（國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康 725000）

10kV配電網(wǎng)故障在線檢測和定位分析

劉旭濤

（國網(wǎng)陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康 725000）

電力企業(yè)是配電網(wǎng)的直接客戶，并且為廣大用戶提供了服務(wù)，其中10kV配電網(wǎng)對于一般工業(yè)客戶、住宅用電、商業(yè)辦公等供電十分適合。隨著不斷升級與加強(qiáng)的配電網(wǎng)建設(shè)，其結(jié)構(gòu)也逐漸成熟，但是也更加復(fù)雜巨大，不可避免地出現(xiàn)了電網(wǎng)故障，進(jìn)一步造成停電現(xiàn)象，直接對社會生活造成了影響，甚至對國家安全形成了威脅。由此可見，研究配電網(wǎng)故障檢測與定位十分重要。本文主要分析了10kV配電網(wǎng)線路特點(diǎn)，故障在線檢測定位方法，故障在線檢測定位系統(tǒng)優(yōu)勢。

10kV配電網(wǎng)；故障；在線檢測定位

一、10kV配電網(wǎng)線路特點(diǎn)

本文主要是對10kV配電網(wǎng)故障在線檢測定位系統(tǒng)實(shí)施研究，其主要特點(diǎn)為：

1擁有較多的線路分支，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。由于10kV配電網(wǎng)擁有很多分支，同時分支又形成了眾多子分支，有時達(dá)到了十幾代，信號衰減甚至達(dá)到了1萬倍。即便是可以檢測出故障反射波，也僅提供至故障點(diǎn)的距離，并且滿足一定距離點(diǎn)可能存在多個點(diǎn)，其中真正的故障點(diǎn)只有一個，很難解決辨別真?zhèn)喂收宵c(diǎn)問題。

2擁有較大的接地電阻，石灰桿是很多10kV桿塔的材料，一旦形成接地，由于地質(zhì)和環(huán)境電壓等因素造成的影響不會得到零數(shù)值，而是產(chǎn)生幾千歐、幾十千歐。配電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障之后，相對減弱了信號，其他信號極易將其淹沒、接地電阻大始終阻礙了研究，對其影響積極克服也是配電網(wǎng)故障定位的難點(diǎn)。

3整體長度長、對地電容較大。10kV配電網(wǎng)擁有較長線路，甚至達(dá)到了幾十公里、上百公里。將交流信號注入對地電容中可以發(fā)揮分流功能，線路越長，線路也會產(chǎn)生越大的對地電容，最終形成較大的分流，因此需要電流信號越小，對其進(jìn)行定位也就越難。

二、故障在線檢測定位方法

1阻抗法。按照發(fā)生故障時測量的電流與電壓對故障回路阻抗進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步聯(lián)系線路長度和阻抗的正比例關(guān)系，對故障距離進(jìn)行估測。根據(jù)算法可以將阻抗法劃分為雙端數(shù)據(jù)與單端數(shù)據(jù)。通過精確分布參數(shù)模型實(shí)施雙端數(shù)據(jù)測距算法，需要不斷完善數(shù)據(jù)同步于偽根判斷。由于模擬技術(shù)的不足和功能促使單端數(shù)據(jù)測距算法利用單側(cè)電壓信號與電流。

2行波法。行波法是指按照行波和故障距離自故障點(diǎn)傳播所需時間以及檢測點(diǎn)所需時間形成正比例，通常劃分為五種。

第一種采用的是現(xiàn)代行波故障測距原理，具體利用故障暫態(tài)形成的行波獲得雙端測距的原理，通過來自于線路內(nèi)部的故障產(chǎn)生了行波初期浪涌，當(dāng)其達(dá)到線路兩端測量點(diǎn)時，可以獲取它們絕對時間差值，進(jìn)而對故障點(diǎn)至故障點(diǎn)兩端測量點(diǎn)距離實(shí)施計(jì)算。

第二種原理是故障線路上斷路器合閘形成的暫態(tài)行波在測量點(diǎn)上永久性的故障點(diǎn)彼此的往返時間對故障距離進(jìn)行計(jì)算，通過這一點(diǎn)可知對于線路利用重合閘傳輸高壓電來說是非常關(guān)鍵的，其可以有效彌補(bǔ)小時導(dǎo)致測距的失敗或者是由于故障形成的零初始角電壓。

第三種原理是通過故障點(diǎn)形成的行波達(dá)到線路兩端時間差進(jìn)一步完成的，采用第一個行波波頭達(dá)到線路兩端時間計(jì)算雙端定位，因此僅需捕捉到第一個行波波頭，而不需要對其折射與反射進(jìn)行考慮，同時行波產(chǎn)生了較大幅值，容易辨別。

第四種行波定位是單端進(jìn)行故障產(chǎn)生行波進(jìn)而定位故障的方法。當(dāng)線路出現(xiàn)故障時，在故障點(diǎn)與母線之間電壓和電流來回反射，按照故障點(diǎn)與行波之間一次往返時間以及行波波速能夠準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。

第五種原理是根據(jù)注入端的信號和故障點(diǎn)與故障點(diǎn)之間，一次往返的時間對故障距離進(jìn)行計(jì)算，也可以認(rèn)為在故障之后，人工對故障線路發(fā)送脈沖信號，之后對脈沖信號發(fā)送時間與故障點(diǎn)反射達(dá)到檢測點(diǎn)所需時間積極檢測。

3配電網(wǎng)自動化方法。最近幾年，隨著不斷成熟的配電網(wǎng)自動化措施，陸續(xù)出現(xiàn)了基于SCADA的判斷系統(tǒng)故障區(qū)域方法。其中很多都是根據(jù)配網(wǎng)饋線繼電保護(hù)，聯(lián)系斷路器關(guān)系拓?fù)浞纸庹麄€網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步產(chǎn)生了線路網(wǎng)絡(luò)的矩陣關(guān)系，由此形成判斷算法。

三、故障在線檢測定位系統(tǒng)優(yōu)勢

1在線取電。傳統(tǒng)故障指示器通過電池進(jìn)行取電，并且不需要防水，因此需要進(jìn)行灌澆密封處理，無法替換電池，不足之處在于使用時間短暫，大概是一年。而故障在線檢測定位系統(tǒng)應(yīng)用的是新型材料，在10A狀況下，可以采取0.5W功率，并且相當(dāng)于原先重量的1/6?；ジ衅骺梢詫﹄娋W(wǎng)功率和自身消耗能量智能測量，促使輸入功率遠(yuǎn)大于使用功率。當(dāng)電網(wǎng)缺乏功率時，自行關(guān)閉設(shè)備上的輔助模塊，節(jié)省用電量。

2更新判斷故障。我們通過小波變化對接地故障進(jìn)行判斷。接地故障擁有一個容性回路，容易通過高頻成分。所以，通常接地故障量中包含了大量的暫態(tài)成分。對這類非平穩(wěn)信號積極分析的重要工具為小波變換。同時按照電流突變發(fā)以及過流速斷定值法，接地暫態(tài)電流測量法等從服務(wù)端搜集的特點(diǎn)數(shù)據(jù)雙判斷短路和接地檢測，獲得更加精準(zhǔn)的故障判斷。

3便于組網(wǎng)。目前我們應(yīng)用的樹型網(wǎng)絡(luò)形式：后臺、數(shù)據(jù)集中器、數(shù)字故障指示器后臺和集中數(shù)據(jù)器利用GPRS聯(lián)系通信，利用短距離無線通信對集中數(shù)據(jù)器和數(shù)字故障指示器緊密聯(lián)系。在服務(wù)器IP中輸入集中數(shù)據(jù)器和附近數(shù)字故障指示器之后，構(gòu)建整個系統(tǒng)的自行組網(wǎng)。

4對負(fù)荷電流數(shù)值準(zhǔn)確測量。將一個導(dǎo)磁金屬安裝在電纜上，當(dāng)其屬于閉合狀態(tài)時，導(dǎo)磁金屬就可以形成感應(yīng)電流，如將一層導(dǎo)線纏繞在金屬上，按照右手螺旋準(zhǔn)則就能夠形成電壓，稱該導(dǎo)磁金屬與導(dǎo)線為感應(yīng)架。

5構(gòu)建和升級線路監(jiān)測運(yùn)行環(huán)境。將溫度傳感器添加至故障指示器的節(jié)點(diǎn)中，以便創(chuàng)造線路運(yùn)作實(shí)時監(jiān)測的環(huán)境；后臺服務(wù)器把要求改正的動態(tài)參數(shù)利用集中數(shù)據(jù)器向數(shù)字故障指示器進(jìn)行傳輸，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改和一鍵升級的目標(biāo)。

結(jié)語

隨著不斷擴(kuò)大的配電網(wǎng)規(guī)模，用戶也提高了對電能質(zhì)量與可靠性要求，自動化建設(shè)配電網(wǎng)獲得了高度重視。在發(fā)展配電網(wǎng)自動化的各個領(lǐng)域中，配電網(wǎng)故障在線檢測和定位是一個關(guān)鍵的研究課題，本文通過對10kV配電網(wǎng)故障在線檢測定位系統(tǒng)進(jìn)行研究，最大程度上降低了配電網(wǎng)故障效率，對建設(shè)智能電網(wǎng)和自動化配網(wǎng)發(fā)揮了巨大作用。

[1]季濤，孫同景，薛永端.配電網(wǎng)故障定位技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].繼電器，2009（24）.

[2]郭俊宏，譚偉璞.電力系統(tǒng)故障定位原理綜述[J].繼電器，2011（03）.

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