王崢夏 李賀來 胡衛(wèi)東 張彥兵

摘 要 配電網(wǎng)電纜線路運(yùn)行環(huán)境惡劣，外界干擾因素多，故障概率大，針對配電網(wǎng)電纜故障選線難的問題，本文分析了配電網(wǎng)電纜故障的特殊性，介紹了配電網(wǎng)故障測定的常見方法，分析了配電網(wǎng)電纜故障的特征，基于此深入探討了故障分量法和小波神經(jīng)網(wǎng)法等電纜故障選線方法。

關(guān)鍵詞 配電網(wǎng);電纜故障;故障選線

引言

近年來，我國大力發(fā)展智能電網(wǎng)，投入大量資金進(jìn)入配電網(wǎng)領(lǐng)域的建設(shè)與升級改造。目前，在10kV、35kV的配電網(wǎng)中，越來越多的開始采用電纜線路，電纜線路具有線路短、運(yùn)行環(huán)境惡劣、外界干擾因素多等特點，因此，電纜故障發(fā)生率逐年提高。有必要結(jié)合實際情況，分析探討配電網(wǎng)電纜故障的檢測與故障選線方法，提升配電網(wǎng)線路運(yùn)行水平。

1 配電網(wǎng)的電纜故障的特殊性分析

在我國電網(wǎng)中，配電網(wǎng)一直是薄弱環(huán)節(jié)，長期以來，我國電網(wǎng)普遍存在“重主網(wǎng)、輕配網(wǎng)”的問題，配電網(wǎng)設(shè)備更新?lián)Q代較慢，設(shè)備普遍老化，輸電線路的電纜故障頻發(fā)，配電網(wǎng)電纜占據(jù)了配電網(wǎng)故障的很大比例，并且存在顯著的故障測定與選線難的問題。配電網(wǎng)電纜故障的特殊性主要體現(xiàn)在：

1.1 接地方式特殊

當(dāng)前，故障選線困難是配電系統(tǒng)較為普遍的問題，原因在于其采用小電阻接地的電纜出線方式，也就是經(jīng)消弧線圈接地，并且與過補(bǔ)償方式同時使用，這種情況下，其故障電流較小，接地電弧極為不穩(wěn)定，故障分量不明顯，這給故障選線帶來極大困難。

1.2 電纜故障影響因素多

配電網(wǎng)由于直接接入用電系統(tǒng)，6kV至35kV電壓等級的低壓電纜受用戶環(huán)節(jié)影響比較大，機(jī)械損傷、施工、天氣原因等都可能影響配電網(wǎng)的電纜壽命，造成配電網(wǎng)電纜故障，頻發(fā)的電纜故障給用電質(zhì)量造成直接影響[1]。

2 配電網(wǎng)電纜故障的測定

配電網(wǎng)電纜故障類型眾多，包括高阻、開路、地阻等故障，要準(zhǔn)確測定這些故障，必須首先提取出配電網(wǎng)電纜故障的故障分量，作為特征分量進(jìn)行電纜故障的測定，阻抗、脈沖電壓、脈沖電流都是最常用的故障分量。

2.1 阻抗法

阻抗法是指測量電纜線路兩側(cè)的電壓與電流值，計算出阻抗數(shù)值（測量端至故障點之間），根據(jù)特定的故障定位方程，進(jìn)行故障位置的定位。阻抗法是表征配電網(wǎng)電纜故障位置的最直接特征分量，其依賴于線路集中參數(shù)模型對故障進(jìn)行定位。

阻抗法簡單易操作，以惠斯登電橋法較為普遍，在被測電纜的終端，將短路故障相和非故障相分別接入電橋兩臂，對電橋電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到平衡狀態(tài)，然后利用電橋平衡原理，進(jìn)而計算出故障距離。

2.2 脈沖電壓法

脈沖電壓法即閃測法，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，適用于高阻和閃絡(luò)等故障的判斷。其原理是：電纜故障時會出現(xiàn)直流高壓，或是脈沖高壓信號，因此，通過在觀察位置與故障位置之間測量放電電壓脈沖往返一次所需的時間，判斷電纜故障的故障點。

2.3 脈沖電流法

脈沖電流法安全性較高，出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，其突出的優(yōu)點是接線方式簡易，因而在正常的配電網(wǎng)電纜故障測定中也有較為廣泛的應(yīng)用。脈沖電流法原理是：電纜故障被擊穿時，利用線性電流耦合器檢測瞬時電流脈沖信號，由于避免了電容和電纜的電阻串聯(lián)，因此脈沖電流法的接線方式更為簡單[2]。

3 配電網(wǎng)電纜故障的故障選線

3.1 配電網(wǎng)電纜單相故障特征分析

經(jīng)統(tǒng)計，配電網(wǎng)電纜故障中，單相接地故障約占總故障數(shù)的75%，因此，要做好配電網(wǎng)電纜故障的選線，必須首先了解配電網(wǎng)單相故障的特征分析，35kV-10kV電纜系統(tǒng)之中普遍使用中性點經(jīng)消弧線圈的接地方式，一旦配電網(wǎng)出現(xiàn)電纜單相接地故障，系統(tǒng)暫態(tài)零序電流中就會出現(xiàn)大量的高頻分量，且?guī)缀醪皇芙拥仉娮韬徒拥胤绞降挠绊憽?/p>

經(jīng)過分析，若配電網(wǎng)電纜發(fā)生單相接地故障，其出線零序電流的分布規(guī)律如下：一是發(fā)生故障的線路，其零序電流的數(shù)值最大;二是完好線路的零序電流極性一致，而發(fā)生故障的線路則不同，其母線發(fā)生單相故障的時候，其故障零序電流還的極性不一致。

3.2 配電網(wǎng)電纜故障常用選線方法

（1）故障分量法

故障分量法主要是指穩(wěn)態(tài)分量法與暫態(tài)分量法兩種，其中，穩(wěn)態(tài)分量法是指通過故障電流的穩(wěn)態(tài)分量，進(jìn)而判斷故障選線。在所有穩(wěn)態(tài)分量中，零序電流最為普遍，線路一旦發(fā)生故障，其零序電流的幅值明顯增高，與未發(fā)生故障的線路方向相反，并且其有功分量也高于后者，因此，故障選線進(jìn)行簡單操作時，可同時采用幅值、方向以及有功分量。

暫態(tài)分量法則主要提取系統(tǒng)的暫態(tài)分量進(jìn)行判斷，當(dāng)線路發(fā)生故障時，其故障信息含量豐富，暫態(tài)分量比較大，且受接地方式的影響幾乎為零，暫態(tài)接地電流是暫態(tài)電容電流與暫態(tài)電感電流的相互疊加，暫態(tài)過程初期，暫態(tài)電容電流對于暫態(tài)接地電流特性影響巨大。因此在故障選線時，可利用該特點，結(jié)合暫態(tài)分量方向和幅值進(jìn)行故障選線。

（2）小波神經(jīng)網(wǎng)法

小波變換是近年來興起的一種新的故障選線方法，小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的容錯性，提取故障特征的能力強(qiáng)大。小波神經(jīng)網(wǎng)法的原理為：在線路的實際故障測距中，設(shè)定不同的故障條件，收集系統(tǒng)母線零序電壓和發(fā)生故障線路的零序電流數(shù)值，將其作為樣本，然后輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過故障信號小波包數(shù)值，計算故障測距，此外，將小波包和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，構(gòu)建出前置小波層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過計算后的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，獲得小波包神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實際的測距數(shù)值[3]。

4 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換等技術(shù)也日漸與應(yīng)用于配電網(wǎng)電纜故障測定和選線中，實現(xiàn)配電網(wǎng)單相接地故障的在線選線及定位，當(dāng)電纜發(fā)生故障時，幫助供電部門能夠快速、準(zhǔn)確地確定故障點，以確保電力配電系統(tǒng)能安全可靠的供電。

參考文獻(xiàn)

[1] 李建輝.電力電纜故障檢測方法與應(yīng)用[J].河北電力技術(shù)，2009， （3）：36-38.

[2] 光俊鋮.電纜故障的測定方法探討[J].煤礦現(xiàn)代化，2008，（5）：65-66.

[3] 閆曉茹.電纜故障選線與定位方法的研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2008.