農村35kV配電網單相接地故障的定位技術

安達市電業局

摘要：電力資源在當代已經成為一種不可的缺少的能源。電力業的發展使得我國廣大的農村地帶電網的覆蓋面積越來越大，然而，由于農村面積大，所以，一旦電網出現故障時，是很難很快的找出故障的地點。而隨著人們生活水平的提高，人們對于電力供應的穩定性和安全性的需求也不斷提高。如果不及時的找出故障發生的所在地，對于農村人民的用電是很不利的。因此，對于農村35kV配電網單相接地故障的定位技術的研究是十分有必要的。本文主要闡述了配電網故障的綜合定位方法以及基于綜合法的故障定位裝置硬件設計，并對35kV配電網單相接地故障的防范提出了一定的解決措施，以期能夠保障農村用電的穩定性與安全性。

關鍵詞：35kV配電網；單相接地；故障；定位技術

人們生活水平的提高以及科學技術的發展進步使得人們所使用的器物都日趨電氣化。尤其是農村人民，這種改變更大。因此供電系統的穩定性與安全性關乎著人們的生活。35kV配電網單相接地是農村用電的重要組成部分，因此35kV配電網單相接地故障的定位技術十分重要。因為，農村面積比較大，一旦出現事故若不能及時的定位故障發生地，會對農村人民的生活用電帶來很大的不便。因此，我國的電力部門應該加強對35kV配電網單相接地故障的定位技術的研究和重視，從而保障我國農村人民用電的穩定性和安全性。

一.配電網故障的綜合定位方法

C型行波法的基本思想是在線路的首端變電站以人工方式向故障線路注入脈沖信號，根據故障點的反射行波確定故障位置（見圖1）。圖中由裝設在線路首端（M點）的故障定位裝置檢測脈沖信號的發射時刻t1和故障點反射波到達檢測點的時刻t2。

交流注入法的原理是在線路的首端變電站向故障相注入信號電流，頻率選擇60Hz以盡量減少導線分布電容的影響，然后由工作人員手持專用的信號電流探測器查找故障線路和故障點。本文方案為：當線路發生單相接地故障后，首先離線注入高壓脈沖信號，根據C型行波法原理確定故障距離和故障點所在區段；然后采用交流注入法精確定位，離線注入特殊頻率的電流信號，在遇有分支線路的情況下，離開分支點10m的距離對每一分支進行探測，探測到有信號電流的分支即為有故障的分支線路，沿故障分支繼續探測，信號電流的消失點即該分支上的故障點。該流程由計算機自動完成，通過切換開關分別向三相導線注入高壓脈沖信號，其中兩個非故障相反射波形完全相同，而故障相有明顯的故障特征。

二、基于綜合法的故障定位裝置硬件設計

2.1總體思路

本裝置的硬件主要包括2個信號源和1個交流信號電流探測器，信號源分別為高壓脈沖信號發生源和交流信號發生源。利用C8051F310單片機實現

了2個信號源的一體化，并能夠對其進行智能化控制。硬件系統圖見圖3，主要包括3分：①單片機及外圍系統（即硬件控制部分）；②高壓脈沖信號源主回路及驅動回路；③交流信號源主回路及驅動回路。現場實驗中發現，對于行波信號的發射系統，注入信號的幅值與定位的有效距離有直接關系。此外，注入脈沖的寬度對定位結果有很大影響。如果脈沖過寬（假設為T），則在T時間內到來的反射脈沖與發射脈沖重疊，檢測裝置檢測到的仍舊是發射脈沖信號，因而不能測出故障距離，出現盲區，且發射脈沖的寬度越寬盲區越大；若發射脈沖過窄，其所含的高頻分量越多，在線路上產生的高頻損耗也越大，從而使反射脈沖的幅值過小并產生嚴重畸變，也影響信號的接收。一般而言，定位距離越遠，應選擇的脈寬越寬。為增大定位的有效距離，將注入脈沖信號的幅值設定在10kV，其脈沖寬度可根據不同線路長度自動改變。我們實現了高壓脈沖信號發生源在線可調，而且適應性很強。為了使交流信號電流探測器的檢測結果更精確，交流信號源的參數設計為在線調節，可根據A/D采集到的反饋信息調整電流，使電流值始終保持100mA。交流信號電流探測器只對交流信號發生器發出的頻率敏感，這樣可準確判斷故障點。

2.2控制部分的設計

圖3虛線框內為硬件控制部分，主要實現對高壓脈沖信號電路和交流信號源電路的控制。該部分的設計主要包括控制芯片（C8051F310）、IGBT的控制信號回路、A/D采樣的設計和輔助電路的設計。單片機采用美國CYGNAL公司的C8051F310，該器件是完全集成的混合信號片上系統型MCU芯片[15-16]。C8051F310的ADC0子系統集成了2個25通道模擬多路選擇器（合稱AMUX0）和1個200k交流–交流的10位逐次逼近寄存器型模數轉換器（analog-to-digitalconverter，ADC），ADC中集成了跟蹤保持電路和可編程窗口檢測器。AMUX0、數據轉換方式及窗口檢測器都可用軟件通過特殊功能寄存器來配置。ADC0可工作在單端方式或差分方式。轉換數據在寄存器對ADC0H：ADC0L中的存儲方式可以是左對齊或右對齊。本控制器在A/D通道前設計了電流互感器，用于把電流信號轉換成電壓信號。

結論：本文提出的綜合定位法可用于35kV配電網鐵塔線路單相接地故障的定位，能有效解決接地電阻小于3k?時的故障定位問題。值得注意的是，因為配電網分支多，線路長，導線分布電容大，存在電容分流現象。當過渡電阻大于3k?時，該方法不是很有效。另外對于水泥桿配電線路的故障定位也還有待進一步研究。

三.故障防范

要切實的保障農村用電的穩定性與安全性，出了要加強35kV配電網單相接地故障的定位技術外，還要加強防范措施。這要求農村電網的維修人員不但要有較強的專業技術，同時還要有一定的責任心，要對35kV配電網單相接地進行定期的檢查，對潛在的故障要及時的維修，對有缺陷的設備、或已經老化的設備要進行及時的更換，將電力事故消滅在萌芽狀態。總之，35kV配電網單相接地故障的防范在于維修管理人員的技術水平和素質水平，同時還需要電力業相關的一些規章制度來對農村的電網進行有效的管理，從而起到有效的預防作用。

結語：35kV配電網單相接地故障的定位技術是一項是一個難度高、內容復雜、責任重大且具有危險性的一項工作。如果故障的定位技術做得到位，那么，在電力系統出現故障時，也能很好的進行補救，在很大程度上，降低了農村各項財產的損失，給農村人們提供了一定的電力安全保護措施。所以，我國電力業應加大對35kV配電網單相接地故障的定位技術，加強35kV配電網單相接地故障的定位技術的研究和創新，同時更要加強對35kV配電網單相接地故障的定位技術人員的技術培訓和素質培訓，不斷的改進方法解決現有問題，從而為農村人民用電的穩定性提供更大的保證。

參考文獻：

[1]宋慶東，唐景付，張愛軍.鍋爐送風機電機滑動軸承潤滑方式的改進[J].中小企業管理與科技（上旬刊）.2010（01）

[2]王磊，馬建偉，楊德成，董琳琳.淺談對熱電聯產機組經濟性的評價分析[J].河南電力.2010（04）