配電線路在線故障識別與診斷方法研究

閆志勇

摘要：配電線路是電力系統的重要的組成部分，在整個電力系統發展中發揮著重要的積極作用。配電路線是電網系統運行的大動脈，同時它也很脆弱，任何外力破壞和工作人員錯誤的操作，均可能引起大面積的停電，嚴重時甚至會使電網癱瘓，造成巨大的經濟損失，給人民生活帶來不便。開展配電線路故障識別和診斷方法研究，有助于及時進行故障處理，迅速使供電系統恢復正常運行，在保障電力系統的安全和維護用戶的經濟利益方面具有重大意義。

關鍵詞：配電線路;故障識別;診斷方法

引言

“十三五”規劃（2016-2020年）中提出，我國要加快智能電網建設，全面提升國家電網智能化建設水平，實現電力運營的自動化、信息化和互通性，廣泛開展電能需求側響應和電力市場服務，全面提升電網運行能力和可靠水平。研究得知，配電線路是連接電廠和終端用戶之間的重要紐帶，配電線運行狀態的健康與否是用戶電能使用可靠性的重要保障。由于配電線路分布廣泛和工作環境惡劣，在長期自然環境損害下容易出現故障，一些早期的故障如果不能及時發現并排除，很容易引發短路、線損等嚴重故障，給電網系統的安全運行造成嚴重危害。現階段，部分地區對配電線路的診斷檢測依然采用傳統人工模式，不具備在線實時監控能力，也無法對配電線路瞬時故障和高阻抗故障做出有效識別和診斷，更無法對潛在故障信號做出預警，配電線路運行的安全性和可靠性無法得到有效保證。

1配電線路的故障在線識別探究

1.1高阻故障的識別

對于配電線路的建設來說，因為多方面因素影響，不少的架空線路將要設置到與建筑以及樹木想接近的位置，而且非常容易遭受其影響而發生斷裂問題。而地面阻抗是比較高的，斷裂位置與地面垂直與之相接觸，便導致了短路問題，使得配電線路出現故障問題。這時候過去采取的電流保護手段是起不到作用的。高阻故障問題因為與一般的接地故障問題相對比而言電流是更高的，所以所導致后果更加嚴重，而電力系統穩定性就會遭受更嚴重威脅。

1.2中性接地故障

目前，我國110kV及以上電網通常采用大電流接地方式，為了降低單相接地點流，對部分變壓器采取不接地的方式，即中性點有效接地方式，這樣中性點電位固定為地電位，發生單相接地故障時，非故障相電壓升高不會超過1.4倍運行相電壓;暫態過電壓水平也較低;故障電流很大，漏電保護能迅速動作于跳閘，切除故障，系統設備承受過電壓時間較短。在電力系統故障中，中性接地直接影響到電網系統的絕緣水平、供電可靠性、繼電保護以及通信穩定性等多方面問題。

1.3單相接地與短路故障

在諸多故障中，最常見、最主要的故障問題是由單相接地與短路引起的。當單相接地與短路引起的故障發生時，工作人員在檢測故障時很難及時發現故障產生的原因。單相接地與短路故障產生主要是因為外力擊穿立線路絕緣層的氧化鋅避雷器。但是，實際檢測中，避雷器的擊穿層比較厚，具體問題在檢測時很難被發現。由短路引起配電線路故障時，電流會發生明顯變化。當故障原因僅僅是單相接地時，檢測方法比較簡單。在單相接地與短路故障問題中，小電流單相接地引起的故障是最難檢測的，此類故障一旦發生，只能通過對電路分段合閘逐一排除，找出故障點，這種方法需要工作人員在檢修時非常嚴謹，但效率低，很難排查出故障問題。

2配電線路在線故障診斷方法

2.1被動定位

這種方法也可細分為三種：行波法、區段查找法與阻抗法。行波法在線路的故障診斷中準確性很高，但這種方法需要花費很長時間，無法迅速及時的診斷出故障點的具體位置，所以故障診斷過程中需要充分考慮再加以運用。區段查找法是通過配電系統中自動化的設備對故障定位，此種方式可以通過逐漸縮小范圍的方式準確查找出故障的具體位置，能有限減少故障查找的時間，節省人力、物力和財力。阻抗法的顯著優點是成本低，所需投入資金少，但在實際操作中，會由于電源、路徑阻抗等原因受限制，不能發揮其作用。

2.2配網故障識別和定位設計

根據上述配電線路故障類型及產生原理，對其故障點進行預測和定位追蹤是本系統的核心功能之一，該系統作為一種大型配電網診斷系統，監控范圍廣、線路環境復雜，因此，故障監測和定位方法主要采用低壓脈沖反射法、高壓閃絡法以及沖擊高壓閃絡法。其中低壓脈沖反射法可以對低阻接地和開路故障進行精準快速地識別和定位，有效監測配電線路的長度和電波傳播速度，在配電線路出現開路故障時，故障等效阻抗為故障電阻和配電線路特性阻抗串聯，此時，開路中的故障電阻表現為無窮大，通過接入低壓脈沖測試儀器，將脈沖信號形成全反射狀態，測試端將接收到同極性的脈沖反射信號，與故障點的發射波形恰好對應，此時可判斷出該區域內線路運行狀態。高壓閃絡測試法的設計，適用于配電線路中高阻故障的監測，例如：高阻泄漏故障和高阻閃絡性故障，配電線路故障點的直流電阻大于該電纜的特性阻抗的故障均稱為高阻故障，配電線路中的大部分故障屬于高阻故障。直流高壓閃絡法適用于監測高阻閃絡故障，監測波形較為簡單和直觀。

2.3監測定位法

監測定位指的是于配電線路故障高發地帶以及關鍵分支點上裝設探測器，針對零序電力定位故障位置展開實時監測。此種措施可以獲得精準的配電線路數據信息，可以及時掌握數據的變化狀況，且確定故障位置。然而此種手段還是存在一些不足的，其用到的探測器資金較多，且工作人員必須具有過硬的操作技術能力，后期進行維修時工作量較大，造成此種措施實際應用時難度比較大。

2.4低壓脈沖行波

配電線路故障檢測技術中，低壓脈沖行波由于技術先進、檢測成效高，能夠處理絕大部分的電路故障問題。采用這種發法對配電線路的故障進行檢測時，脈沖能夠依據發出和接收時間差計算出故障的具體位置，使診斷更有針對性，處理故障更加精確。低壓脈沖行波具體應用與電纜的檢測當中，將脈沖輸入電壓，如果電纜中存在故障，脈沖會因為抗阻不服，呈現出線路當中的具體故障點，產生反向的脈沖，測試儀器最終會對這一切信息進行記錄。目前，這種方法所具備的優點使其在眾多檢測方法中脫穎而出，在配電線路檢修工作當中的應用日漸普及。

2.5智能定位法

智能定位法就是針對故障投訴信息展開細致化研究，推理且確定線路故障位置的一種手段措施，主要是借助神經網絡方法與SVM法實現定位，借助這兩種手段的結合應用，借助線性可分數據，實現對配電線路故障具體位置的精準化診斷。

2.6在線故障的診斷系統

第一步，對產生的故障進行相關檢測，通過精密的數據分析排查出故障產生的原因;第二步，配電線路未產生故障時，要定期對線路進行檢查，保障系統運行安全高效。最后一步，對出現的故障進行實時的分類，如區分故障產生的具體原因和具體區段，準確定位有助于保證故障問題高效迅速的解決，提高檢修效率。

結語

綜上所述，我國配電網線路分布廣泛、結構復雜、環境多變，其檢修、維護工作量較大，目前，配電線路自動化技術的研究還處于發展階段，針對該系統的設計方案還處于不斷完善和優化的階段。為了進一步提升配電網運行的可靠性和安全性，為用戶提供更加優質的電網服務，本文重點研究了配電線路故障在線識別和診斷系統，通過自動化和信息通信技術幫助工作人員及時發現故障問題，及時排除故障，恢復電網運行，從而提升配電線路運行的可靠性和穩定性，增加電力企業的經濟效益。

參考文獻

[1]周廷模.配電線路在線故障識別與診斷方法的研究[J].廣東科技，2013（16）：90-91.

[2]曾志雄.配電線路在線故障識別與診斷方法研究[J].中國電子商務，2014（22）：262.