配電線路在線故障識別與診斷策略探討

張濤

摘要：近年來經濟的迅速發展使人們對電力的需求日益增加，我國電力系統運行壓力也在不斷增長。

關鍵詞：配電線路;線路故障;識別方法;診斷方法

配電線路具有連接發電廠和終端用戶的作用，是電力系統運行中的重要部分，由于外界因素的干擾，配電線路經常發生故障，相關人員應加強對其故障的識別，并采取科學的方法予以解決。本文就配電線路在線故障識別與診斷方法進行了研究分析。

一、配電線路在線故障的識別

1、配電系統中的高阻故障

高阻故障主要是指架空線路出現斷裂時，與高阻抗的地面發生接觸，或者是正常運行的架空線路與周圍的物體發生接觸，從而引發了高阻故障。例如：周圍的建筑物以及離架空較近的樹木在表面上存在一些短路。又如：一些碎石、瀝青以及沙礫等物體的表面，由于受到閃電和雷擊的影響，這就容易發生高阻的故障。高阻故障的電流水平比一般的直接短路接地的故障電流的水平低，這就使得高阻故障不能夠使用傳統的過電流保護方法檢測出來。

2、配電系統中的間歇性故障

間歇性故障主要是指在線路發生的間歇性進行放電，與此同時伴隨著弧光等情況，并且具有瞬時性和重復性的特點。在間歇性故障中，兩次連續故障的間隔時間可能會從幾秒擴展到幾天，而且間歇性故障表現出一定的隨意性。在發生間歇性故障的時候，要進行查明故障的原因，并且要及時進行維護。

二、配電線路在線故障的診斷方法

2.1監測定位法

采用監測定位法可以對配電線路中經常出現故障的地點或重要的地方進行實時的監測和檢查，從而確保故障發生時能夠及時地發現和處理，方便維修人員對配電線路的維修和保護。這種方法主要是對配電線路中的參數進行監測，如果發生故障，監測系統會立刻發出警報，以使配電線路得到最快的維修，并在最短時間內恢復正常運行。

2.2智能定位法

智能定位法對配電線路在線故障的診斷是以故障投訴信息作為基礎，再對其進行深入的分析和研究，進而確定配電線路中故障發生的具體位置。所謂智能就是通過將神經網絡法與SVM法相結合，并實現兩種方法的綜合運用，該方法適用于線性可分的數據。

2.3被動定位法

被動定位法又分為三個小方法，即阻抗法、區段查找法和行波法。區段查找法是對一定區域內各條線路的用電信息進行實時的監控，以便在故障發生時能夠盡快診斷出故障發生的具體位置，從而避免維修人員進行盲目的搜索，同時提高配電故障的維修效率。

三、故障檢測方法以及基于HHT方法的故障檢測系統

3.1故障檢測方法

當控制中心收到停電故障報告之后，通常做法是操作人員根據收集到的現有故障信息估計故障點，然后派人維修。但是有時候故障點并不能夠提供關于故障的全部信息，例如由于小動物飛躍帶來的短路故障會由其他動物將小動物的尸體叼走。因此沿著線路查找故障費時費力。而利用配電線路故障識別檢測方法將算法、信號處理和數學理論運用到故障檢測之中，主要有以下幾種不同的故障識別方法。

（1）利用故障發生時刻電流幅值和電壓幅值。故障發生之后，三相電壓和三相電流的幅值會有明顯變化，因此這種方法比較適用于阻抗較低的情況。但是如果發生的故障是高阻故障時，基于電流和電壓幅值的方法往往會失去作用。在此基礎之上的改進方法譬如繼電保護算法重點檢測發生故障期間三相電流的非平衡特性，以此為判別標準。

（2）利用故障時刻的低頻和高頻信息。信號檢測和處理技術的發展使得很多的基于低次諧波的低次頻譜分析的方法大量發展起來。例如已經提出的以負序電流為基礎的針對高阻故障的檢測算法，該算法利用對稱性準則和系統故障平衡原理，對基波和低次奇諧波統計之后利用統計學的方法進行分析，得出平衡度和之前數據對比，以此為依據來識別配電線路故障。另外的一些與特定閾值進行比較的方法或者高阻隨意性算法均是以此為基礎。

（3）卡爾曼濾波和模式識別類方法。利用微處理器來區分故障操作和正常操作。該方法的操作第一步為諸如脈沖信號，第二步為檢測信號，通過比較不同狀態下不同響應的模式來進行判別故障類型和故障狀態。另外的思路是利用卡爾曼濾波估計基波和諧波的成分隨時間的變化情況。

（4）基于小波變換和神經網絡的方法。利用小波的多尺度特性提取每一相的頻帶能量，取最大值和預先設定的閾值進行比較。這種基于小波變換的方法對于系統實時性的要求較高，而且閾值的設定是人為主觀判斷，不同系統會受到不同設定值的影響。在小波變換的基礎之上，濾除了諧波和非周期成分之后，提取神經網絡訓練所需要的樣本，構建出小波神經網絡。

3.2基于HHT方法的配電故障檢測系統

HHT變換故障診斷系統的第一步是進行信號檢測，重點放在檢測并提取和故障相關聯的狀態信號，包含信號測取、信號調理和數據采集。這三步的嚴格執行保證數據的準確性。第二步是進行特征提取。利用HHT變換進行分析，信號進入待檢狀態。之后是狀態識別步驟。數據庫的技術在這里可以發揮重要作用。在有效的檔案庫中處于待檢模式的信號與基準模式進行對比，判斷設備是否正常運轉。最后的步驟是進行預報決策。這一步驟還包含故障的查明，分析故障產生的原因，作出相應的補救和調整策略，并且利用本次處理的結果更新數據庫，便于整個HHT故障診斷識別系統的建立和完善。

結束語

配電線路聯系著千家萬戶的用電安全，關系到國家電力企業的發展，采用科學恰當的方法對配電線路中的在線故障進行有效的識別、診斷，并對這些故障進行及時、準確的處理，能夠為配電系統安全可靠的運行提供有力的保障，實現我國電力產業在未來良好的發展追求。

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