電網(wǎng)工程中配電線路故障定位技術(shù)的應用

王慶華

（滁州供電公司，安徽 滁州 239000）

0 引 言

電力是現(xiàn)代城市發(fā)展的重要基礎之一，而城市的經(jīng)濟發(fā)展對電力的供應和質(zhì)量要求越來越高。隨著智慧城市建設的推進，配電線路故障定位技術(shù)也得到了發(fā)展和應用。在10 kV 電網(wǎng)中，通過利用智能化的故障監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測配電線路的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障并進行定位。這不僅可以提高故障定位的準確率，還可以縮短故障處理時間，降低故障造成的損失。

1 配電線路故障定位技術(shù)原理

在10 kV 電網(wǎng)中，線路放電接地問題是一個常見的故障，而小電流接地系統(tǒng)、單相接地和兩相接地則是防止線路放電接地問題產(chǎn)生的有效手段。然而，即使有了這些預防措施，配電線路故障還是難以避免。當出現(xiàn)故障時，需要及時進行處理，避免相間短路等情況的發(fā)生，否則會導致系統(tǒng)過流跳閘等后果。在故障檢修時，可以通過智能化故障定位技術(shù)快速定位故障點，這種技術(shù)可以通過在線監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以了解配電線路的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障，并快速采取措施進行修復。在定位故障點時，可以利用兩相接地的方式，根據(jù)系統(tǒng)過流跳閘的情況判斷故障點的位置[1]。

2 配電線路故障定位技術(shù)在10 kV 電網(wǎng)中的應用

配電線路故障定位技術(shù)在10 kV 電網(wǎng)中的應用，是電網(wǎng)工程中至關(guān)重要的一環(huán)。故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的引入，使得故障排查變得更加迅速，能夠準確定位，詳細分析并及時示警。在發(fā)現(xiàn)故障后，高效開展電路檢修工作是關(guān)鍵。檢修前的準備工作十分必要，應用分析能夠幫助工作人員快速掌握故障情況，為檢修工作提供有力的支持。此外，配電線路故障定位技術(shù)在10 kV 電網(wǎng)中的應用包括采取適當?shù)姆椒ê凸ぞ?，如紅外線測溫儀、接地電阻測試儀等，以確保檢修工作的高效率和高質(zhì)量。

2.1 故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的使用特點

故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的使用特點主要包括以下幾個方面：（1）故障在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對輸電線路的實時監(jiān)測，通過對電力傳輸設備進行指示和傳輸信號，可以快速發(fā)現(xiàn)線路上的故障，并及時采取措施進行處理，從而大大提高配電線路的安全性和穩(wěn)定性；（2）故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的傳輸精準度非常高，可以精確地定位故障點，避免了傳統(tǒng)檢修工作中需要花費大量時間進行搜索和排查，同時系統(tǒng)的信號分析能力非常強，可以對各種信號進行分析，幫助工程人員快速確定故障原因；（3）故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的安裝數(shù)量可以靈活控制，可以根據(jù)不同電網(wǎng)規(guī)模進行調(diào)整，系統(tǒng)外殼材料也可以根據(jù)不同的使用環(huán)境和要求進行選擇，并且系統(tǒng)的運行效率非常高，可以在短時間內(nèi)完成大量監(jiān)測和分析工作；（4）故障在線監(jiān)測系統(tǒng)具有優(yōu)越的功能，可以對10 kV 電網(wǎng)進行監(jiān)測和分析，實現(xiàn)信號的迅速查找和傳遞，為電力企業(yè)的檢修工作提供了很大的幫助，并且系統(tǒng)線路的安全也得到了有效保障，減少了因故障而造成的經(jīng)濟損失和安全風險；（5）故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用還可以提高電力企業(yè)的管理水平和服務質(zhì)量，通過對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測，電力企業(yè)可以了解電網(wǎng)的運行情況，并及時進行調(diào)整和優(yōu)化，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性[2]。

2.2 故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的特殊功能

在過去，通常使用傳統(tǒng)配電線路故障檢測模式，即人工巡邏排查故障。但是，這種方法存在漏洞，效率低下，不能滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的需求。因此，需要一種更加先進、高效、精準的故障在線監(jiān)測系統(tǒng)。故障在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于現(xiàn)代通信和計算機技術(shù)的故障檢修系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測配電線路的運行狀態(tài)，并自動檢測和定位故障。這種系統(tǒng)可以安裝在變電站輸出口、高壓引落線處、長線路中段或分支處、與電纜線路連接的架空處、高壓柜或電纜分支箱處等位置，以便實現(xiàn)對配電線路的全面監(jiān)控和檢測。

故障在線監(jiān)測系統(tǒng)具有多種特殊的應用功能，如精準定位、準確且快速地傳遞故障信號、縮小故障范圍、精確判斷故障地點和故障類型等。這些功能可以幫助系統(tǒng)快速定位故障，并提示維護人員進行相應的處理。同時，這種系統(tǒng)可以彌補傳統(tǒng)人工巡邏排查故障方法的漏洞，提高工作質(zhì)量和效率，維護線路運行平穩(wěn)，保障正常輸電。在實際應用中，故障在線監(jiān)測系統(tǒng)可以通過多種方式與維護人員進行交互，以方便故障檢修程序和做法的實施。例如，該系統(tǒng)可以通過手機App、計算機終端等方式向維護人員發(fā)送故障信息，并提供詳細的故障定位和提示功能。這些信息可以幫助維護人員快速準確地判斷故障原因，并采取相應的措施進行修復[3]。

3 工程案例分析

3.1 故障概述

配電線路是電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，其正常運行對于供電可靠性至關(guān)重要。然而，在實際運行中，配電線路故障的發(fā)生不可避免，給供電系統(tǒng)造成很大的影響。本文將針對一起發(fā)生在10 kV 配電線路中的單相故障接地進行分析，并探討故障定位技術(shù)在電網(wǎng)工程中的應用。據(jù)統(tǒng)計，該配電線路在過去的時間內(nèi)發(fā)生了24次故障，其中29.3%來自單相故障接地，這說明該類型故障是該配電線路的主要故障類型。同時，單相接地概率高達85%，增加了故障發(fā)生的風險。根據(jù)情況分析，惡劣天氣可能是導致配電線路故障的一個重要因素。此外，該配電線路采用了小電流接地系統(tǒng)特征，這意味著故障的電流較小，難以被快速檢測，增加了故障定位的難度。

在故障處理時間方面，該配電線路的故障定位和排除工作需要1 ～2 h 的時間。這個時間比較長，說明故障點的定位比較困難，需要更加精細的技術(shù)手段來解決。故障對于供電系統(tǒng)的影響也是需要考慮的，故障可能導致停電、設備損壞等問題，給用戶和供電單位造成經(jīng)濟和社會損失。此外，永久性故障的影響也需要被重視，因為這可能影響配電線路的長期運行。故障定位技術(shù)在電網(wǎng)工程中的應用非常廣泛，可以幫助工程師快速、準確地找到故障點，縮短故障處理時間，降低故障對供電系統(tǒng)的影響。常用的故障定位技術(shù)包括高壓頻率響應法、絕緣電阻測量法、時域反演法等。其中，高壓頻率響應法是一種非常有效的故障定位方法，可以通過測量電網(wǎng)的高頻響應特性確定故障點的位置[4,5]。

3.2 出現(xiàn)故障的原因

天氣變化是配電線路故障的一個常見原因。首先，在大雨或大雪天氣中，導線容易受到冰雪覆蓋或積水浸泡，導致線路短路；雷暴天氣中，放電可能會損壞線路設備；強降雨和強降雪還會導致傾倒等其他故障。其次，臺風是造成線路故障的主要因素之一。臺風強度大、風速快，易導致線路設備受損，如導線斷線、桿塔傾倒等。再次，單相接地故障也是常見的故障類型。當線路設備或?qū)Ь€出現(xiàn)絕緣損壞、接觸不良等問題時，可能會導致單相接地故障。除此之外，10 kV配電線路的安裝質(zhì)量、材料的選擇等也會影響線路的運行，如瓷瓶破損、導線老化等問題都有可能導致線路故障發(fā)生，而熔斷器、分支器件等配電設備的損壞也會影響線路的正常運行。最后，用電負荷分配也是影響線路故障的一個重要因素。當用電負荷不均衡或過大時，會導致線路過載，從而引發(fā)故障。在電網(wǎng)工程中，配電線路故障定位技術(shù)的應用十分重要。通過現(xiàn)代化的監(jiān)測技術(shù)和智能化的故障定位設備，可以快速準確地定位故障點，并進行修復。這不僅可以縮短故障處理時間，保障供電質(zhì)量，還可以降低事故發(fā)生的概率，提高電網(wǎng)運行安全性和可靠性。

3.3 定位方法

3.3.1 人工巡線定位法

在使用人工巡線定位法時，首先需要考慮線路的電壓等級，如10 kV 配電線路，從而選擇合適的巡線設備。其次，根據(jù)故障類型進行判斷，如單相接地故障。在巡線過程中，需要使用故障指示器來檢測故障信號，以確定故障位置。最后，對于小電流接地故障，可以通過增加巡線頻率來提高故障檢測率。

3.3.2 注入法

注入法的實現(xiàn)過程如下：首先在故障發(fā)生點注入高頻信號，其次通過耦合設備將信號注入配電線路中，最后使用變電站母線電壓互感器采集信號，通過信號消失點的數(shù)據(jù)分析可以確定故障的位置。同時，為了保證注入法的準確性，需要在接地電阻處放置監(jiān)測裝置，對注入信號的強度進行監(jiān)測。

3.3.3 阻抗法

故障回路阻抗的變化會導致線路參數(shù)發(fā)生變化，因此阻抗法需要收集故障發(fā)生點附近的電壓、電流等參數(shù)，計算出故障回路阻抗，再與正?；芈纷杩棺鞅容^，以確定故障發(fā)生點。阻抗法中需要涉及配電線路的參數(shù)、故障回路阻抗、投入電阻以及消弧線圈等數(shù)據(jù)，其中零序電流可以反映故障類型、位置等信息。接地故障是比較常見的故障類型，會導致零序電流增大、電壓降低等現(xiàn)象，需要在故障定位時予以重視，具體如圖1 所示。

圖1 故障線路線號的阻抗法定位

3.3.4 行波法

行波法利用了電力系統(tǒng)中的行波現(xiàn)象，即故障電流在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生傳播的速度固定，這種特點可以用來定位故障的位置。其定位精度高，可以達到米級甚至更高的水平，因此可以快速準確地定位故障點。行波法的檢測裝置通常由行波發(fā)生器和行波接收器組成，通過發(fā)射行波信號并接收反射信號來確定故障位置。傳送距離較遠時，行波法的精度也能夠得到保證，因為其不受電阻影響，而且不需要在故障點進行測量。然而，行波法的抗干擾能力相對較弱，外界的干擾可能會影響定位結(jié)果。因此，在應用行波法進行故障定位時，需要注意消除外界干擾的影響。同時，行波法避免不了在電力系統(tǒng)中存在的一些局限性，例如，其在高阻抗接地系統(tǒng)中的應用受到限制。

3.4 方法的確定

電網(wǎng)工程中，配電線路的故障定位技術(shù)可以采用注入法。該方法通過在故障點注入信號，利用接收端對信號的監(jiān)測和分析確定故障點位置。注入法具有定位精度高、速度快、適用范圍廣等優(yōu)勢，但需要專業(yè)設備和技術(shù)支持，且不能適用于所有類型的故障。

4 結(jié) 論

在現(xiàn)代化的電網(wǎng)建設中，配電線路故障定位技術(shù)的應用已經(jīng)成為了不可或缺的一部分。通過10 kV配電網(wǎng)的故障定位識別技術(shù)，可以大大提高電路檢修效率，降低成本，同時保障工作人員的人身安全。在技術(shù)發(fā)展的今天，應該積極采用新的技術(shù)手段，如可穿戴識別設備，進一步提高故障定位技術(shù)的應用效果。這些新技術(shù)的應用，將為電網(wǎng)工程師提供更加精準和高效的故障診斷手段，從而在最短時間內(nèi)解決電網(wǎng)故障問題。