農(nóng)村35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)

安達(dá)市電業(yè)局

摘要：電力資源在當(dāng)代已經(jīng)成為一種不可的缺少的能源。電力業(yè)的發(fā)展使得我國廣大的農(nóng)村地帶電網(wǎng)的覆蓋面積越來越大，然而，由于農(nóng)村面積大，所以，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，是很難很快的找出故障的地點(diǎn)。而隨著人們生活水平的提高，人們對于電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性的需求也不斷提高。如果不及時的找出故障發(fā)生的所在地，對于農(nóng)村人民的用電是很不利的。因此，對于農(nóng)村35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)的研究是十分有必要的。本文主要闡述了配電網(wǎng)故障的綜合定位方法以及基于綜合法的故障定位裝置硬件設(shè)計，并對35kV配電網(wǎng)單相接地故障的防范提出了一定的解決措施，以期能夠保障農(nóng)村用電的穩(wěn)定性與安全性。

關(guān)鍵詞：35kV配電網(wǎng)；單相接地；故障；定位技術(shù)

人們生活水平的提高以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步使得人們所使用的器物都日趨電氣化。尤其是農(nóng)村人民，這種改變更大。因此供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性關(guān)乎著人們的生活。35kV配電網(wǎng)單相接地是農(nóng)村用電的重要組成部分，因此35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)十分重要。因?yàn)椋r(nóng)村面積比較大，一旦出現(xiàn)事故若不能及時的定位故障發(fā)生地，會對農(nóng)村人民的生活用電帶來很大的不便。因此，我國的電力部門應(yīng)該加強(qiáng)對35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)的研究和重視，從而保障我國農(nóng)村人民用電的穩(wěn)定性和安全性。

一.配電網(wǎng)故障的綜合定位方法

C型行波法的基本思想是在線路的首端變電站以人工方式向故障線路注入脈沖信號，根據(jù)故障點(diǎn)的反射行波確定故障位置（見圖1）。圖中由裝設(shè)在線路首端（M點(diǎn)）的故障定位裝置檢測脈沖信號的發(fā)射時刻t1和故障點(diǎn)反射波到達(dá)檢測點(diǎn)的時刻t2。

交流注入法的原理是在線路的首端變電站向故障相注入信號電流，頻率選擇60Hz以盡量減少導(dǎo)線分布電容的影響，然后由工作人員手持專用的信號電流探測器查找故障線路和故障點(diǎn)。本文方案為：當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障后，首先離線注入高壓脈沖信號，根據(jù)C型行波法原理確定故障距離和故障點(diǎn)所在區(qū)段；然后采用交流注入法精確定位，離線注入特殊頻率的電流信號，在遇有分支線路的情況下，離開分支點(diǎn)10m的距離對每一分支進(jìn)行探測，探測到有信號電流的分支即為有故障的分支線路，沿故障分支繼續(xù)探測，信號電流的消失點(diǎn)即該分支上的故障點(diǎn)。該流程由計算機(jī)自動完成，通過切換開關(guān)分別向三相導(dǎo)線注入高壓脈沖信號，其中兩個非故障相反射波形完全相同，而故障相有明顯的故障特征。

二、基于綜合法的故障定位裝置硬件設(shè)計

2.1總體思路

本裝置的硬件主要包括2個信號源和1個交流信號電流探測器，信號源分別為高壓脈沖信號發(fā)生源和交流信號發(fā)生源。利用C8051F310單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

了2個信號源的一體化，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行智能化控制。硬件系統(tǒng)圖見圖3，主要包括3分：①單片機(jī)及外圍系統(tǒng)（即硬件控制部分）；②高壓脈沖信號源主回路及驅(qū)動回路；③交流信號源主回路及驅(qū)動回路。現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對于行波信號的發(fā)射系統(tǒng)，注入信號的幅值與定位的有效距離有直接關(guān)系。此外，注入脈沖的寬度對定位結(jié)果有很大影響。如果脈沖過寬（假設(shè)為T），則在T時間內(nèi)到來的反射脈沖與發(fā)射脈沖重疊，檢測裝置檢測到的仍舊是發(fā)射脈沖信號，因而不能測出故障距離，出現(xiàn)盲區(qū)，且發(fā)射脈沖的寬度越寬盲區(qū)越大；若發(fā)射脈沖過窄，其所含的高頻分量越多，在線路上產(chǎn)生的高頻損耗也越大，從而使反射脈沖的幅值過小并產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，也影響信號的接收。一般而言，定位距離越遠(yuǎn)，應(yīng)選擇的脈寬越寬。為增大定位的有效距離，將注入脈沖信號的幅值設(shè)定在10kV，其脈沖寬度可根據(jù)不同線路長度自動改變。我們實(shí)現(xiàn)了高壓脈沖信號發(fā)生源在線可調(diào)，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。為了使交流信號電流探測器的檢測結(jié)果更精確，交流信號源的參數(shù)設(shè)計為在線調(diào)節(jié)，可根據(jù)A/D采集到的反饋信息調(diào)整電流，使電流值始終保持100mA。交流信號電流探測器只對交流信號發(fā)生器發(fā)出的頻率敏感，這樣可準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)。

2.2控制部分的設(shè)計

圖3虛線框內(nèi)為硬件控制部分，主要實(shí)現(xiàn)對高壓脈沖信號電路和交流信號源電路的控制。該部分的設(shè)計主要包括控制芯片（C8051F310）、IGBT的控制信號回路、A/D采樣的設(shè)計和輔助電路的設(shè)計。單片機(jī)采用美國CYGNAL公司的C8051F310，該器件是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU芯片[15-16]。C8051F310的ADC0子系統(tǒng)集成了2個25通道模擬多路選擇器（合稱AMUX0）和1個200k交流–交流的10位逐次逼近寄存器型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（analog-to-digitalconverter，ADC），ADC中集成了跟蹤保持電路和可編程窗口檢測器。AMUX0、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式及窗口檢測器都可用軟件通過特殊功能寄存器來配置。ADC0可工作在單端方式或差分方式。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在寄存器對ADC0H：ADC0L中的存儲方式可以是左對齊或右對齊。本控制器在A/D通道前設(shè)計了電流互感器，用于把電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。

結(jié)論：本文提出的綜合定位法可用于35kV配電網(wǎng)鐵塔線路單相接地故障的定位，能有效解決接地電阻小于3k?時的故障定位問題。值得注意的是，因?yàn)榕潆娋W(wǎng)分支多，線路長，導(dǎo)線分布電容大，存在電容分流現(xiàn)象。當(dāng)過渡電阻大于3k?時，該方法不是很有效。另外對于水泥桿配電線路的故障定位也還有待進(jìn)一步研究。

三.故障防范

要切實(shí)的保障農(nóng)村用電的穩(wěn)定性與安全性，出了要加強(qiáng)35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)外，還要加強(qiáng)防范措施。這要求農(nóng)村電網(wǎng)的維修人員不但要有較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)，同時還要有一定的責(zé)任心，要對35kV配電網(wǎng)單相接地進(jìn)行定期的檢查，對潛在的故障要及時的維修，對有缺陷的設(shè)備、或已經(jīng)老化的設(shè)備要進(jìn)行及時的更換，將電力事故消滅在萌芽狀態(tài)。總之，35kV配電網(wǎng)單相接地故障的防范在于維修管理人員的技術(shù)水平和素質(zhì)水平，同時還需要電力業(yè)相關(guān)的一些規(guī)章制度來對農(nóng)村的電網(wǎng)進(jìn)行有效的管理，從而起到有效的預(yù)防作用。

結(jié)語：35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)是一項(xiàng)是一個難度高、內(nèi)容復(fù)雜、責(zé)任重大且具有危險性的一項(xiàng)工作。如果故障的定位技術(shù)做得到位，那么，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，也能很好的進(jìn)行補(bǔ)救，在很大程度上，降低了農(nóng)村各項(xiàng)財產(chǎn)的損失，給農(nóng)村人們提供了一定的電力安全保護(hù)措施。所以，我國電力業(yè)應(yīng)加大對35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)，加強(qiáng)35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)的研究和創(chuàng)新，同時更要加強(qiáng)對35kV配電網(wǎng)單相接地故障的定位技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)和素質(zhì)培訓(xùn)，不斷的改進(jìn)方法解決現(xiàn)有問題，從而為農(nóng)村人民用電的穩(wěn)定性提供更大的保證。

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