10 kV 配電線路的接地故障及快速定位方法

孟慶品，郭 晉

（國網陜西省電力有限公司西咸新區供電公司，陜西 西咸新區 712000）

0 引 言

目前，10 kV 配電線路接地故障診斷控制以及快速定位的過程中，工作人員和技術人員需采取行之有效的管理方法與控制措施，優化現有的控制結構和控制模型，完善當前的控制管理體系，實現對故障問題的快速定位和快速處理。因此，文章研究了10 kV 配電線路的接地故障及快速定位方法。

1 10 kV 配電線路接地故障

10 kV 配電線路出現接地故障的概率相對較高，且極易受到天氣狀況等外在因素的影響。目前，大部分10 kV 配電線路采用小電流系統，出現接地故障時幾乎不會對供電系統產生過于嚴重的影響。然而，久而久之也會出現相應的跳閘隱患。盡管相關隱患問題不會帶來嚴重惡劣的影響，但是如果管理控制不及時，則會出現一系列的系統性問題，如線路短路情況。同時，10 kV 配電線路如果存在接地故障，則會嚴重威脅變壓器的工作安全，該情況下需要整改10 kV 配電線路。此外，接地故障概率會隨著相關線路規劃設施的改變發生相應的變化。具體而言，大部分線路設施以架空線路為核心，且暴露在室外，直接受氣候等外在因素的影響，從而導致其發生接地故障的概率極為不穩定。因此，在對相關故障進行管理、評價、分析以及控制的過程中，存在較為復雜的管理指標，需做好系統性分析評價，才能夠實時高效地判斷故障問題[1]。

2 影響線路接地故障的因素

導致10 kV 配電線路接地故障的因素相對較多且復雜，具體如下：（1）在遇到雷電、大風、冰雹以及雨雪等極端氣候環境時，若出現斷桿、斷線以及變壓器被燒毀的情況，則容易出現接地故障；（2）當相關配電線路系統遭受外力損壞，會出現一系列的接地故障隱患問題，如大部分配電線路鋪設在道路周邊的區域，鋪設過程中極易出現損壞電纜的情況，進而導致接地故障出現；（3）部分人為損壞盜竊等相關行為會影響配電線路的完整性，進而引發一系列的接地故障問題；（4）10 kV 配電線路自身因素，如相關配電設備存在故障問題；（5）當相關系統的絕緣性能受到影響時，會導致配電線路的使用壽命降低，同時極易引發相應的接地故障；（6）10 kV 配電線路的設計如果不夠完善、徹底、細致，未能科學合理地分配電力運載，則導致電荷無法被平均分配。這種情況下，相關線路在運行環節極易出現線路溫度過高而熔斷的情況，進而引發相應的接地故障[2,3]。

3 10 kV 配電線路接地故障快速定位的方法

3.1 人工定位法

目前，人工定位法在接地故障管理控制過程中的使用較為常見。由于10 kV 配電線路的接地故障類型復雜多樣，管理控制過程中如果缺失相應的輔助工具和輔助手段，則可以采用人工定位的措施，做到快速鎖定管控故障問題。人工定位通常需要結合巡檢和巡查進行來回執法管控，沿著線路周邊進行巡視、評估、分析工作，對相關故障發生點位進行有效排查、診斷、控制以及處理。該過程中，工作人員可結合相應的跟蹤儀，有效排查和管控故障問題，但是針對部分小電流系統的接地故障排查管理控制，則存在相應的檢測盲區，因此人工檢測存在較大不足。隨著新時期自動化和智能化技術的發展，人工定位檢測逐漸被取代。

3.2 阻抗定位法

阻抗定位法的實踐應用較為常見，其主要是在線路出現接地故障隱患問題時，結合相應的消弧線圈，加入電阻進行相應的測驗、分析、評定。出現接地故障時，相關零序電流和功率均會出現相應的波動，因此可通過高效檢測、評定、分析功率變化，進行阻抗計算，從而有效辨別、分析、定位故障點位。

定位過程中，工作人員需結合相應的人工智能系統，鎖定相關接地故障的大致范圍，在特定的區域采取阻抗定位法精確定位管控故障問題。因此，該定位方法需要通過前期的模糊分析和模糊定位找準大概方向，再通過精確定位，找出接地故障問題。例如，可利用相應的人工神經網絡技術，在故障分類以及接地故障管理過程中，可做到科學化和高效化地模糊分析控制故障線路，結合10 個獨立的神經網絡單元，有效分析和評價配電線路中的接地故障類型。同時，利用模糊神經元替代傳統的神經元，結合網絡訓練和網絡學習，對大量接地故障數據作出更加專項細致的分析。該方法能夠快速識別故障問題，其準確率相對較高。該方法可以數字化轉變編碼配電線路數據，利用相應的載波通信信號，將相關數字資料傳遞到總部，對數據信息進行解碼處理，再通過反向傳播算法，結合神經網絡訓練，獲取故障信息。該方法可為相關線路故障定位以及接地故障管控提供科學和高效的參照依據，提高管理控制水平[4]。

3.3 信號定位法

信號定位法主要是借助相應的信息信號來完成對相關故障問題的定位管控。工作人員在該環節須做好對整個專用線路系統各類互感信號的植入管控，結合電壓互感線，輸入特定頻率的電流，可有效鎖定故障隱患問題。同時，結合相關電流干預，工作人員在排查過程中可評估相關電流互感線的線路電流流通是否通暢：如果存在不通暢的情況，則意味著相關區域存在相應的故障點；如果在電流流過某個區域時消失且無法被檢測，則意味著相關區域存在接地故障問題。

故障分析過程中，配電線的故障定位以及接地故障管控主要是對各類電源信號（如電流和電壓）進行有效采集、收集、控制以及分析。定位管控過程中，需要借助相應的傳感器單元高效控制相關信息資源，可以利用電流互感器和電壓互感器，提高管理控制品質，但是其誤差較大，從而失去了實際的定位意義。傳統的信號定位法檢測誤差相對較大，其結果不夠精確與合理，因此可以將電壓互感器和電容配合相應的行波信號來完成定位控制。例如，結合特殊電壓傳感器系統，捕獲故障點的高頻暫態信號，有效整合和使用各項數據信息，進而有效提升電力系統的安全性。

3.4 行波定位法

對行波定位法的實踐應用相對較為少見，其使用空間范圍也受到一定的限制和影響。工作人員在檢測線路系統的過程中，通常結合相應的行波來進行數據觀測和評定分析，通過計算行波來回波動的時間，判斷接地故障點位。行波定位法在傳統故障診斷檢測過程中的使用較為常見，在對傳統接地故障進行評定分析的過程中，須結合相應的物理模型和數學模型，對行波定位法檢測過程中所收集的數據信息，如回饋時間等進行有效分析計算。但是，該方法的相關時間參數極易受到干擾影響，因此只能大致定位出相關故障的位置，不能做到精確定位管控。

利用該方法檢測接地故障位置，需利用高速數據采集技術，在定位管控過程中做好科學有效的分析控制。同時，工作人員需重點關注故障行波與光束之間的時間差，結合高頻率的數據信息，做好科學高效的定位控制。此外，適當提高數據采集頻率，可以將誤差有效控制在合理范圍，實現精確定位。目前，國內在行波采集管理控制過程中，5 ～20 MHz 的數據采集頻率可滿足基本的定位需求，而國外先進電網企業結合100 ～200 MHz 來采集和控制數據，可使得故障定位更加精確可靠。高速數據采集技術相對較為復雜，需利用相應的高速數字芯片、儲存設備以及通信設備控制信息流通，有效管控模擬通道以及相關設備之間的兼容問題。同時，需要重點考慮數據采集過程中的電磁干擾，從而進一步解決相關問題[5]。

3.5 在線核查系統定位法

電力企業在10 kV 配電線路接地故障管理控制過程中，基于人工智能系統和大數據系統，并結合相關核查定位系統，工作人員可完成對整個故障問題的高效判斷控制。利用該方位檢測接地故障位置，工作人員需要植入對應的專業故障點定位檢測分析系統，利用相關系統記錄、整理、分析數據信息。同時，需在設備周邊植入相應的核查設備，做到第一時間精確定位管控故障源。該過程中，工程師以及技術人員需要采取分段和分線植入定位裝置的措施，有效識別管控故障點位。雖然此類定位方式具備較為高昂的本成，但是能夠極大提高工作人員的作業效率。此外，只有保證各類設備、設施以及系統的有效配合使用，才能夠提高定位效率。

因此，借助在線核查系統定位法能夠高效地檢測、診斷、分析以及控制整個工程線路，可大幅度降低維修難度，同時其定位點較為精確。但是，該方法在前期的投入較大，企業須安排專業技術團隊完成體系化分析和精益化處理，從而提高診斷管理水平。

4 10 kV 線路接地故障處理對策分析

4.1 接地故障處理措施

完成對故障問題的定位分析后，需要采取行之有效的控制措施，實現對故障問題的高效管控。該過程中，須采取分級管理辦法，采取差異化的管控措施，科學高效劃分總進線、主干線以及各分支線路的級別，并根據相應的等級，選取合適的漏電保護裝置，結合定向化的保護措施，保證接地線路和輸電配電線路的故障能夠得到有效處理管控。同時，須保證低壓輸配電線路的連接安全可靠，有效防范出現電弧的情況。此外，工作人員應當高效利用殘留電流，有效保護接地線路，并有效分析評定三相負載的矢量電流，防止其中2 相電流的矢量和變為0，從而高效管控殘余電源電路動作，進而有效控制接地線路。

4.2 傳統經驗判斷處理方法

基于傳統經驗判斷和管理控制線路接地故障時，調度人員和工作人員應當更加細致和全面地分析、判斷、評估接地線路的結構。診斷故障問題的過程中，工作人員和運維人員需根據自身的工作經驗來高效識別管控故障點位，同時需要及時通知相關調度人員來完成電力輸送管控。該方法存在的工作難點是，電力企業需要做好細致的維護管理，實現對各項信息資料的動態管控，體系化、精細化、高效化地分析線路接地故障。

4.3 故障預測方法

通過定期對10 kV 線路進行巡檢和巡查控制，測量管控導線連接處的溫度，不僅要保證其數值在合理的范圍內和相關變壓器的運行環境滿足對應的規范標準，而且要保證相關線路的安裝正確、合理、可靠，從而提升整個線路的綜合管控水平。工作人員需定期、定時、定點檢測相關線路設備，結合必要的預防性測驗，有效測試配網中的開關、變壓器以及避雷針系統等，有效檢測分析其中不合格的設備并及時更換或修理。同時，該過程中需要科學有效地分析調研，快速鎖定故障范圍和事發點，做到精確高效定位故障，減少故障帶來的負面影響。此外，工作人員應當有效分析三相導線的故障，高效科學地管控故障，并體系化監管系統供電問題。

4.4 提高人員的專業技能水平

10 kV 線路接地故障的檢修定位工作包含較多的專業知識理論，相關工作人員和管理人員需具備堅實的知識理論基礎，才能夠高效判斷、識別、控制相關故障問題。新時期，電力企業須加大對工作人員的教育培養力度，提高相關作業人員的專業素養以及專業技能水平，使其能夠做到科學處理接地故障，提高故障處理水平和效率。同時，工作人員應當做到體系化和差異化分析故障源，進而有效識別判斷故障位置，為此電力企業需建立起成熟完善的故障控制結構和控制模型，幫助工作人員提高故障處理水平。

5 結 論

在對10 kV 配電線路接地故障進行快速定位與管控的過程中，工作人員需參照各項工程管理指標，高效把控現有的控制體系和控制流程。同時，結合多項工具和手段，建立起信息化控制結構，從而在故障定位管理過程中，做到實時高效地分析判斷故障位置，并結合科學合理的管理方法，提高整個系統結構的綜合運行管理水平。此外，技術人員和管理人員應當做好專項判斷和模糊分析，結合大數據系統和人工智能系統，提高檢測管理水平。