電網(wǎng)工程中配電線(xiàn)路故障定位技術(shù)的應(yīng)用

王慶華

（滁州供電公司，安徽 滁州 239000）

0 引 言

電力是現(xiàn)代城市發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，而城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力的供應(yīng)和質(zhì)量要求越來(lái)越高。隨著智慧城市建設(shè)的推進(jìn)，配電線(xiàn)路故障定位技術(shù)也得到了發(fā)展和應(yīng)用。在10 kV 電網(wǎng)中，通過(guò)利用智能化的故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行定位。這不僅可以提高故障定位的準(zhǔn)確率，還可以縮短故障處理時(shí)間，降低故障造成的損失。

1 配電線(xiàn)路故障定位技術(shù)原理

在10 kV 電網(wǎng)中，線(xiàn)路放電接地問(wèn)題是一個(gè)常見(jiàn)的故障，而小電流接地系統(tǒng)、單相接地和兩相接地則是防止線(xiàn)路放電接地問(wèn)題產(chǎn)生的有效手段。然而，即使有了這些預(yù)防措施，配電線(xiàn)路故障還是難以避免。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要及時(shí)進(jìn)行處理，避免相間短路等情況的發(fā)生，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)流跳閘等后果。在故障檢修時(shí)，可以通過(guò)智能化故障定位技術(shù)快速定位故障點(diǎn)，這種技術(shù)可以通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以了解配電線(xiàn)路的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并快速采取措施進(jìn)行修復(fù)。在定位故障點(diǎn)時(shí)，可以利用兩相接地的方式，根據(jù)系統(tǒng)過(guò)流跳閘的情況判斷故障點(diǎn)的位置[1]。

2 配電線(xiàn)路故障定位技術(shù)在10 kV 電網(wǎng)中的應(yīng)用

配電線(xiàn)路故障定位技術(shù)在10 kV 電網(wǎng)中的應(yīng)用，是電網(wǎng)工程中至關(guān)重要的一環(huán)。故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的引入，使得故障排查變得更加迅速，能夠準(zhǔn)確定位，詳細(xì)分析并及時(shí)示警。在發(fā)現(xiàn)故障后，高效開(kāi)展電路檢修工作是關(guān)鍵。檢修前的準(zhǔn)備工作十分必要，應(yīng)用分析能夠幫助工作人員快速掌握故障情況，為檢修工作提供有力的支持。此外，配電線(xiàn)路故障定位技術(shù)在10 kV 電網(wǎng)中的應(yīng)用包括采取適當(dāng)?shù)姆椒ê凸ぞ撸缂t外線(xiàn)測(cè)溫儀、接地電阻測(cè)試儀等，以確保檢修工作的高效率和高質(zhì)量。

2.1 故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用特點(diǎn)

故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線(xiàn)路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)電力傳輸設(shè)備進(jìn)行指示和傳輸信號(hào)，可以快速發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路上的故障，并及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，從而大大提高配電線(xiàn)路的安全性和穩(wěn)定性；（2）故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳輸精準(zhǔn)度非常高，可以精確地定位故障點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)檢修工作中需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行搜索和排查，同時(shí)系統(tǒng)的信號(hào)分析能力非常強(qiáng)，可以對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行分析，幫助工程人員快速確定故障原因；（3）故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝數(shù)量可以靈活控制，可以根據(jù)不同電網(wǎng)規(guī)模進(jìn)行調(diào)整，系統(tǒng)外殼材料也可以根據(jù)不同的使用環(huán)境和要求進(jìn)行選擇，并且系統(tǒng)的運(yùn)行效率非常高，可以在短時(shí)間內(nèi)完成大量監(jiān)測(cè)和分析工作；（4）故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有優(yōu)越的功能，可以對(duì)10 kV 電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的迅速查找和傳遞，為電力企業(yè)的檢修工作提供了很大的幫助，并且系統(tǒng)線(xiàn)路的安全也得到了有效保障，減少了因故障而造成的經(jīng)濟(jì)損失和安全風(fēng)險(xiǎn)；（5）故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用還可以提高電力企業(yè)的管理水平和服務(wù)質(zhì)量，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和監(jiān)測(cè)，電力企業(yè)可以了解電網(wǎng)的運(yùn)行情況，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性[2]。

2.2 故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特殊功能

在過(guò)去，通常使用傳統(tǒng)配電線(xiàn)路故障檢測(cè)模式，即人工巡邏排查故障。但是，這種方法存在漏洞，效率低下，不能滿(mǎn)足現(xiàn)代電網(wǎng)的需求。因此，需要一種更加先進(jìn)、高效、精準(zhǔn)的故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種基于現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的故障檢修系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)，并自動(dòng)檢測(cè)和定位故障。這種系統(tǒng)可以安裝在變電站輸出口、高壓引落線(xiàn)處、長(zhǎng)線(xiàn)路中段或分支處、與電纜線(xiàn)路連接的架空處、高壓柜或電纜分支箱處等位置，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線(xiàn)路的全面監(jiān)控和檢測(cè)。

故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有多種特殊的應(yīng)用功能，如精準(zhǔn)定位、準(zhǔn)確且快速地傳遞故障信號(hào)、縮小故障范圍、精確判斷故障地點(diǎn)和故障類(lèi)型等。這些功能可以幫助系統(tǒng)快速定位故障，并提示維護(hù)人員進(jìn)行相應(yīng)的處理。同時(shí)，這種系統(tǒng)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工巡邏排查故障方法的漏洞，提高工作質(zhì)量和效率，維護(hù)線(xiàn)路運(yùn)行平穩(wěn)，保障正常輸電。在實(shí)際應(yīng)用中，故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)多種方式與維護(hù)人員進(jìn)行交互，以方便故障檢修程序和做法的實(shí)施。例如，該系統(tǒng)可以通過(guò)手機(jī)App、計(jì)算機(jī)終端等方式向維護(hù)人員發(fā)送故障信息，并提供詳細(xì)的故障定位和提示功能。這些信息可以幫助維護(hù)人員快速準(zhǔn)確地判斷故障原因，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)[3]。

3 工程案例分析

3.1 故障概述

配電線(xiàn)路是電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成部分，其正常運(yùn)行對(duì)于供電可靠性至關(guān)重要。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，配電線(xiàn)路故障的發(fā)生不可避免，給供電系統(tǒng)造成很大的影響。本文將針對(duì)一起發(fā)生在10 kV 配電線(xiàn)路中的單相故障接地進(jìn)行分析，并探討故障定位技術(shù)在電網(wǎng)工程中的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該配電線(xiàn)路在過(guò)去的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了24次故障，其中29.3%來(lái)自單相故障接地，這說(shuō)明該類(lèi)型故障是該配電線(xiàn)路的主要故障類(lèi)型。同時(shí)，單相接地概率高達(dá)85%，增加了故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)情況分析，惡劣天氣可能是導(dǎo)致配電線(xiàn)路故障的一個(gè)重要因素。此外，該配電線(xiàn)路采用了小電流接地系統(tǒng)特征，這意味著故障的電流較小，難以被快速檢測(cè)，增加了故障定位的難度。

在故障處理時(shí)間方面，該配電線(xiàn)路的故障定位和排除工作需要1 ～2 h 的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間比較長(zhǎng)，說(shuō)明故障點(diǎn)的定位比較困難，需要更加精細(xì)的技術(shù)手段來(lái)解決。故障對(duì)于供電系統(tǒng)的影響也是需要考慮的，故障可能導(dǎo)致停電、設(shè)備損壞等問(wèn)題，給用戶(hù)和供電單位造成經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失。此外，永久性故障的影響也需要被重視，因?yàn)檫@可能影響配電線(xiàn)路的長(zhǎng)期運(yùn)行。故障定位技術(shù)在電網(wǎng)工程中的應(yīng)用非常廣泛，可以幫助工程師快速、準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)，縮短故障處理時(shí)間，降低故障對(duì)供電系統(tǒng)的影響。常用的故障定位技術(shù)包括高壓頻率響應(yīng)法、絕緣電阻測(cè)量法、時(shí)域反演法等。其中，高壓頻率響應(yīng)法是一種非常有效的故障定位方法，可以通過(guò)測(cè)量電網(wǎng)的高頻響應(yīng)特性確定故障點(diǎn)的位置[4,5]。

3.2 出現(xiàn)故障的原因

天氣變化是配電線(xiàn)路故障的一個(gè)常見(jiàn)原因。首先，在大雨或大雪天氣中，導(dǎo)線(xiàn)容易受到冰雪覆蓋或積水浸泡，導(dǎo)致線(xiàn)路短路；雷暴天氣中，放電可能會(huì)損壞線(xiàn)路設(shè)備；強(qiáng)降雨和強(qiáng)降雪還會(huì)導(dǎo)致傾倒等其他故障。其次，臺(tái)風(fēng)是造成線(xiàn)路故障的主要因素之一。臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度大、風(fēng)速快，易導(dǎo)致線(xiàn)路設(shè)備受損，如導(dǎo)線(xiàn)斷線(xiàn)、桿塔傾倒等。再次，單相接地故障也是常見(jiàn)的故障類(lèi)型。當(dāng)線(xiàn)路設(shè)備或?qū)Ь€(xiàn)出現(xiàn)絕緣損壞、接觸不良等問(wèn)題時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致單相接地故障。除此之外，10 kV配電線(xiàn)路的安裝質(zhì)量、材料的選擇等也會(huì)影響線(xiàn)路的運(yùn)行，如瓷瓶破損、導(dǎo)線(xiàn)老化等問(wèn)題都有可能導(dǎo)致線(xiàn)路故障發(fā)生，而熔斷器、分支器件等配電設(shè)備的損壞也會(huì)影響線(xiàn)路的正常運(yùn)行。最后，用電負(fù)荷分配也是影響線(xiàn)路故障的一個(gè)重要因素。當(dāng)用電負(fù)荷不均衡或過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路過(guò)載，從而引發(fā)故障。在電網(wǎng)工程中，配電線(xiàn)路故障定位技術(shù)的應(yīng)用十分重要。通過(guò)現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)技術(shù)和智能化的故障定位設(shè)備，可以快速準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)，并進(jìn)行修復(fù)。這不僅可以縮短故障處理時(shí)間，保障供電質(zhì)量，還可以降低事故發(fā)生的概率，提高電網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性。

3.3 定位方法

3.3.1 人工巡線(xiàn)定位法

在使用人工巡線(xiàn)定位法時(shí)，首先需要考慮線(xiàn)路的電壓等級(jí)，如10 kV 配電線(xiàn)路，從而選擇合適的巡線(xiàn)設(shè)備。其次，根據(jù)故障類(lèi)型進(jìn)行判斷，如單相接地故障。在巡線(xiàn)過(guò)程中，需要使用故障指示器來(lái)檢測(cè)故障信號(hào)，以確定故障位置。最后，對(duì)于小電流接地故障，可以通過(guò)增加巡線(xiàn)頻率來(lái)提高故障檢測(cè)率。

3.3.2 注入法

注入法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：首先在故障發(fā)生點(diǎn)注入高頻信號(hào)，其次通過(guò)耦合設(shè)備將信號(hào)注入配電線(xiàn)路中，最后使用變電站母線(xiàn)電壓互感器采集信號(hào)，通過(guò)信號(hào)消失點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析可以確定故障的位置。同時(shí)，為了保證注入法的準(zhǔn)確性，需要在接地電阻處放置監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)注入信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.3.3 阻抗法

故障回路阻抗的變化會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路參數(shù)發(fā)生變化，因此阻抗法需要收集故障發(fā)生點(diǎn)附近的電壓、電流等參數(shù)，計(jì)算出故障回路阻抗，再與正常回路阻抗作比較，以確定故障發(fā)生點(diǎn)。阻抗法中需要涉及配電線(xiàn)路的參數(shù)、故障回路阻抗、投入電阻以及消弧線(xiàn)圈等數(shù)據(jù)，其中零序電流可以反映故障類(lèi)型、位置等信息。接地故障是比較常見(jiàn)的故障類(lèi)型，會(huì)導(dǎo)致零序電流增大、電壓降低等現(xiàn)象，需要在故障定位時(shí)予以重視，具體如圖1 所示。

圖1 故障線(xiàn)路線(xiàn)號(hào)的阻抗法定位

3.3.4 行波法

行波法利用了電力系統(tǒng)中的行波現(xiàn)象，即故障電流在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生傳播的速度固定，這種特點(diǎn)可以用來(lái)定位故障的位置。其定位精度高，可以達(dá)到米級(jí)甚至更高的水平，因此可以快速準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)。行波法的檢測(cè)裝置通常由行波發(fā)生器和行波接收器組成，通過(guò)發(fā)射行波信號(hào)并接收反射信號(hào)來(lái)確定故障位置。傳送距離較遠(yuǎn)時(shí)，行波法的精度也能夠得到保證，因?yàn)槠洳皇茈娮栌绊懀也恍枰诠收宵c(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。然而，行波法的抗干擾能力相對(duì)較弱，外界的干擾可能會(huì)影響定位結(jié)果。因此，在應(yīng)用行波法進(jìn)行故障定位時(shí)，需要注意消除外界干擾的影響。同時(shí)，行波法避免不了在電力系統(tǒng)中存在的一些局限性，例如，其在高阻抗接地系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。

3.4 方法的確定

電網(wǎng)工程中，配電線(xiàn)路的故障定位技術(shù)可以采用注入法。該方法通過(guò)在故障點(diǎn)注入信號(hào)，利用接收端對(duì)信號(hào)的監(jiān)測(cè)和分析確定故障點(diǎn)位置。注入法具有定位精度高、速度快、適用范圍廣等優(yōu)勢(shì)，但需要專(zhuān)業(yè)設(shè)備和技術(shù)支持，且不能適用于所有類(lèi)型的故障。

4 結(jié) 論

在現(xiàn)代化的電網(wǎng)建設(shè)中，配電線(xiàn)路故障定位技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了不可或缺的一部分。通過(guò)10 kV配電網(wǎng)的故障定位識(shí)別技術(shù)，可以大大提高電路檢修效率，降低成本，同時(shí)保障工作人員的人身安全。在技術(shù)發(fā)展的今天，應(yīng)該積極采用新的技術(shù)手段，如可穿戴識(shí)別設(shè)備，進(jìn)一步提高故障定位技術(shù)的應(yīng)用效果。這些新技術(shù)的應(yīng)用，將為電網(wǎng)工程師提供更加精準(zhǔn)和高效的故障診斷手段，從而在最短時(shí)間內(nèi)解決電網(wǎng)故障問(wèn)題。