基于多點信息的配電線路單相接地故障定位研究

劉暢

摘 要：配網故障問題一直以來都是供電行業關注的大問題，其中單相接地故障為主要的頻發故障，影響了配網的安全運轉。單相接地故障出現后，如果未能及時高效地定位故障，勢必會帶來嚴重的后續危機。文章分析了基于多點信息的配網單相接地故障定位方法。

關鍵詞：多點信息；配網線路；單相接地故障；定位方法

配網線路接地故障的原因多發，其中包括配網自身因素，也涵蓋外部干擾性因素。然而，從目前來看配網單相接地故障依然屬于多發故障，單相接地故障成為影響配網安全運行的主要故障，必須加大對單相接地故障定位的研究力度，采用科學行之有效的方法，及時定位故障，促進故障的高效及時解決。

1 配網單相接地故障定位存在的問題

當前的配網系統性質與功能相對欠缺，無法有效排查單相接地故障，從而影響了整個配網系統的故障排查。同時，低壓配網系統一般被設置于野外，面臨著較為復雜、惡劣的運行環境，很容易遭受各種外部力量的影響，例如：強雷電、強暴雨、強風等，從而出現了較高的故障率。接地故障出現以后，整個配網系統依然能夠攜帶故障持續工作，但是未發生故障的對地電壓會上升，如果不迅速對故障問題進行處理，很容易導致非故障相絕緣受損現象，從而導致相間短路問題，故障問題出現以后，因為配網覆蓋范圍較大、面積較廣，如果單純依靠傳統的方法，實施逐個區段的推拉，或者對各個桿塔逐一實施排查，會耗費大量的人力、時間和財力，而且可能導致過大的停電范圍，最終也難以迅速準確地發現故障點。如果故障問題出現在晚間，在沒有足夠的日照燈光等的幫助下，巡檢工作者也很難及時發現故障，故障未能在規定時間內被有效排查，難免會引發更為嚴重的絕緣破壞、相間短路等問題。

2 配網單相接地故障定位方法

2.1 在線監測法

此方法通常針對于配網系統關鍵節點的故障監測，通常將監測設備設置于該節點，一旦故障出現，則對應迅速傳輸故障信息，并將這些故障數據信息進行集中、整理與分析，以此來定位故障。當前，較為流行的故障監測設備包括：FTU自動饋線、故障指示設備等，現實的操作中，兩大監測設備都是參照故障點前方或后方的數據信號特點等來定位故障。例如：中壓電網系統，通常其流經電流較小，然而，其結構卻相對復雜，將更多的監測設備設置其中，實際監測過程中，能收到一定監測效果。然而，這其中也很明顯地暴露了其中的弱點，需要各種監測設備的同步支持，大量的數據支撐，這無疑需要更多的資金投入，供電企業具備一定的財力基礎。

2.2 信號注入法

配網線路出現接地故障問題后，整個配網系統進入斷電模式，此時測試信號發送設備將作出反應，朝著故障系統傳輸異頻信號，此信號帶有一定功率，可以利用信號監測設備順著故障線實施巡檢，對應監測到相應的故障信號，一旦發現故障點附近出現異頻信號時，此處就為接地故障發生處。該故障定位方法有利于迅速、高效地定位故障，也不會遭到配網結構的干擾，其中故障監測的精準度通常受到異常信號的特征、性質、數量等的影響。信號注入法在故障定位方面體現出一定的優勢，體現在無需過高的成本投入，能夠達到對配網系統工作模式的有效監控，有利于故障監測成本的控制，對于供電企業來說具有長遠的利益。

2.3 故障測距法

有別于前面提到的兩種方法，故障測距法也是一種全新的配網線路單相接地故障監測方法。此方法在實際的故障定位過程中具體涵蓋以下方法：行波法、故障分析法與阻抗法。根據所選擇線路的類別、模型等進行規劃，故障測距法具體涵蓋兩大方法：分布參數模型法，集中參數模型法。

（1）行波法。參照物理學的相關理論，例如：行波理論。配網系統出現故障問題后，工作人員向配網系統中添加特定信息和信號，配網系統中的電流處于流動狀態，其注入的信號也將對應運行、流動。行波于測量點、故障點二者之間進行流動、傳播，其中需要一定的時長，對應可以計算得出時間差，同時參照行波的傳輸速度、傳輸形式等來對應測量得出測量點、故障點二者間的距離，通過這種方法可以輔助維修工作者準確定位故障點。目前，運用行波法進行測距，具體采用，例如：A型測距法、C型行波測距、B型行波測距等。其中A型行波法故障定位具體體現為：憑借故障區域所出現的行波，由于行波從測點到故障點來回一次勢必會消耗一定的時間，這其中行波也有一定的傳播速度，據此測距，就能對應定位故障點。B型行波法通常依靠故障點出現的行波，抵達線路兩側的具體時間，同時在通訊聯系的輔助下來找到故障的位置。C型行波法，則是在故障出現以后，從測距設備傳輸高壓高頻信號，同樣參照高頻脈沖信號往返的時間來找到故障的位置。這其中最重要的是要抓住故障點反射行波波頭，然而，由于行波傳輸過程中伴隨著衰變問題，波動難以被有效確認，為故障定位帶來難題。

此單相接地故障定位模式具有一定的優勢和優點，具體體現在：相對自由靈活，發生故障問題的線路，其電阻、線路構造、電線等都不至于對故障定位造成影響，而且故障監測更為精準，能夠有效控制運行成本，目前已經得到了大范圍的應用，而且此方法也能達到對配網系統運行模式、運轉狀態的監督、控制，由于其具有一定的成本優勢，通常用在地級市的供電企業。

（2）阻抗法。該方法的故障測距的實際理論依據為：當配網線路屬于均勻傳輸類型的線路時，可以參照故障類別來對應進行計算，能夠得出以下結論： 無論哪一類故障，測點與故障點間的距離同故障回路阻抗呈正相關，這樣就可以先計算出測點的阻抗，配網線路的單位阻抗，用前者除以后者，最終就能夠得出一個數值，從而明確故障點位置。 同其他故障定位法相比，阻抗法體現出低投入、靈活變通等優勢，然而易于遭受內外因素的不良影響，例如：線路負荷、電源參數等。特別是一些多分支配網線路，阻抗法在實際的定位中體現出一定的不足，不能有效排除偽故障點。

2.4 FTU法

所謂的FTU本身屬于自動化設備，通常設置于配網終端，該設備同配網一次設備直接聯系起來，能夠對線路的多項物理性數據、信息等加以收集，并有效控制開關，發揮著對配網系統的自動化控制功能。實際的運行原理為：參照FTU中傳輸的相關數據信息，根據相關的監測原理來全面、深入地分析、評判這些數據，最終找到故障所在位置。

2.5 故障指示器法

故障指示器法屬于一種相對傳統的故障定位法，通常適合未能徹底實現自動化的配網系統。具體原理為：將指示器設置于配網線路，具體的布點方位：分支點、進線等部位，配網出現故障問題后，憑借指示器做出的反應，能夠明確故障區域，以此來提高故障定位效率，縮短故障排查時間，支持故障問題的盡早解決，實現供電早日恢復。該方法的優勢、劣勢體現在以下方面：（1）故障指示器體形小、方便運輸，而且可以帶電配置，出現故障問題時，及時發出指示信息，成為未來故障定位的一大方法，然而，實際操作運行過程中也存在問題。（2）老式故障指示器通訊性能較差，出現故障問題，所提供的指示方法相對老套、單一，例如：亮燈、翻盤，這種都屬于本地指示，事實上無法真正定位故障，依然需要維修人員通過分析指示器的實際狀態來逐步判斷、分析故障的位置。故障指示器在實際的故障定位中發揮了重要作用，然而，實際運行過程中依然存在一定的局限性，有必要深入改革與完善。

3 結束語

單相接地故障成為影響配網安全運行的主要故障，必須加大對單相接地故障定位的研究力度，采用科學行之有效的方法，及時定位故障，促進故障的高效及時解決。

參考文獻

[1]黃國良.快速查找在10kV配電線路單相接地故障的應用[J].科技資訊，2011，9（11）：73-74.

[2]周封，王亞丹.10kV配電線路單相接地故障分析與故障查找[J].高校理科研究，2009，11（5）：90-91.