配電線路在線故障識(shí)別與診斷研究

鄭榜武

摘 要：配電線路是用戶與發(fā)電廠連接的中間環(huán)節(jié)，其故障識(shí)別與診斷的有效性十分重要。傳統(tǒng)的離線故障識(shí)別與診斷方法相對(duì)單一，不能較好的對(duì)故障機(jī)理和特點(diǎn)進(jìn)行分析與研究。本文通過(guò)對(duì)配電線路故障特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)現(xiàn)存的在線故障識(shí)別與診斷方法進(jìn)行分析，對(duì)最新的在線故障識(shí)別與診斷技術(shù)進(jìn)行研究，旨在能夠有效的對(duì)配電線路進(jìn)行安全管理。

關(guān)鍵詞：配電線路；在線故障識(shí)別；在線故障診斷

配電線路是電網(wǎng)連接用戶端與發(fā)電端的橋梁，多暴露于戶外，是極易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，常常采用人工盲目巡線或分段排查的方法找到故障點(diǎn)，這樣往往很耗時(shí)，大大降低配電線路的供電可靠性。故障識(shí)別技術(shù)能夠有效的減小巡線人員尋找區(qū)域，更加高效的排查故障。然而相比輸電線路的故障識(shí)別與診斷的研究，配電線路本身的復(fù)雜性和故障機(jī)理的特殊性使得目前主要的應(yīng)用還是偏向于離線故障識(shí)別與診斷，隨著對(duì)配電線路的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的特點(diǎn)研究，目前配電線路的故障識(shí)別與診斷也有了新的發(fā)展。本文綜合研究配電線路故障特點(diǎn)，對(duì)配電線路故障的識(shí)別與診斷進(jìn)行分析，旨在有效的對(duì)配電線路進(jìn)行安全管理。

1 配電線路故障特點(diǎn)

配電系統(tǒng)的不同接線方式相應(yīng)的產(chǎn)生的故障不同，主要有以下故障。

1.1 配電線路高阻抗故障特點(diǎn)

當(dāng)配電線與周?chē)娜缃ㄖ锘蛘邩?shù)木等高阻抗的物體接觸，或者配電線路斷裂且接觸到了高阻抗的地面，往往就會(huì)發(fā)生高阻抗故障。其檢測(cè)的難度主要有以下幾點(diǎn)：1）短路電流很小，無(wú)法被過(guò)電流保護(hù)裝置檢測(cè)出來(lái)；2）單相高阻抗故障電壓幾乎不變，這樣三相電壓依然保持對(duì)稱；3）電流的變化率也很小，不易被檢測(cè)；4）雖有高頻分量產(chǎn)生，但與接觸不可靠產(chǎn)生的高頻分量不易區(qū)別。高阻抗故障信息的提取比較困難，如果被忽視，就會(huì)使得故障范圍不斷增大，甚至造成嚴(yán)重事故。

1.2 配電線路間歇性故障特點(diǎn)

配電線路間歇性故障主要是配電線路發(fā)生間歇性放電，常常會(huì)伴有閃絡(luò)以及弧光。其檢測(cè)的難度有以下幾點(diǎn)：（1）間歇性故障持續(xù)的時(shí)間具有隨機(jī)性，短則數(shù)毫秒，長(zhǎng)則幾天，這樣無(wú)法針對(duì)的進(jìn)行跟蹤診斷；（2）故障持續(xù)時(shí)間往往較短，這樣電弧來(lái)不及熄滅，如果往復(fù)下去，就容易引發(fā)永久故障。

1.3 配電線路接地故障特點(diǎn)

配電線路接地故障主要研究單相接地故障，單相接地故障也是最難檢測(cè)的故障。其檢測(cè)的難度主要有以下幾點(diǎn)：（1）配電線路接線方式不同，穩(wěn)態(tài)特性不同，且故障后穩(wěn)態(tài)特性所產(chǎn)生的參數(shù)數(shù)值很小，容易收到外界噪聲的干擾，難以提取有效的信息；（2）配電線路單相接地故障的暫態(tài)過(guò)程復(fù)雜，存在許多繁雜的故障信息，提取困難。配電線路單相故障容易引起嚴(yán)重的線路故障。

2 配電線路在線故障識(shí)別與診斷研究

配電線路在線故障識(shí)別與診斷主要是對(duì)故障點(diǎn)的定位，這樣就能明確故障原因，采取對(duì)應(yīng)的有效措施及時(shí)的解除故障。目前主要的故障定位技術(shù)是：（1）檢測(cè)定位。主要采用分支探測(cè)器，對(duì)配電線路中經(jīng)常出現(xiàn)的故障點(diǎn)進(jìn)行零序分量的檢測(cè)。優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)，結(jié)果準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是成本較高，操作復(fù)雜，維護(hù)困難；（2）被動(dòng)式定位。不是直接檢測(cè)，而是通過(guò)配電線路的電氣信息進(jìn)行排查，主要采用的方法是區(qū)段查找法、行波法、阻抗法。優(yōu)點(diǎn)是較高的準(zhǔn)確性，成本低，缺點(diǎn)是不易控制，且易受配電線路本身的負(fù)荷以及阻抗的影響；（3）主動(dòng)式定位。主動(dòng)式定位主要采用注入法，主要的注入法有S注入法、中性點(diǎn)注入法、交直流綜合注入法等。優(yōu)點(diǎn)是精度較高，缺點(diǎn)是存在一定的危險(xiǎn)性且有時(shí)耗時(shí)；（4）智能定位。智能定位是最新發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，主要方向就是通過(guò)SVM技術(shù)不斷減小搜索范圍，目前得到了較好的應(yīng)用。

3 配電線路故障診斷系統(tǒng)

在線診斷原理如圖1所示，其中配電線路故障診斷系統(tǒng)主要有：（1）故障檢測(cè)。目前主要采用的是基于HHT的故障檢測(cè)系統(tǒng)，HHT是時(shí)頻分析的一種方法，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為對(duì)檢測(cè)的信息進(jìn)行局部特征時(shí)間尺度提取IMF，然后再對(duì)每一個(gè)已經(jīng)提取了的IMF數(shù)值進(jìn)行Hilbert變換，形成Hilbert譜；（2）故障分類(lèi)。分類(lèi)相比較為復(fù)雜，主要是對(duì)線路故障的多種情況進(jìn)行識(shí)別，對(duì)識(shí)別后的結(jié)果分類(lèi)為不同的故障，這樣能夠給電力操作人員提供依據(jù)。分類(lèi)的可靠性對(duì)故障診斷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是十分重要的，目前一種比較新的且效果較好的方法是HPL分類(lèi)法，其實(shí)現(xiàn)原理主要是在對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)如零序電壓、電流處理后的IMF數(shù)值構(gòu)建新的故障特征向量，然后采用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析法PCA，確定其特征向量以及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，這樣就能計(jì)算出主要構(gòu)成成分，然后采用LS-SVM分類(lèi)器，把主成分作為輸入變量，對(duì)不同的故障特征進(jìn)行分類(lèi)，輸出配電線路的故障種類(lèi)；（3）故障定位。前面分析提到，高阻抗故障以及間歇性故障不易定位，傳統(tǒng)的定位方法參考第二部分的詳述。目前有一種利用零序瞬時(shí)功率方向定位故障的方法，其思路為通過(guò)零序瞬時(shí)功率的方向判斷故障經(jīng)過(guò)的線路，從而縮小定位范圍，實(shí)踐研究在高阻抗故障定位中具有較高的可靠性。

4 總結(jié)

配電線路大部分暴露在戶外，容易出現(xiàn)線路故障，傳統(tǒng)的離線配點(diǎn)線路故障的識(shí)別與診斷不易與電力操作人員更加詳細(xì)的了解配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況以及及時(shí)的排除故障。本文通過(guò)對(duì)配電線路運(yùn)行情況的分析，研究配電線路主要的較難診斷的故障特點(diǎn)，對(duì)目前在線配電線路故障與診斷的定位方法進(jìn)行總結(jié)，最后正對(duì)配電系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行研究，對(duì)系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)最新研究情況進(jìn)行分析。旨在能夠有效的對(duì)配電線路進(jìn)行安全管理。

參考文獻(xiàn)

[1]彭家穎.配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（35）：200.

[2]劉利平.配電線路在線故障識(shí)別與診斷技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（6）：123.

（作者單位：潮州潮安供電局）