談配電網(wǎng)故障在線檢測與故障定位

鄭力堅

摘要：由于經(jīng)濟的高速發(fā)展及人們生活的需求，我國電力行業(yè)也進入了一個全新的發(fā)展階段，10kV配電網(wǎng)供電質(zhì)量與日益嚴峻的市場需求矛盾逐漸呈現(xiàn)，解決10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題，提高用電的高效性和安全性成為當下電力行業(yè)的一大重點任務。本文主要介紹了10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架線路特點，故障在線檢測定位方法，故障在線檢測定位系統(tǒng)優(yōu)勢，對我國10kV電網(wǎng)系統(tǒng)的完善工作有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：電力工程；10kV配電網(wǎng)；故障分析；在線檢測

10kV配網(wǎng)架空線路作為整個電網(wǎng)中最為重要的線路之一，直接影響著整個電力系統(tǒng)的安全、高效運行，如今在社會科技日益發(fā)達進步的基礎(chǔ)上，我國的電力行業(yè)也得到了高速發(fā)展，迎來了電力領(lǐng)域發(fā)展的新紀元。其中，配電網(wǎng)的施工技術(shù)是電力行業(yè)得到迅猛發(fā)展的重要支撐，同時也是促進電力系統(tǒng)日臻完善的重要方面。在社會城市化的進程中，10kv配電網(wǎng)系統(tǒng)是一種相對比較典型的配電網(wǎng)形式，已成為整個電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，其工程的施工質(zhì)量會直接影響我國當代及未來的電力企業(yè)發(fā)展。因此，在實際的工程建設(shè)中，通過對10kV電網(wǎng)故障在線檢測進行研究和分析，結(jié)合先進的技術(shù)和設(shè)備，并且找到切實可行的方式來解決當下10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題，以用戶的用電安全為基礎(chǔ)，不斷完善10kV配電系統(tǒng)運行質(zhì)量，進一步提高供電的穩(wěn)定性及高效性。

一、10kV配網(wǎng)網(wǎng)架線路特點介紹

要實現(xiàn)對10kV電網(wǎng)的系統(tǒng)故障及安全運行進行高效管理，必須要對其配網(wǎng)網(wǎng)架線路特點有正確的認知，10kV網(wǎng)架一般有聯(lián)絡(luò)線不同電源的供電，提高了供電的可靠性。聯(lián)絡(luò)線方式是目前城填電網(wǎng)建設(shè)普遍使用的方式，實現(xiàn)方便，在兩條不同的10kV線路之間架設(shè)一條聯(lián)絡(luò)線，即可實現(xiàn)，化費的費用也比較省，在主線停電的情況下可以進行互倒，提高了供電可靠性。但該種方式對聯(lián)絡(luò)點之后的停電不能進行互倒，具有一定的局限性。“手拉手”環(huán)網(wǎng)方式，是目前城市配電網(wǎng)中普遍使用的環(huán)網(wǎng)方式。這是一種主線末端間直接聯(lián)絡(luò)，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電的方式，如圖1：

通過“手拉手”環(huán)網(wǎng)單元內(nèi)開關(guān)的切換，可以實現(xiàn)不同區(qū)間簡單、投資省、建設(shè)快的特點。對于架空線路，只要在主線上安裝若干只桿上開關(guān)即能實現(xiàn)。因此，“手拉手”環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式在城鎮(zhèn)配網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)中普遍使用。但該種結(jié)線方式，要求每條線路要有足夠的備供能力，當變電所出線處故障或檢修時，能把全部負荷倒到另外一條線路供電。電纜雙環(huán)網(wǎng)供電方式，如圖2：

并行的2條電纜線路通過10kV開閉所、開關(guān)站等配電設(shè)施與另外2條并行的10kV電纜線路形成“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電，具有很高的靈活性和可靠性，能度之后的一種比較完善的結(jié)線方式，在運行方式上具有很高的靈活性，能夠達到很高的供電可靠性，目前我們的電網(wǎng)還在發(fā)展當中，要實現(xiàn)“網(wǎng)格式”供電方式還比較困難。

二、10kV電網(wǎng)中常用的幾種故障在線檢測定位方法

2.1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行計算，進一步聯(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。

2.2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(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(tài)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(guān)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(chǎn)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(chǎn)生行波進而定位故障的方法。當線路出現(xiàn)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(jù)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(fā)送脈沖信號，之后對脈沖信號發(fā)送時間與故障點反射達到檢測點所需時間積極檢測。

2.3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，聯(lián)系斷路器關(guān)系拓撲分解整個網(wǎng)絡(luò)，進一步產(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)的主要優(yōu)勢

3.1有利于組網(wǎng)

目前我們應用的樹型網(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)。

3.2有利于對負荷電流數(shù)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(tài)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。

3.3有利于在線取電

傳統(tǒng)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(tǒng)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(wǎng)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(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。

3.4有利于更新判斷故障

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(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端搜集的特點數(shù)據(jù)雙判斷短路和接地檢測，獲得更加精準的故障判斷。

3.5有利于構(gòu)建和升級線路監(jiān)測運行環(huán)境

將溫度傳感器添加至故障指示器的節(jié)點中，以便創(chuàng)造線路運作實時監(jiān)測的環(huán)境；后臺服務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)字故障指示器進行傳輸，進一步實現(xiàn)參數(shù)修改和一鍵升級的目標。

四、結(jié)束語

10kV配電網(wǎng)工程的建設(shè)是一項系統(tǒng)性較強的工程，其高效運行對我國經(jīng)濟和人們生活都有著重大的影響，在運行管理中故障在線檢測系統(tǒng)的運用提高了其安全性及高效性。在實際工作中，我們不僅要充分了解相關(guān)10kV配電網(wǎng)工程運作原則和標準規(guī)范，同時還要掌握先進的設(shè)計方法和新型電網(wǎng)產(chǎn)品，把先進的電網(wǎng)安裝維護技術(shù)靈活運用到當前的每項工程中，將電氣節(jié)能工作落到實處，以達到真正的高效運行的目的。

參考文獻

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