配電網單相接地故障定位方法的研究

中國石油大港油田電力公司 鄭雙建

1 引言

在我國配電網運行過程當中，非常重要的一個環節就是配電網單相接地故障定位，要求相關工作人員運用專業的知識和科學的方法進行快速的故障定位，從而及時修復電網當中的漏洞，盡快恢復用電效率，保障人民日常生活和生產的正常有序運行。本文共分為五個部分，前面四個部分主要介紹故障定位的具體方法，包括故障測距法、注入法、單相接地故障綜合定位法，以及單相接地故障的主要選線方法，是與實際操作密切相關的部分，將通過具體闡述來解釋各個方法的優缺點以及使用場景。第五部分從宏觀的角度，對于當前我國配電網單相接地故障定位工作進行社會背景、發展趨勢、發展措施的系統考察，提高本文的理論科學性和總結性。

2 故障測距法

2.1 行波定位法

在正常工作的情況下，行波在線路中傳播的電壓和電流比值保持固定，但是如果線路的某一點發生故障，行波的故障點會出現全部或者是部分的折射或者反射現象。通過行波的反射或者折射距離，可以進行故障位置的計算[1]。這是利用同等情景之下的具體差異，來獲得故障信息的方法之一，需要相關工作人員密切關注信息的對比和細微差別，要求相關人員提高橫向對比思維和專業思維水平，提高謹慎性。行波分析過程如圖1所示。

圖1 行波分析過程

2.2 阻抗定位法

阻抗法是利用故障時測到的電壓和電流求取故障回路的阻抗，又因故障回路阻抗與故障距離成正比，從而據此定位故障。奧地利采用的是將饋線預先分段，利用標準的電力系統分析軟件對各段線路進行離線短路計算。在我國配電網單相接地故障定位工作當中，這種方法比較常用，且安全性較高，適用范圍較廣。

2.3 故障指示器定位方法

對故障發生線路的電流進行檢測，進而指示出發生故障的出線、分支以及區段。此種方法主要應用在重要作用線路的短路故障。這種方法涉及第三者機器的使用，并且對于實際的操作環境要求較高，因此性價比較低，實效性相對較弱。故障測距儀如圖2所示。

圖2 故障測距儀

3 注入法

3.1 直流注入故障定位方法

將發生故障的線路注入直流電質，然后對各個分支節點處的分支電流進行強度檢測，進行順向檢測和逆向回檢來確定故障位置，確定周期較長。這是一種比較直接的故障定位方法，能夠比較好地提升工作效率，但使用場景有限，操作難度較大。

3.2 交流注入故障定位方法

在配電網單相接地發生故障的時候，把具有特定性的電流信號通過母線傳感器注入故障區當中，然后再利用指定性的電流信號探測裝置，進行信號的追蹤。

4 單相接地故障綜合定位法

4.1 行波法與直流注入法相結合

先計算后定位，利用支流注入法進行具體故障地點的準確認定。將行波法與直流注入法相結合，能夠實現方法交叉的綜合性效果的提升，能夠幫助相關工作人員一方面通過波長，另一方面通過注入法獲得故障定位的更多信息，提高工作效率和工作準確性[2]。

4.2 直流注入法與交流注入法結合

從兩種方法的單獨運用來看，交流注入法在小范圍內的效果較為明顯，而直流注入法則主要在大范圍定位中發揮突出作用。通過這兩種方法的結合，在進行故障地位的時候，可以先利用直流注入法進行大范圍的定位，然后再利用交流注入法進行小范圍的確定。

5 單相接地故障的主要選線方法

5.1 基于穩態量的選線方法

可以分為零序電流幅值法、零序電流相對相位法、最大值法、五次諧波分量法、群體比幅比相法、有功分量法、負序電流法以及零序導納法和電流增量法。不同的方法對應不同的使用場景，而各個方法之間的差別，需要相關工作人員具備足夠的專業知識儲備和技能儲備，才能夠應對所有復雜的情況。

5.2 基于暫態量的選線方法

包括首半波法、暫態能量法、相關分析法、小波分析法、相電流特征分析法以及無功檢測的選線法。要具體情況具體分析，探索最為合適的選線方法及其組合，根據詳細而徹底的調查采證，從而確定具體的工作方案，減少工作失誤。

5.3 注入信號的選線方法

包括注入恒頻率信號、由消弧線圈二次側注入變頻信號兩種。由PT 二次側向電網注入一個恒頻率的信號，后通過信號探測器檢測出故障線；為故障線路注入相等頻率的信號頻率與網絡諧振后，檢測各線路的阻尼率最大的線路。

6 配電網故障定位方法的發展趨勢

一是配電網故障定位方法的發展背景良好。社會層面來說，我國當前的發展用電需求量不斷增大，對于配電網的綜合運行效率和安全性提出了更高的要求。同時，我國新能源的發展和清潔能源的使用技術不斷成熟，從而在供求兩個方面實現了用電的綜合提升。而用電供求量的加大，本身也為配電網整體運作的可靠性提出要求，因此配網故障定位工作在當前具有重大的發展必要性和改進的重要性[3]。

二是當代社會生活對配電網故障定位方法的優化提出了新要求。當前，我國社會工作和生活步伐都在加快，要求一切行業都要注重效率的提升，對于配電網單相接的故障定位方法來說也是一樣，必須提高其工作效率，減少由于配電網故障造成的時間浪費，以及進而帶來的損失。質量和安全是當前發展的重要要求，必須以安全性和可靠性為基本的規范，來提升配電網故障定位工作的水平。同時，要完善相關的備用設備和體系，加強預案審核，提高前期工作的周全性和計劃性，提高應對突發事件的能力。

因此，配電網故障定位方法的發展趨勢如下。

一是體系化、系統優化。我國整體的社會運作就是一個大的系統，基礎設施建設作為其中的一個子系統，其下又設有多個分支，配電網故障定位工作就是其中的重要組成部分。在未來，配電網故障定位工作本身也會呈現出更加體系化、條理化、程序化的發展趨勢，各項工作將會按照重要緊急性和不同的使用場景來進行分門別類的劃分，從而形成整體的定位方法系統，針對不同的個性化場景和用戶需求來鎖定具體的工作方法，在提高工作方法針對性的同時，提高整體工作效率。此外，通過體系化的發展還能夠實現系統優化的效果，實現系統發展帶動部分發展，以及要素發展推動系統優化的效果，使得配電網故障定位方法，不僅能夠在縱向上實現單個工作方法的改善，而且能夠使其作為一個整體展現出更加科學的發展面貌。

二是模式化、模塊化。配電網故障定位工作本身有一定的工作步驟和流程。而隨著工作方法不斷成熟、相關技術不斷改進，這項工作的流程化水平、模式化水平將會得到更大幅度的提升。每一個環節的工作將會作為一個單獨的模塊和單元進行拆解和建構，因此可以實現對于不同工作細節和步驟的提升，能夠更詳細更具體地提升個別工作方法的實效性，還能夠使得整個配電網單相接的故障定位工作體現出鏈條化的區塊化的發展趨勢。

三是自動化、智能化。我國科學技術水平不斷提升，第二產業中的自動化技術也在不斷普及，人工智能的發展也為當前配電網故障定位方法的提升，帶來了新的機遇。因此可以預見，智能化自動化發展對于配電網故障定位工作的實質性影響。通過自動化技術和智能化技術的引進，能夠大大提升故障定位工作的針對性，盡可能地解放生產力、減少工作失誤、提升工作程序化水平，并且能夠根據具體的實際場景和不同需求，智能地匹配對應的工作方法。對于目前已經存儲在數據庫中的工作方法進行調取和搭配，從而確定最科學最高效的故障定位方案。

四是環保化。我國已經進入綠色發展新階段，對于環保綠色健康發展的需求已經成為全行業發展的重要方向。配電網故障定位方法本身處在第二產業的體系之下，涉及能源、資源以及人力資源的使用，因此必須探尋更加高效更加環保的改進方案，減少實際工作過程當中造成的資源浪費和時間浪費，注意處理故障定位工作的相關殘余，減少噪聲污染、環境破壞。

優化配電網故障定位方法的實際措施如下。

建立故障管理系統。要進行系統化提升，建設故障管理系統，設置專門的管理人員，進行規章制度的制定，使得整體配電網故障定位工作被限制在一定的系統之內，只有這樣才能夠更好地提升其工作效率和安全性，提高其規范性。

根據分布式電源的并網要求完善保護方案。配電網故障定位方法之所以會存在，是因為配電網實際運作過程當中會出現多種故障和失誤，如果能夠從源頭上減少故障發生的頻率，就會在本質上提高配電網運作安全性、減少能源浪費。因此要在源頭上根據分布式電源的并網要求完善保護方案，提前制定好應對措施，能夠切實地起到養護和維持作用，其正常運行的效果[4]。

完善相關制度，打造良好運作秩序。涉及基礎設施建設，就會與國家政府密切相關，其中就會涉及企業與政府的關系、資金預算的審核審批工作，以及相關的制度性措施。必須完善相關的制度和體制機制，營造良好的工作秩序，為配電網故障定位工作打造良好的運作環境，更好地提升配電網工作整體規范性，促進其健康有序發展。

7 結語

我國配電網單相接地故障定位工作是關乎整體配電網運作的重要工作之一，重點考察配電網體系的完整性和科學性。當配電網整體經過生產和建設投入運營之后，最重要的工作就是進行故障的檢測、維修與保養，這是提高配電網使用壽命和安全性的關鍵措施，因此需要專門的工作人員運用科學性和實操性兼備的定位方法進行實際工作，在結合當前已有的各項具體方法的基礎之上，深化綜合性、交叉性方法的探索與使用，并且通過體系化建設、人才培養、科學技術的引進，來切實地提高實際工作成效。