配電線路在線故障識別與診斷研究

鄭榜武

摘 要：配電線路是用戶與發(fā)電廠連接的中間環(huán)節(jié)，其故障識別與診斷的有效性十分重要。傳統(tǒng)的離線故障識別與診斷方法相對單一，不能較好的對故障機(jī)理和特點進(jìn)行分析與研究。本文通過對配電線路故障特點進(jìn)行總結(jié)，對現(xiàn)存的在線故障識別與診斷方法進(jìn)行分析，對最新的在線故障識別與診斷技術(shù)進(jìn)行研究，旨在能夠有效的對配電線路進(jìn)行安全管理。

關(guān)鍵詞：配電線路；在線故障識別；在線故障診斷

配電線路是電網(wǎng)連接用戶端與發(fā)電端的橋梁，多暴露于戶外，是極易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。當(dāng)出現(xiàn)故障時，常常采用人工盲目巡線或分段排查的方法找到故障點，這樣往往很耗時，大大降低配電線路的供電可靠性。故障識別技術(shù)能夠有效的減小巡線人員尋找區(qū)域，更加高效的排查故障。然而相比輸電線路的故障識別與診斷的研究，配電線路本身的復(fù)雜性和故障機(jī)理的特殊性使得目前主要的應(yīng)用還是偏向于離線故障識別與診斷，隨著對配電線路的運行過程當(dāng)中的穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的特點研究，目前配電線路的故障識別與診斷也有了新的發(fā)展。本文綜合研究配電線路故障特點，對配電線路故障的識別與診斷進(jìn)行分析，旨在有效的對配電線路進(jìn)行安全管理。

1 配電線路故障特點

配電系統(tǒng)的不同接線方式相應(yīng)的產(chǎn)生的故障不同，主要有以下故障。

1.1 配電線路高阻抗故障特點

當(dāng)配電線與周圍的如建筑物或者樹木等高阻抗的物體接觸，或者配電線路斷裂且接觸到了高阻抗的地面，往往就會發(fā)生高阻抗故障。其檢測的難度主要有以下幾點：1）短路電流很小，無法被過電流保護(hù)裝置檢測出來；2）單相高阻抗故障電壓幾乎不變，這樣三相電壓依然保持對稱；3）電流的變化率也很小，不易被檢測；4）雖有高頻分量產(chǎn)生，但與接觸不可靠產(chǎn)生的高頻分量不易區(qū)別。高阻抗故障信息的提取比較困難，如果被忽視，就會使得故障范圍不斷增大，甚至造成嚴(yán)重事故。

1.2 配電線路間歇性故障特點

配電線路間歇性故障主要是配電線路發(fā)生間歇性放電，常常會伴有閃絡(luò)以及弧光。其檢測的難度有以下幾點：（1）間歇性故障持續(xù)的時間具有隨機(jī)性，短則數(shù)毫秒，長則幾天，這樣無法針對的進(jìn)行跟蹤診斷；（2）故障持續(xù)時間往往較短，這樣電弧來不及熄滅，如果往復(fù)下去，就容易引發(fā)永久故障。

1.3 配電線路接地故障特點

配電線路接地故障主要研究單相接地故障，單相接地故障也是最難檢測的故障。其檢測的難度主要有以下幾點：（1）配電線路接線方式不同，穩(wěn)態(tài)特性不同，且故障后穩(wěn)態(tài)特性所產(chǎn)生的參數(shù)數(shù)值很小，容易收到外界噪聲的干擾，難以提取有效的信息；（2）配電線路單相接地故障的暫態(tài)過程復(fù)雜，存在許多繁雜的故障信息，提取困難。配電線路單相故障容易引起嚴(yán)重的線路故障。

2 配電線路在線故障識別與診斷研究

配電線路在線故障識別與診斷主要是對故障點的定位，這樣就能明確故障原因，采取對應(yīng)的有效措施及時的解除故障。目前主要的故障定位技術(shù)是：（1）檢測定位。主要采用分支探測器，對配電線路中經(jīng)常出現(xiàn)的故障點進(jìn)行零序分量的檢測。優(yōu)點是易于實現(xiàn)，結(jié)果準(zhǔn)確，缺點是成本較高，操作復(fù)雜，維護(hù)困難；（2）被動式定位。不是直接檢測，而是通過配電線路的電氣信息進(jìn)行排查，主要采用的方法是區(qū)段查找法、行波法、阻抗法。優(yōu)點是較高的準(zhǔn)確性，成本低，缺點是不易控制，且易受配電線路本身的負(fù)荷以及阻抗的影響；（3）主動式定位。主動式定位主要采用注入法，主要的注入法有S注入法、中性點注入法、交直流綜合注入法等。優(yōu)點是精度較高，缺點是存在一定的危險性且有時耗時；（4）智能定位。智能定位是最新發(fā)展起來的技術(shù)，主要方向就是通過SVM技術(shù)不斷減小搜索范圍，目前得到了較好的應(yīng)用。

3 配電線路故障診斷系統(tǒng)

在線診斷原理如圖1所示，其中配電線路故障診斷系統(tǒng)主要有：（1）故障檢測。目前主要采用的是基于HHT的故障檢測系統(tǒng)，HHT是時頻分析的一種方法，其實現(xiàn)過程為對檢測的信息進(jìn)行局部特征時間尺度提取IMF，然后再對每一個已經(jīng)提取了的IMF數(shù)值進(jìn)行Hilbert變換，形成Hilbert譜；（2）故障分類。分類相比較為復(fù)雜，主要是對線路故障的多種情況進(jìn)行識別，對識別后的結(jié)果分類為不同的故障，這樣能夠給電力操作人員提供依據(jù)。分類的可靠性對故障診斷系統(tǒng)來說是十分重要的，目前一種比較新的且效果較好的方法是HPL分類法，其實現(xiàn)原理主要是在對檢測數(shù)據(jù)如零序電壓、電流處理后的IMF數(shù)值構(gòu)建新的故障特征向量，然后采用統(tǒng)計學(xué)分析法PCA，確定其特征向量以及累計方差貢獻(xiàn)率，這樣就能計算出主要構(gòu)成成分，然后采用LS-SVM分類器，把主成分作為輸入變量，對不同的故障特征進(jìn)行分類，輸出配電線路的故障種類；（3）故障定位。前面分析提到，高阻抗故障以及間歇性故障不易定位，傳統(tǒng)的定位方法參考第二部分的詳述。目前有一種利用零序瞬時功率方向定位故障的方法，其思路為通過零序瞬時功率的方向判斷故障經(jīng)過的線路，從而縮小定位范圍，實踐研究在高阻抗故障定位中具有較高的可靠性。

4 總結(jié)

配電線路大部分暴露在戶外，容易出現(xiàn)線路故障，傳統(tǒng)的離線配點線路故障的識別與診斷不易與電力操作人員更加詳細(xì)的了解配電系統(tǒng)運行狀況以及及時的排除故障。本文通過對配電線路運行情況的分析，研究配電線路主要的較難診斷的故障特點，對目前在線配電線路故障與診斷的定位方法進(jìn)行總結(jié)，最后正對配電系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行研究，對系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)最新研究情況進(jìn)行分析。旨在能夠有效的對配電線路進(jìn)行安全管理。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉利平.配電線路在線故障識別與診斷技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（6）：123.

（作者單位：潮州潮安供電局）