電網工程中配電線路故障定位技術的應用研究

摘要：配網線路運行時接地故障幾率大，會致電氣設備損毀等問題，單相接地故障還會產生諧振過壓危害人員安全。為降停電損失，該文詳細分析了配電故障，提出行波法等多種故障定位技術，為故障排查處理提供參考，以保障電網工程運行效益。

關鍵詞：電網工程；配電線路；故障定位技術

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.041

中圖分類號：TM 762 文獻標志碼：B 文章編碼：1672-7274（2024）07-0-03

Research on the Application of Distribution Line Fault Location Technology

in Power Grid Engineering

MENG Xianhe， ZUO Xuliang， JIAO Chenjun

（Tacheng Power Supply Company， State Grid Xinjiang Electric Power Co.， Ltd.， Tacheng 834700， China）

Abstract： Grounding faults during the operation of distribution network lines have a high probability， which can cause damage to electrical equipment. Single-phase grounding faults can also cause resonance overvoltage， which is harmful to personnel safety. In order to reduce the loss of power outages， this article analyzes in detail the distribution faults， proposes multiple fault location techniques such as the traveling wave method， and provides references for troubleshooting to ensure the operating efficiency of the power grid project.

Keywords： power grid engineering; distribution line; fault location technology

0 引言

隨著社會對電力的需求不斷增長，傳統的供電網絡已無法滿足當前的用電需求。為此，相關工作者必須充分發揮10 kV配電網絡的作用，以保障電能的穩定輸出。但配電區域遼闊，線路布局錯綜復雜，這給提升供電效率和確保電力穩定供應帶來了不小的挑戰。當線路出現故障時，傳統的人工檢修方式效率低下，且易受外界因素干擾，難以及時解決問題，有時甚至會危及檢修人員的安全。因此，引入配電線路故障定位技術至關重要。此技術不僅能保障電力的穩定供應，縮短因故障引發的停電時間，還能大幅提高運維工作效率，并降低檢修過程中的安全風險。綜上所述，配電線路故障定位技術在電力行業中具有廣泛的推廣和應用價值。

1 配電線路故障定位技術原理

在10 kV電網中，線路放電接地故障頻發。此類故障若持續2小時，雖能短暫提升系統運行效率，但會導致MUgyBKevIMBvunWcDYY8fg==未接地兩相電壓上升，對線路絕緣造成威脅。特別是兩相接地時，可能觸發小電流接地系統的過流跳閘，增加安全風險。長時間的單相接地也存在隱患。檢修人員在處理這些故障時常常面臨危險。因此，運維人員常采用分治策略來隔離線路與故障點。為更有效地應對故障，需引入故障定位技術，以精確找到故障位置。同時，結合智能化技術實時更新數據，使管理人員能依據數據調整交換機，從而增強系統穩定性[1]。

1.1 問題電路監測系統

在配電線路的故障定位中，問題電路監測系統至關重要，它能準確判斷電路故障類型。例如，電網接地故障時，接地瞬間的電壓和電流會異常，影響電網運行。此時，該系統能迅速對比故障區域的電壓和電流，將信息及時反饋給網絡智能控制系統，從而精確定位故障區域，為運維人員提供便利。若配電線路發生短路，電流會變化。此時，變電站可通過跳閘停電保護電路，降低檢修難度。

1.2 問題電路指示系統

此系統根據電磁場變化判斷電流情況，進一步定位故障區域。當線路電流過高時，會引起磁場變化，此時檢測系統的指示器會發出信號，明確提示故障位置。這種指示器白天通過翻牌信號提示，夜晚則通過發光信號引導運維人員[2]。

1.3 網絡智能監控系統

該系統融合了軟件、計算機監控和信號接收器等多個部分。運行時，信號接收器能實時捕獲故障信號，并迅速反饋給網絡智能監控系統。然后，系統的軟件會對這些信號進行深入分析，明確提示運維人員故障電路的位置和類型。這樣，運維人員能更迅速地掌握故障情況，大幅提高檢修效率。

2 10 kV配網線路常見故障類型

2.1 線路接地故障

在10 kV配電網絡中，接地故障是一種常見的問題。這種故障可能損壞電力設備，給線路運行帶來重大安全隱患。運維人員在排查和定位故障時，還存在觸電的風險。接地故障的原因多樣，一是電力設備接地電流突然增大，超出線路裝置的承受能力；二是線路絕緣性能下降、老化，也會增加接地故障的概率；三是市政或工地施工可能觸碰到架空線路，從而引發故障。

2.2 單相接地故障

為確保配電線路穩定運行，應合理配置線路絕緣裝置。若線路絕緣層受損，將影響其絕緣性能，進而可能導致單相接地故障。這類故障具有較高的危險性，如可能引發大面積停電等。調查顯示，大多數單相接地故障都與絕緣層老化有關，因此定期更換絕緣層至關重要。若忽視這一點，單相接地故障的風險將上升。技術人員應特別關注居民區的配電線路，定期更換絕緣層，以積極預防單相接地故障[3]。

2.3 線路短路故障

配電線路發生短路故障時，電路設備可能出現跳閘、停電等事故，對電能傳輸產生顯著影響。短路故障的原因主要有以下幾點：首先，10 kV配電線路跨越區域廣，地形復雜，在雷雨、大風等惡劣天氣下，可能因絕緣擊穿或線路斷裂而引發短路；其次，鳥害也可能導致線路跳閘；最后，車輛行駛、樹障等因素也會增加配電線路短路的風險。

3 配電線路故障定位技術在配網中的

應用

3.1 行波法

在10 kV配電線路中，故障點常伴隨行波現象。為精確定位故障，運維人員可進行行波檢測。借助行波檢測裝置，檢測人員能準確捕捉行波情況。檢測后，通過計算行波從故障點到設備的傳播距離，可明確故障位置。行波法應用要求低，結果準確，且不受電阻、線路影響。但行波法抗干擾能力較弱，可能影響結果準確性。因此，在使用行波法時，應盡量減少外部干擾。

3.2 現場注入方法

運維人員可利用雙舌勾工具向故障架空線路注入低頻或異頻高壓信號以檢測故障。具體有三種方法：首先，可采用注入脈沖高壓信號法，通過向線纜與大地間發出直流高壓脈沖電壓，并檢測脈沖電流來定位故障，但需注意長線路和分布電容對信號傳輸和檢測精度的影響。其次，注入工頻信號法，將工頻信號注入停電線路中，通過鉗表檢測電流定位故障，但在雙回線路中需注意未停電線路對定位準確性的影響。最后，小范圍模糊定位法，通過在線路上設置分支線路探測設備監測運行情況，該方法簡單易行但精度有限，適用于初步分析故障區域。應根據實際情況選擇合適方法定位故障，提高運維效率和故障處理速度[4]。

3.3 人工巡檢定位法

對于單相接地故障，若無特殊輔助定位法，可采用人工巡檢定位。運維人員通過觀察故障指示器動作位置確定故障點。但小電流接地故障時間短、電流小，可能限制故障指示器動作，導致難以確定故障位置，因此人工巡線定位法使用頻率較低。

3.4 饋線自動化定位方法

傳統10 kV饋線設備如負荷開關和斷路器，雖具備切斷負荷電流能力，但故障切除能力受限，且存在諸多問題。饋線自動化技術通過智能開關解決這些問題，如智能斷路器可迅速切斷故障并保護重合閘；智能負荷開關能自動隔離故障；分支用戶分界斷路器可自動切除用戶側故障以防停電范圍擴大；智能控制器則能消除傳統設備缺陷并提升通信效率。這些技術顯著提高故障處理效率和供電可靠性。

3.5 使用錄波器技術

在10 kV配電線路運行中安裝故障錄波器可實時掌握線路運行狀況。結合故障錄波器收集的數據信息可準確判斷故障點位置。運維人員使用故障錄波器能全面記錄故障前后的電流量和電壓量以合理判斷故障類型和原因并精確定位故障點。但在使用故障錄波器時需錄入線路運行參數。若需改造配網線路，則應提前整定處理線路參數以精確定位配網線路的故障點。

3.6 監測單元硬件方案

在架空線路上安裝線路監測終端時面臨安裝操作難度大的問題，主要原因是裝置與地面距離遠且供電難度大。傳統供電多采用太陽能板和蓄電池方式，但安裝和維護操作復雜。因此運維人員應選用互感取電方式有效解決傳統供電不足的問題。在硬件組成單元中包括蓄電池單元、互感取電單元、傳感器單元和程序加載單元等。其中互感取電單元和蓄電池單元為監測單元提供電力能源；傳感器采集線路上利用信號處理單元將電流信號轉化為數字信號；數據存儲單元則負責存儲系統參數和采集的數據等信息。

4 加強配電線路故障定位技術應用效

果的方法

4.1 完善一般性應用機制

配電線路故障定位技術融合了先進的通信與計算機技術，其實用性強、性能卓越，對電力企業的管理有著顯著的助推作用。在處理這一系統時，工作人員需要全方位考量管理需求與控制措施，以便充分發揮系統的優勢。該技術尤其在惡劣環境中展現出色，能有效解決室外電網因氣候變化導致的信號不穩定和線路故障難題，進而提升電網的穩定性和設備的運行效率。此外，該技術還能精準地配置專業技術與設備模塊，從而增強設備處理效果，并有助于維護配電故障的修復機制。技術人員在應用此技術時，需對線路運行結構有深刻理解，以確保線路管理的高效性。同時，該技術運用數字代碼來表示運行狀態，確保了信號發射的準確無誤，并優化了信號的處理效果。在應用過程中，還需配合使用如MODS等特殊材質、高效運行的系統設備，以確保設備安裝位置的精確性并降低檢測誤差[5]。

4.2 完善特殊性應用機制

在故障定位技術體系中，MODS系統占據重要地位，它能夠革新傳統的檢測模式，優化系統安裝管理與地點指示功能，從而提升故障判斷的效率。將MODS系統安裝在用戶設備之后，能夠精準地判斷線路分支的管理過程，實現應用體系的優化整合。配網故障定位系統則可以準確迅速地識別故障類型與范圍，它不僅能向中心站發送信號，還能通過短信及時通知配網人員，從而大幅縮短故障的查找時間，在配電系統中有著廣泛的應用。盡管在農網中應用配網故障定位系統能取得一定成效，但由于農網的故障定位點相對較少，因此仍需進一步努力以縮短故障查找時間。

5 結束語

在運用配電線路故障定位技術時，相關工作者應當注重整合常規系統與工作，并著重處理在線定位系統的處理機制與應用效果。這既要求他們消除邏輯排查的缺陷，提高工作效率，也要求他們能準確判斷故障地點，縮短恢復供電的時間，以滿足電力企業的實際需求。

參考文獻

[1] 闞天賜，尚若松，張晉銘，張泰銓，于明銳．基于分布式監測的高壓輸電線路雷擊故障定位技術發展現狀及展望[J]．自動化應用，2023（12）：138-143．

[2] 姚立波．基于分布非接觸測量的配電線路接地及短路故障區段定位技術[J]．科學技術創新，2023（14）：85-88．

[3] 劉永，楊在葆，韓克俊，薛繼印，韓凱．基于電容耦合傳遞關系的局放故障定位技術研究及工程應用[J]．變壓器，2023（02）：54-58．

[4] 韋翔，趙許許，高寧，于帥，張春程，劉振盛．基于時頻能量相似度逼近的配電線路故障定位方法[J]．武漢大學學報（工學版），2022（10）：1034-1043．

[5] 仲贊，蔣豐庚，劉騰柱，李健．數字化接地故障定位裝置在10 kV配電線路故障處理中的應用[J]．電力與能源，2022（04）：308-311．