10kV配電網故障在線檢測和定位分析

（國網陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康 725000）

10kV配電網故障在線檢測和定位分析

劉旭濤

（國網陜西省電力公司安康供電公司，陜西 安康 725000）

電力企業是配電網的直接客戶，并且為廣大用戶提供了服務，其中10kV配電網對于一般工業客戶、住宅用電、商業辦公等供電十分適合。隨著不斷升級與加強的配電網建設，其結構也逐漸成熟，但是也更加復雜巨大，不可避免地出現了電網故障，進一步造成停電現象，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，研究配電網故障檢測與定位十分重要。本文主要分析了10kV配電網線路特點，故障在線檢測定位方法，故障在線檢測定位系統優勢。

10kV配電網；故障；在線檢測定位

一、10kV配電網線路特點

本文主要是對10kV配電網故障在線檢測定位系統實施研究，其主要特點為：

1擁有較多的線路分支，網絡結構十分復雜。由于10kV配電網擁有很多分支，同時分支又形成了眾多子分支，有時達到了十幾代，信號衰減甚至達到了1萬倍。即便是可以檢測出故障反射波，也僅提供至故障點的距離，并且滿足一定距離點可能存在多個點，其中真正的故障點只有一個，很難解決辨別真偽故障點問題。

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，由于地質和環境電壓等因素造成的影響不會得到零數值，而是產生幾千歐、幾十千歐。配電網出現單相接地故障之后，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故障定位的難點。

3整體長度長、對地電容較大。10kV配電網擁有較長線路，甚至達到了幾十公里、上百公里。將交流信號注入對地電容中可以發揮分流功能，線路越長，線路也會產生越大的對地電容，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。按照發生故障時測量的電流與電壓對故障回路阻抗進行計算，進一步聯系線路長度和阻抗的正比例關系，對故障距離進行估測。根據算法可以將阻抗法劃分為雙端數據與單端數據。通過精確分布參數模型實施雙端數據測距算法，需要不斷完善數據同步于偽根判斷。由于模擬技術的不足和功能促使單端數據測距算法利用單側電壓信號與電流。

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

第一種采用的是現代行波故障測距原理，具體利用故障暫態形成的行波獲得雙端測距的原理，通過來自于線路內部的故障產生了行波初期浪涌，當其達到線路兩端測量點時，可以獲取它們絕對時間差值，進而對故障點至故障點兩端測量點距離實施計算。

第二種原理是故障線路上斷路器合閘形成的暫態行波在測量點上永久性的故障點彼此的往返時間對故障距離進行計算，通過這一點可知對于線路利用重合閘傳輸高壓電來說是非常關鍵的，其可以有效彌補小時導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形成的行波達到線路兩端時間差進一步完成的，采用第一個行波波頭達到線路兩端時間計算雙端定位，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行考慮，同時行波產生了較大幅值，容易辨別。

第四種行波定位是單端進行故障產生行波進而定位故障的方法。當線路出現故障時，在故障點與母線之間電壓和電流來回反射，按照故障點與行波之間一次往返時間以及行波波速能夠準確定位故障點。

第五種原理是根據注入端的信號和故障點與故障點之間，一次往返的時間對故障距離進行計算，也可以認為在故障之后，人工對故障線路發送脈沖信號，之后對脈沖信號發送時間與故障點反射達到檢測點所需時間積極檢測。

3配電網自動化方法。最近幾年，隨著不斷成熟的配電網自動化措施，陸續出現了基于SCADA的判斷系統故障區域方法。其中很多都是根據配網饋線繼電保護，聯系斷路器關系拓撲分解整個網絡，進一步產生了線路網絡的矩陣關系，由此形成判斷算法。

三、故障在線檢測定位系統優勢

1在線取電。傳統故障指示器通過電池進行取電，并且不需要防水，因此需要進行灌澆密封處理，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應用的是新型材料，在10A狀況下，可以采取0.5W功率，并且相當于原先重量的1/6。互感器可以對電網功率和自身消耗能量智能測量，促使輸入功率遠大于使用功率。當電網缺乏功率時，自行關閉設備上的輔助模塊，節省用電量。

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成分。對這類非平穩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以及過流速斷定值法，接地暫態電流測量法等從服務端搜集的特點數據雙判斷短路和接地檢測，獲得更加精準的故障判斷。

3便于組網。目前我們應用的樹型網絡形式：后臺、數據集中器、數字故障指示器后臺和集中數據器利用GPRS聯系通信，利用短距離無線通信對集中數據器和數字故障指示器緊密聯系。在服務器IP中輸入集中數據器和附近數字故障指示器之后，構建整個系統的自行組網。

4對負荷電流數值準確測量。將一個導磁金屬安裝在電纜上，當其屬于閉合狀態時，導磁金屬就可以形成感應電流，如將一層導線纏繞在金屬上，按照右手螺旋準則就能夠形成電壓，稱該導磁金屬與導線為感應架。

5構建和升級線路監測運行環境。將溫度傳感器添加至故障指示器的節點中，以便創造線路運作實時監測的環境；后臺服務器把要求改正的動態參數利用集中數據器向數字故障指示器進行傳輸，進一步實現參數修改和一鍵升級的目標。

結語

隨著不斷擴大的配電網規模，用戶也提高了對電能質量與可靠性要求，自動化建設配電網獲得了高度重視。在發展配電網自動化的各個領域中，配電網故障在線檢測和定位是一個關鍵的研究課題，本文通過對10kV配電網故障在線檢測定位系統進行研究，最大程度上降低了配電網故障效率，對建設智能電網和自動化配網發揮了巨大作用。

[1]季濤，孫同景，薛永端.配電網故障定位技術現狀與展望[J].繼電器，2009（24）.

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

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