配電網(wǎng)線路單相接地故障定位裝置研究

馮勇兵

摘 要 在現(xiàn)代社會中，若社會生產(chǎn)與生活用電中出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，會直接危害是造成經(jīng)濟(jì)損失，這種現(xiàn)象反映的問題之一，就是在配電網(wǎng)線路中出現(xiàn)了單相接地故障問題。本次研究先對故障風(fēng)險進(jìn)行評估，然后比較當(dāng)前單相接地故障定位方法的比較優(yōu)勢;在其適用性不足的情況下，提出一些較有針對性的研究路徑與方法。

關(guān)鍵詞 配電網(wǎng);單相接地;故障定位;裝置

進(jìn)入21世紀(jì)之后，全球均面臨著能源危機(jī)。在這種威脅人類持續(xù)生存的構(gòu)成條件下，各國均大力發(fā)展各類能源，其中電力能源的研究相對集中，其應(yīng)用范圍相對普遍。以中國為例，經(jīng)過幾十年的電力大發(fā)展與基礎(chǔ)建設(shè)經(jīng)驗積累，以及在電力技術(shù)研究中的大量資源投入，結(jié)合自身國情的發(fā)展，構(gòu)建了一個以全球能源供給為框架的全球電網(wǎng)系統(tǒng)，雖然在初步實踐階段，但從整體的趨勢觀察，其對未來的影響將會呈現(xiàn)出廣闊而深遠(yuǎn)的特征。

1單相接地故障的風(fēng)險評估

首先，當(dāng)故障發(fā)生時，配電網(wǎng)會繼續(xù)運(yùn)行，隨著時間增加，其中的風(fēng)險之一就是燒毀電壓互感器，或者產(chǎn)生異常諧振過電壓，結(jié)果就會導(dǎo)致變電設(shè)備的損害。其次，當(dāng)故障導(dǎo)致的設(shè)備損壞較大，或者情節(jié)嚴(yán)重時，配電網(wǎng)會在其相關(guān)區(qū)域范圍內(nèi)受到波動，嚴(yán)重者可誘發(fā)電力事故。第三，當(dāng)單相接地故障發(fā)生后，伴隨有改接地配電線路未停運(yùn)的情況，會給檢修主體或進(jìn)入故障范圍內(nèi)的動物等造成觸電事故。除此之外，會因檢修與斷電處理等影響電力供給的常態(tài)化，造成供電的可靠性受其負(fù)面影響;同時供電量因修理時間差而相應(yīng)減少。所以，配電網(wǎng)線路單相接地故障風(fēng)險較大，需要故障定位裝置加以解決[1]。

2單相接地故障定位方法比較分析

以故障定位問題為切入點，結(jié)合故障定位的工作原理，可以將當(dāng)前的配電網(wǎng)線路單相接地故障的主要定位方法，劃分行波定位法、故障指示器顯示法、S注入法等。

以行波定位法為例，決定它發(fā)揮作用的要素在于捕捉故障點行波波頭反射。其工作原理重點在于記錄一端或兩端行波到達(dá)線路所用時間，并在時間要素與波速要素之間的聯(lián)系中，根據(jù)距離計算并定位故障。與比較優(yōu)勢相比，它的不足在于應(yīng)用過程中的“畸變或衰減”，其結(jié)果就是增加識別難度;因此，其應(yīng)用范圍較為狹窄，不適用于多分支配電網(wǎng)單相接地故障定位。以S注入法為例，主要是以配電網(wǎng)母線為對象，憑借電壓互感器這個媒介，注入交流電流，再利用專用信號探測的方法，借助電流探測器，實現(xiàn)對故障線路與位置坐標(biāo)的定位。S注入法的工作原理簡單，可以使線路電容影響降到最低程度，甚至趨近于0。美中不足的是，若存在高電阻接地，則會出現(xiàn)超出其適用范圍的現(xiàn)象，其中的原因來自于配電網(wǎng)電容分流作用;比如，在某分支中，兩條分支電流信號若出現(xiàn)相同，或者差異趨近的情況，那么，在辨識度與方向斷定方面，該方法就會受到嚴(yán)重影響。以故障指標(biāo)器法為例，它的工作是以故障電流檢測為主，重點抓取故障發(fā)生、區(qū)段、分支，然后進(jìn)行定位;適用于短路故障，在接地故障與高阻接地中的應(yīng)用效果不佳，定位精準(zhǔn)率不能滿足單相接地故障定位需求[2]。

3單相接地故障定位裝置研究

3.1 確定定位切入點

根據(jù)現(xiàn)階段的研究成果觀察，若發(fā)生配電網(wǎng)單相接地故障，要針對其故障進(jìn)行定位，就需要找到與其對應(yīng)的定位切入點。就當(dāng)前經(jīng)驗而言，可以按照阻礙因素與解決措施找到這個切入點，具體要求解決兩大問題，一個問題是，高接地電阻造成的定位效果差;另一個問題是，線路長且分支多的條件下電容相對大。因此，確定了故障定位中的難點與需要解決的問題后，就可以進(jìn)一步尋找適合的定位方法。

3.2 研發(fā)方法與內(nèi)容

首先針對上述方法進(jìn)行缺陷分析，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)行技術(shù)調(diào)研。其次，利用現(xiàn)階段的配電網(wǎng)線路單相接地故障數(shù)據(jù)庫，對其中發(fā)生故障的各項參與進(jìn)行參數(shù)辨識法分析，然后在已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，建立等效數(shù)據(jù)模型。參數(shù)求取方法，以檢測到的線路分段電氣量為準(zhǔn);識別要素為頻域與時域;求解工具，采用最小二乘法。比如，當(dāng)前的配電網(wǎng)線路單相接地故障發(fā)生領(lǐng)域，輸電網(wǎng)結(jié)構(gòu)清晰、參數(shù)均勻、求解參數(shù)量小，所以，測量故障間距準(zhǔn)確度相對較高。

具體的操作程序如下：先建立中心點不接地系統(tǒng)，實現(xiàn)方式采用零序網(wǎng)絡(luò)等效模型;然后，確定零序電壓要素、電流型號要素，并在要素比較的基礎(chǔ)上辨識接地電容;最后，將辨識到的接地電容與意見模型電容進(jìn)行對比，這樣，就可以找出故障線路。若要具體到故障發(fā)生的坐標(biāo)位置，只需要辨識故障距離電感計算數(shù)據(jù)即可。另一方面，匹配設(shè)置故障管理系統(tǒng)，具體包括兩個方面，一是針對故障信息，進(jìn)行收集、傳輸、分類、統(tǒng)計，并增加故障投訴系統(tǒng);二是將故障投訴平臺系統(tǒng)對接到用戶，將故障信息收集對接到系統(tǒng)中心，并將二者共同納入到故障管理系統(tǒng)。這樣，就可以將技術(shù)性的，針對配電網(wǎng)線路單相接地故障裝置硬件使用，與故障管理系統(tǒng)的軟件平臺進(jìn)行資源整合，從而構(gòu)建一個完整的配電網(wǎng)故障裝置綜合定位系統(tǒng)。

3.3 市場應(yīng)用前景

首先，配電網(wǎng)路單相接地故障定位裝置研究，屬于技術(shù)性的剛需領(lǐng)域，因而對它的研究滿足了市場供需關(guān)系。其次，配電網(wǎng)線路單相接地故障定位裝置，在根本上已經(jīng)有一定的基礎(chǔ)，其缺點只是適用性的范圍界定與方法的優(yōu)化，以及解決最后的根本問題。因此，根本上是解決裝置優(yōu)化，以及系統(tǒng)化管理應(yīng)用的問題。第三，配電網(wǎng)線路單相接地故障的發(fā)生，因電網(wǎng)系統(tǒng)的分布范圍而有廣闊的應(yīng)用場景，尤其是作為市場化的新型產(chǎn)品，有利于做進(jìn)一步推廣[3]。

4結(jié)束語

電力能源的終端在于用戶的電力使用，而這種使用效果的評價，直接與配電網(wǎng)線路的良好運(yùn)行密不可分。因而，針對配電網(wǎng)線路單相接地故障問題的相關(guān)研究，不僅可以在裝置設(shè)備方面，實現(xiàn)資源的優(yōu)化利用，也可以更好的借助硬件的技術(shù)條件及其功能發(fā)揮，進(jìn)一步針對單線接地故障問題，實施精準(zhǔn)定位、有效分析、針對解決。從而在根本上扭轉(zhuǎn)配電網(wǎng)絡(luò)線路的整體管理效率不高的局面。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉坤.配電網(wǎng)線路故障自動識別方法研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2019，11（32）：2132.

[2] 林師玄.電纜故障分析及提升配電網(wǎng)電纜線路運(yùn)維水平策略[J].數(shù)字通信世界，2020，19（2）：110.

[3] 湯智超，孫玲玲.淺析配電網(wǎng)架空線路的運(yùn)行維護(hù)與檢修[J].城鎮(zhèn)建設(shè)，2019，7（12）：145.