10 kV 配電線路的接地故障及快速定位方法

孟慶品，郭 晉

（國網(wǎng)陜西省電力有限公司西咸新區(qū)供電公司，陜西 西咸新區(qū) 712000）

0 引 言

目前，10 kV 配電線路接地故障診斷控制以及快速定位的過程中，工作人員和技術(shù)人員需采取行之有效的管理方法與控制措施，優(yōu)化現(xiàn)有的控制結(jié)構(gòu)和控制模型，完善當(dāng)前的控制管理體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問題的快速定位和快速處理。因此，文章研究了10 kV 配電線路的接地故障及快速定位方法。

1 10 kV 配電線路接地故障

10 kV 配電線路出現(xiàn)接地故障的概率相對(duì)較高，且極易受到天氣狀況等外在因素的影響。目前，大部分10 kV 配電線路采用小電流系統(tǒng)，出現(xiàn)接地故障時(shí)幾乎不會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生過于嚴(yán)重的影響。然而，久而久之也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的跳閘隱患。盡管相關(guān)隱患問題不會(huì)帶來嚴(yán)重惡劣的影響，但是如果管理控制不及時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)一系列的系統(tǒng)性問題，如線路短路情況。同時(shí)，10 kV 配電線路如果存在接地故障，則會(huì)嚴(yán)重威脅變壓器的工作安全，該情況下需要整改10 kV 配電線路。此外，接地故障概率會(huì)隨著相關(guān)線路規(guī)劃設(shè)施的改變發(fā)生相應(yīng)的變化。具體而言，大部分線路設(shè)施以架空線路為核心，且暴露在室外，直接受氣候等外在因素的影響，從而導(dǎo)致其發(fā)生接地故障的概率極為不穩(wěn)定。因此，在對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行管理、評(píng)價(jià)、分析以及控制的過程中，存在較為復(fù)雜的管理指標(biāo)，需做好系統(tǒng)性分析評(píng)價(jià)，才能夠?qū)崟r(shí)高效地判斷故障問題[1]。

2 影響線路接地故障的因素

導(dǎo)致10 kV 配電線路接地故障的因素相對(duì)較多且復(fù)雜，具體如下：（1）在遇到雷電、大風(fēng)、冰雹以及雨雪等極端氣候環(huán)境時(shí)，若出現(xiàn)斷桿、斷線以及變壓器被燒毀的情況，則容易出現(xiàn)接地故障；（2）當(dāng)相關(guān)配電線路系統(tǒng)遭受外力損壞，會(huì)出現(xiàn)一系列的接地故障隱患問題，如大部分配電線路鋪設(shè)在道路周邊的區(qū)域，鋪設(shè)過程中極易出現(xiàn)損壞電纜的情況，進(jìn)而導(dǎo)致接地故障出現(xiàn)；（3）部分人為損壞盜竊等相關(guān)行為會(huì)影響配電線路的完整性，進(jìn)而引發(fā)一系列的接地故障問題；（4）10 kV 配電線路自身因素，如相關(guān)配電設(shè)備存在故障問題；（5）當(dāng)相關(guān)系統(tǒng)的絕緣性能受到影響時(shí)，會(huì)導(dǎo)致配電線路的使用壽命降低，同時(shí)極易引發(fā)相應(yīng)的接地故障；（6）10 kV 配電線路的設(shè)計(jì)如果不夠完善、徹底、細(xì)致，未能科學(xué)合理地分配電力運(yùn)載，則導(dǎo)致電荷無法被平均分配。這種情況下，相關(guān)線路在運(yùn)行環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)線路溫度過高而熔斷的情況，進(jìn)而引發(fā)相應(yīng)的接地故障[2,3]。

3 10 kV 配電線路接地故障快速定位的方法

3.1 人工定位法

目前，人工定位法在接地故障管理控制過程中的使用較為常見。由于10 kV 配電線路的接地故障類型復(fù)雜多樣，管理控制過程中如果缺失相應(yīng)的輔助工具和輔助手段，則可以采用人工定位的措施，做到快速鎖定管控故障問題。人工定位通常需要結(jié)合巡檢和巡查進(jìn)行來回執(zhí)法管控，沿著線路周邊進(jìn)行巡視、評(píng)估、分析工作，對(duì)相關(guān)故障發(fā)生點(diǎn)位進(jìn)行有效排查、診斷、控制以及處理。該過程中，工作人員可結(jié)合相應(yīng)的跟蹤儀，有效排查和管控故障問題，但是針對(duì)部分小電流系統(tǒng)的接地故障排查管理控制，則存在相應(yīng)的檢測盲區(qū)，因此人工檢測存在較大不足。隨著新時(shí)期自動(dòng)化和智能化技術(shù)的發(fā)展，人工定位檢測逐漸被取代。

3.2 阻抗定位法

阻抗定位法的實(shí)踐應(yīng)用較為常見，其主要是在線路出現(xiàn)接地故障隱患問題時(shí)，結(jié)合相應(yīng)的消弧線圈，加入電阻進(jìn)行相應(yīng)的測驗(yàn)、分析、評(píng)定。出現(xiàn)接地故障時(shí)，相關(guān)零序電流和功率均會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的波動(dòng)，因此可通過高效檢測、評(píng)定、分析功率變化，進(jìn)行阻抗計(jì)算，從而有效辨別、分析、定位故障點(diǎn)位。

定位過程中，工作人員需結(jié)合相應(yīng)的人工智能系統(tǒng)，鎖定相關(guān)接地故障的大致范圍，在特定的區(qū)域采取阻抗定位法精確定位管控故障問題。因此，該定位方法需要通過前期的模糊分析和模糊定位找準(zhǔn)大概方向，再通過精確定位，找出接地故障問題。例如，可利用相應(yīng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在故障分類以及接地故障管理過程中，可做到科學(xué)化和高效化地模糊分析控制故障線路，結(jié)合10 個(gè)獨(dú)立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元，有效分析和評(píng)價(jià)配電線路中的接地故障類型。同時(shí)，利用模糊神經(jīng)元替代傳統(tǒng)的神經(jīng)元，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，對(duì)大量接地故障數(shù)據(jù)作出更加專項(xiàng)細(xì)致的分析。該方法能夠快速識(shí)別故障問題，其準(zhǔn)確率相對(duì)較高。該方法可以數(shù)字化轉(zhuǎn)變編碼配電線路數(shù)據(jù)，利用相應(yīng)的載波通信信號(hào)，將相關(guān)數(shù)字資料傳遞到總部，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解碼處理，再通過反向傳播算法，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，獲取故障信息。該方法可為相關(guān)線路故障定位以及接地故障管控提供科學(xué)和高效的參照依據(jù)，提高管理控制水平[4]。

3.3 信號(hào)定位法

信號(hào)定位法主要是借助相應(yīng)的信息信號(hào)來完成對(duì)相關(guān)故障問題的定位管控。工作人員在該環(huán)節(jié)須做好對(duì)整個(gè)專用線路系統(tǒng)各類互感信號(hào)的植入管控，結(jié)合電壓互感線，輸入特定頻率的電流，可有效鎖定故障隱患問題。同時(shí)，結(jié)合相關(guān)電流干預(yù)，工作人員在排查過程中可評(píng)估相關(guān)電流互感線的線路電流流通是否通暢：如果存在不通暢的情況，則意味著相關(guān)區(qū)域存在相應(yīng)的故障點(diǎn)；如果在電流流過某個(gè)區(qū)域時(shí)消失且無法被檢測，則意味著相關(guān)區(qū)域存在接地故障問題。

故障分析過程中，配電線的故障定位以及接地故障管控主要是對(duì)各類電源信號(hào)（如電流和電壓）進(jìn)行有效采集、收集、控制以及分析。定位管控過程中，需要借助相應(yīng)的傳感器單元高效控制相關(guān)信息資源，可以利用電流互感器和電壓互感器，提高管理控制品質(zhì)，但是其誤差較大，從而失去了實(shí)際的定位意義。傳統(tǒng)的信號(hào)定位法檢測誤差相對(duì)較大，其結(jié)果不夠精確與合理，因此可以將電壓互感器和電容配合相應(yīng)的行波信號(hào)來完成定位控制。例如，結(jié)合特殊電壓傳感器系統(tǒng)，捕獲故障點(diǎn)的高頻暫態(tài)信號(hào)，有效整合和使用各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而有效提升電力系統(tǒng)的安全性。

3.4 行波定位法

對(duì)行波定位法的實(shí)踐應(yīng)用相對(duì)較為少見，其使用空間范圍也受到一定的限制和影響。工作人員在檢測線路系統(tǒng)的過程中，通常結(jié)合相應(yīng)的行波來進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測和評(píng)定分析，通過計(jì)算行波來回波動(dòng)的時(shí)間，判斷接地故障點(diǎn)位。行波定位法在傳統(tǒng)故障診斷檢測過程中的使用較為常見，在對(duì)傳統(tǒng)接地故障進(jìn)行評(píng)定分析的過程中，須結(jié)合相應(yīng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型，對(duì)行波定位法檢測過程中所收集的數(shù)據(jù)信息，如回饋時(shí)間等進(jìn)行有效分析計(jì)算。但是，該方法的相關(guān)時(shí)間參數(shù)極易受到干擾影響，因此只能大致定位出相關(guān)故障的位置，不能做到精確定位管控。

利用該方法檢測接地故障位置，需利用高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)，在定位管控過程中做好科學(xué)有效的分析控制。同時(shí)，工作人員需重點(diǎn)關(guān)注故障行波與光束之間的時(shí)間差，結(jié)合高頻率的數(shù)據(jù)信息，做好科學(xué)高效的定位控制。此外，適當(dāng)提高數(shù)據(jù)采集頻率，可以將誤差有效控制在合理范圍，實(shí)現(xiàn)精確定位。目前，國內(nèi)在行波采集管理控制過程中，5 ～20 MHz 的數(shù)據(jù)采集頻率可滿足基本的定位需求，而國外先進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)結(jié)合100 ～200 MHz 來采集和控制數(shù)據(jù)，可使得故障定位更加精確可靠。高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)相對(duì)較為復(fù)雜，需利用相應(yīng)的高速數(shù)字芯片、儲(chǔ)存設(shè)備以及通信設(shè)備控制信息流通，有效管控模擬通道以及相關(guān)設(shè)備之間的兼容問題。同時(shí)，需要重點(diǎn)考慮數(shù)據(jù)采集過程中的電磁干擾，從而進(jìn)一步解決相關(guān)問題[5]。

3.5 在線核查系統(tǒng)定位法

電力企業(yè)在10 kV 配電線路接地故障管理控制過程中，基于人工智能系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并結(jié)合相關(guān)核查定位系統(tǒng)，工作人員可完成對(duì)整個(gè)故障問題的高效判斷控制。利用該方位檢測接地故障位置，工作人員需要植入對(duì)應(yīng)的專業(yè)故障點(diǎn)定位檢測分析系統(tǒng)，利用相關(guān)系統(tǒng)記錄、整理、分析數(shù)據(jù)信息。同時(shí)，需在設(shè)備周邊植入相應(yīng)的核查設(shè)備，做到第一時(shí)間精確定位管控故障源。該過程中，工程師以及技術(shù)人員需要采取分段和分線植入定位裝置的措施，有效識(shí)別管控故障點(diǎn)位。雖然此類定位方式具備較為高昂的本成，但是能夠極大提高工作人員的作業(yè)效率。此外，只有保證各類設(shè)備、設(shè)施以及系統(tǒng)的有效配合使用，才能夠提高定位效率。

因此，借助在線核查系統(tǒng)定位法能夠高效地檢測、診斷、分析以及控制整個(gè)工程線路，可大幅度降低維修難度，同時(shí)其定位點(diǎn)較為精確。但是，該方法在前期的投入較大，企業(yè)須安排專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)完成體系化分析和精益化處理，從而提高診斷管理水平。

4 10 kV 線路接地故障處理對(duì)策分析

4.1 接地故障處理措施

完成對(duì)故障問題的定位分析后，需要采取行之有效的控制措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問題的高效管控。該過程中，須采取分級(jí)管理辦法，采取差異化的管控措施，科學(xué)高效劃分總進(jìn)線、主干線以及各分支線路的級(jí)別，并根據(jù)相應(yīng)的等級(jí)，選取合適的漏電保護(hù)裝置，結(jié)合定向化的保護(hù)措施，保證接地線路和輸電配電線路的故障能夠得到有效處理管控。同時(shí)，須保證低壓輸配電線路的連接安全可靠，有效防范出現(xiàn)電弧的情況。此外，工作人員應(yīng)當(dāng)高效利用殘留電流，有效保護(hù)接地線路，并有效分析評(píng)定三相負(fù)載的矢量電流，防止其中2 相電流的矢量和變?yōu)?，從而高效管控殘余電源電路動(dòng)作，進(jìn)而有效控制接地線路。

4.2 傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)判斷處理方法

基于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)判斷和管理控制線路接地故障時(shí)，調(diào)度人員和工作人員應(yīng)當(dāng)更加細(xì)致和全面地分析、判斷、評(píng)估接地線路的結(jié)構(gòu)。診斷故障問題的過程中，工作人員和運(yùn)維人員需根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)來高效識(shí)別管控故障點(diǎn)位，同時(shí)需要及時(shí)通知相關(guān)調(diào)度人員來完成電力輸送管控。該方法存在的工作難點(diǎn)是，電力企業(yè)需要做好細(xì)致的維護(hù)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)信息資料的動(dòng)態(tài)管控，體系化、精細(xì)化、高效化地分析線路接地故障。

4.3 故障預(yù)測方法

通過定期對(duì)10 kV 線路進(jìn)行巡檢和巡查控制，測量管控導(dǎo)線連接處的溫度，不僅要保證其數(shù)值在合理的范圍內(nèi)和相關(guān)變壓器的運(yùn)行環(huán)境滿足對(duì)應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，而且要保證相關(guān)線路的安裝正確、合理、可靠，從而提升整個(gè)線路的綜合管控水平。工作人員需定期、定時(shí)、定點(diǎn)檢測相關(guān)線路設(shè)備，結(jié)合必要的預(yù)防性測驗(yàn)，有效測試配網(wǎng)中的開關(guān)、變壓器以及避雷針系統(tǒng)等，有效檢測分析其中不合格的設(shè)備并及時(shí)更換或修理。同時(shí)，該過程中需要科學(xué)有效地分析調(diào)研，快速鎖定故障范圍和事發(fā)點(diǎn)，做到精確高效定位故障，減少故障帶來的負(fù)面影響。此外，工作人員應(yīng)當(dāng)有效分析三相導(dǎo)線的故障，高效科學(xué)地管控故障，并體系化監(jiān)管系統(tǒng)供電問題。

4.4 提高人員的專業(yè)技能水平

10 kV 線路接地故障的檢修定位工作包含較多的專業(yè)知識(shí)理論，相關(guān)工作人員和管理人員需具備堅(jiān)實(shí)的知識(shí)理論基礎(chǔ)，才能夠高效判斷、識(shí)別、控制相關(guān)故障問題。新時(shí)期，電力企業(yè)須加大對(duì)工作人員的教育培養(yǎng)力度，提高相關(guān)作業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)以及專業(yè)技能水平，使其能夠做到科學(xué)處理接地故障，提高故障處理水平和效率。同時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)做到體系化和差異化分析故障源，進(jìn)而有效識(shí)別判斷故障位置，為此電力企業(yè)需建立起成熟完善的故障控制結(jié)構(gòu)和控制模型，幫助工作人員提高故障處理水平。

5 結(jié) 論

在對(duì)10 kV 配電線路接地故障進(jìn)行快速定位與管控的過程中，工作人員需參照各項(xiàng)工程管理指標(biāo)，高效把控現(xiàn)有的控制體系和控制流程。同時(shí)，結(jié)合多項(xiàng)工具和手段，建立起信息化控制結(jié)構(gòu)，從而在故障定位管理過程中，做到實(shí)時(shí)高效地分析判斷故障位置，并結(jié)合科學(xué)合理的管理方法，提高整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的綜合運(yùn)行管理水平。此外，技術(shù)人員和管理人員應(yīng)當(dāng)做好專項(xiàng)判斷和模糊分析，結(jié)合大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)，提高檢測管理水平。