10kV配電網故障在線監測與定位技術分析

李世昌

摘 ?要：配電網作為輸電網當中的一個應用，因為其自身結構比較特殊，因此，需要不斷對其進行優化。隨著我國社會發展對電力需求的不斷擴大，配電網的結構日益復雜，一旦出現故障，會產生極大影響。本文分析了10kV配電網故障在線監測與定位系統的優點，接著闡述主要方法，望具有一定參考價值。

關鍵詞：配電網;在線監測;定位

前言：

配電網是指從發電廠或輸電網接受電能，通過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給各類用戶的電力網，主要應用在生產和生活領域。為保障電力供應的持續性和高效性，對配電網故障在線監測與定位技術的應用就顯得尤為重要，不僅可以快速發現故障所在，還可以極大降低維修難度，最大程度上減少斷電損失。

1 10kV配電網故障在線監測與定位技術的優點

1.1實現在線取電

傳統配電網系統安裝有故障指示器，用以當配電網發生故障時給予維修人員及時的提示。故障指示器工作時需要電池提供電量，由于電池需要防水來維持工作的穩定，因此，安裝電池時需要做防水密封處理，這便導致電池不能替換，增加了整個配電網的維護成本。但故障在線監測與定位系統使用材料較為新穎，在電流達到10A的條件下，能夠獲取到0.5W的功率，同時只相當于之前重量的1/6[1]。另外，互感器在使用過程中可以測量整個電網的功率，當電網功率較小時，自動關閉自身輔助模塊，從而達到節省電量，延長使用壽命的目的。

1.2實現線路更新及監測運行環境

在配電網系統中，故障主要是通過小波的形式被故障在線監測和定位系統所發現的。故障中包含著大量的動態參數，動態數據被故障在線監測和定位系統捕獲后，需要更正的動態參數在后臺處理器的捕獲下傳遞給集中數據大平臺，集中數據平臺將動態參數轉化為數字參數傳遞給故障指示器，實現參數的一鍵修改。在故障指示器內安裝有溫度傳感器，實時監測配電網線路的運行情況，實現對配電網線路環境的監控，增加配電網運行的穩定性。當溫度發生變化時，溫度傳感器向故障指示器傳送信息，故障指示器根據溫度指示器傳來的溫度參數判斷故障發生的可能性，及時反饋給后臺處理器，達到配電網運行環境監測的目的。

1.3實現準確測量負荷電流數值

故障在線監測和定位系統中在電纜上安裝了導磁金屬，當導磁金屬處于閉合狀態時，導磁金屬內部會產生感應電流，當將導線纏繞在導磁金屬上時，根據右手螺旋定則，可以生成以導線和導磁金屬為感應架的感應電壓，從而實現對負荷電流值的準確測量。

2 10kV配電網故障在線監測與定位主要方法

2.1阻抗法

工頻電氣量指的是在頻率為50Hz時，電力系統中各種與電相關的直接參數。當電力系統法身故障時，工頻電氣量往往會出現電流增大、電壓降低以及測量阻抗發生變化的特征，由此可見，阻抗法是建立在工頻電氣量的基礎上。通過建立電壓平衡方程，利用參數分析得到測量點與故障點之間的電抗，據此電抗推斷故障可能發生的大致位置。根據電氣量的不同，阻抗法分為單端法和雙端法。單端法即迭代法和解二次方程法的綜合，利用迭代法求出可能出現的復根，或利用解二次方程法對迭代法進行優化，但仍存在復根問題，由此可見單端法的實際精度不高，特別容易受負荷電流、故障點過度電阻的影響。在使用單端法進行計算時，在采用單側電流或單側電壓的基礎上，往往需要建立幾種假設情況，而假設常常與實際情況相反，因此單端法測量存在較大的誤差，但由于單端法簡單易用，投入成本低，也存在著較為廣泛的應用。雙端法即根據線路兩端的電氣信息量進行故障測量，在原理上消除了過度電阻的影響。雙端法測量時，利用線路一端電流、另一端電壓或者兩端電流的方法進行測量點和故障點之間距離的測量，結合現代化GPS和光線設備，可以準確地測量出故障點所在，有著單端法無可比擬的精確度，被廣泛應用于現代配電網故障檢查項目中，但是，相比單端法，雙端法操作復雜，需要進行龐大的計算以及大量的設備資金投入，無形之中增加了配電網系統的成本。

2.2行波法

行波法是一種較早被使用的故障測距法，它是根據行波行波傳輸理論實現輸電線路故障測距的。行波故障定位是利用故障時刻線路電流、電壓突然發生變化所產生高頻暫態行波達到兩端的時差來確定故障點位置的，在線路中安裝行波法故障測距裝置，利用行波到達量設備的時間差進行故障點定位[2]。由于行波在導線內以接近光速的速度進行傳播，當某一個點阻抗發生變化時，行波會被部分反射。在該點處，繼續前進的行波與被反射的行波的電壓/電流相加等于該點的電壓/電流行波，在任意一點的波阻抗等于前進電壓行波除以前進電流行波。當某一點發生故障時，該店的波阻抗會發生變化，這種變化反饋給相應的數據處理裝置，通過裝置的計算，可以測算出故障發生的位置。另外，配電網中存在的錨段會對行波法產生影響。錨段指的是接觸網沿線分成一定長度并在結構上有獨立機械穩定性的分段，用來在接觸導線和承力索內采用張力調整裝置，可以縮小事故范圍及便于維修。當行波穿過錨段時，行波會在錨段處發生部分反射，進而導致行波的前進速度放緩，影響對故障點的判斷，若故障發生在錨段處，還會導致故障點的定位困難，降低測量的精度，因此，排除錨段對行波法的影響很重要，可以采取如下方法：首先可以通過雙端定位法測量故障點的位置，提高測量的準確性;其次，在配電網系統無故障時進行行波法測量，在此基礎上，每隔一段距離設置一個錨段，觀察故障點到兩端距離的錨段數確定故障點;最后，可以根據故障點之外某一點出的行波信號確定故障點的位置。

2.310kV配電網自動化技術

配電網自動化技術即采用現代化信息數字技術，把配電網的數據上傳到大數據平臺，大數據平臺對配電網數據進行處理，通過網絡實現對配電網系統的實時監控，在配電網某處發生故障時，大數據平臺會自動找到故障點并將信息反饋給維修人員，極大地提高了電網系統的運行效率。另外，對于配電網自動化技術來說，還有一個重要優勢就是區域性隔離，一旦配電網發生故障，故障區域會在第一時間被隔離進而讓配電網的電力處理不會影響其他區域正常用電造成影響[3]。配電網自動化技術的主要應用是實現配電網系統的數據采集以及配電網系統的監控與管理。首先，配電網結構復雜，涵蓋多個環節，依靠傳統方法獲取某個環節的數據幾乎不可能實現。利用自動化技術，在以整個配電網數據為基礎構建的大數據平臺上進行搜索，可以快速找到對應的環節，輕松獲得該環節的全部數據，極大地提高了操作人員的工作效率。另外，利用配電網自動化技術，可以實現對整個配電網系統的實時監控與管理。在以整個配電網系統數據為基數構建的大數據平臺上，整個配電網系統的狀況會被實時監測到，當某處發生故障時，大數據平臺會及時對數據進行處理，確定故障點所在并及時反饋給操作人員;大數據平臺可以依據配電網不同部分所處不同環境，評估配電網的健康狀態，預測該部分是否會發生故障，在最大程度上減少故障發生所帶來的損失;大數據平臺還可以對整個配電網系統進行科學的管理，例如，針對不同地區用電狀況的不同，大數據平臺會合理調節電量分配，滿足不同地區的用電需求。

結束語：

隨著時代的進步，用戶對配電網系統的要求越來越高，如何持續提高配電網系統運行的高效性與可靠性，需要相關部門不斷去探索。10kV配電網故障在線監測與定位技術的應用為推動配電網系統的發展提供了一條有效路徑，在極大降低配電網系統故障率的同時，也減少了成本消耗，提升了社會價值。

參考文獻：

[1]姚剛，蔣文榮，黃明海.10kV配電網故障在線監測和定位分析[J].科技創新導報，2018，15（10）：51-52.1674-098X.2018.10.051.

[2]鄭偉.接觸網錨段對行波法測距的影響研究[J].電氣技術與經濟，2021（06）：33-35.

[3]鄭劍武.配電自動化技術應用與配電網安全運行管理分析[J].中國設備工程，2022（01）：72-73.