiān)測定位方法。定位監(jiān)測是通過在高干擾故障和配電線路的主要分支中安裝探測點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的，這樣，實(shí)時(shí)監(jiān)測定位實(shí)現(xiàn)零序電力故障。這樣可以獲得有關(guān)配電線路的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，檢索最新數(shù)據(jù)并識別故障點(diǎn)。但該方法也存在一些缺陷，探測器成本高，員工需要高水平的操作技能，后期維護(hù)工作量巨大，這就造成了該方法在實(shí)施中實(shí)際的困難。

2.主動定位。在當(dāng)前配電網(wǎng)發(fā)展階段，主動定位法的故障檢測原理是基于故障發(fā)生后所采取的故障主動位措施。主動定位法的主要故障檢測方法有S 注入法、中性點(diǎn)脈寬注入法和交直流綜合注入法。S 注入法是在故障發(fā)生后，通過發(fā)送信號來準(zhǔn)確定位故障源的方法。其優(yōu)點(diǎn)是定位精度高。缺點(diǎn)是一旦線路斷電，這種方法就無法實(shí)現(xiàn)。與S 注入法相比，中性點(diǎn)脈寬注入法更穩(wěn)定、安全。直流綜合注入法雖然準(zhǔn)確度很高，但風(fēng)險(xiǎn)因素太大。在檢測過程中，不可能對事故區(qū)域進(jìn)行有效的檢測，可能會爆發(fā)出許多危險(xiǎn)因素。一般情況下，當(dāng)故障源可以用其他方法確定時(shí)，不建議采用直流綜合注入法。

3.被動定位法。被動定位方法也可分為三種方式。電力線在線故障診斷中行波法非常準(zhǔn)確，但對具體故障點(diǎn)的及時(shí)診斷需要較長的時(shí)間，在實(shí)際應(yīng)用中需要充分考慮。電力線自動化設(shè)備被動定位各區(qū)段的故障利用區(qū)段查找法。此方法有助于識別故障并故障區(qū)域縮小范圍，直至找到故障點(diǎn)，有效減少診斷時(shí)間、成本和工作負(fù)載不確定性。但是，實(shí)際上，由于路徑阻力和電源等因素，無法充分利用這一點(diǎn)。

4.智能定位。智能定位方法在定位精度和實(shí)時(shí)性方面是最好的。但由于現(xiàn)有技術(shù)的局限性，難以大面積推廣，發(fā)展空間巨大。相比輸電線路，支路較多的是配電線路，因此需要一個(gè)較小的配電系統(tǒng)來檢測故障。如果電路的單相接地連接器發(fā)生故障，可以拖曳故障電路以快速準(zhǔn)確地找出故障源。

四、配電線路在線故障的診斷系統(tǒng)研究

1.HHT 方法配電線路故障診斷系統(tǒng)。一種基于HHT 方法的電力線故障檢測系統(tǒng)，主要包括信號、功能提取和預(yù)測決策三個(gè)過程。收集相關(guān)分析數(shù)據(jù)，以便根據(jù)電路狀態(tài)信號進(jìn)行精確的故障處理。故障排除后，需要對故障信號進(jìn)行全面分析和調(diào)查，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并保存一個(gè)記錄以供日后系統(tǒng)優(yōu)化和故障診斷之用。預(yù)報(bào)決策是預(yù)防性，根據(jù)目前的故障分析，提出了今后配電線路趨勢的改進(jìn)建議。

2.配電線路在線故障診斷系統(tǒng)。電路在線故障診斷過程主要包括故障檢測、分類和定位。故障檢測是故障診斷的第一步。只能確定系統(tǒng)因故障的程度。然后使用HHT 方法分析故障數(shù)據(jù)，以便對其進(jìn)行分類。確定故障位置，并根據(jù)故障原因解決和分析處理。

分配電系統(tǒng)與我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活息息相關(guān)。配電系統(tǒng)在布線過程中必須確保安全。根據(jù)線路質(zhì)量創(chuàng)建未來配電系統(tǒng)的維護(hù)計(jì)劃，以確保配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行這很重要。