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配电线路在线故障识别与诊断方法研究

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闫志勇

摘要：配电线路是电力系统的重要的组成部分，在整个电力系统发展中发挥着重要的积极作用。配电路线是电网系统运行的大动脉，同时它也很脆弱，任何外力破坏和工作人员错误的操作，均可能引起大面积的停电，严重时甚至会使电网瘫痪，造成巨大的经济损失，给人民生活带来不便。开展配电线路故障识别和诊断方法研究，有助于及时进行故障处理，迅速使供电系统恢复正常运行，在保障电力系统的安全和维护用户的经济利益方面具有重大意义。

关键词：配电线路;故障识别;诊断方法

引言

“十三五”规划（2016-2020年）中提出，我国要加快智能电网建设，全面提升国家电网智能化建设水平，实现电力运营的自动化、信息化和互通性，广泛开展电能需求侧响应和电力市场服务，全面提升电网运行能力和可靠水平。研究得知，配电线路是连接电厂和终端用户之间的重要纽带，配电线运行状态的健康与否是用户电能使用可靠性的重要保障。由于配电线路分布广泛和工作环境恶劣，在长期自然环境损害下容易出现故障，一些早期的故障如果不能及时发现并排除，很容易引发短路、线损等严重故障，给电网系统的安全运行造成严重危害。现阶段，部分地区对配电线路的诊断检测依然采用传统人工模式，不具备在线实时监控能力，也无法对配电线路瞬时故障和高阻抗故障做出有效识别和诊断，更无法对潜在故障信号做出预警，配电线路运行的安全性和可靠性无法得到有效保证。

1配电线路的故障在线识别探究

1.1高阻故障的识别

对于配电线路的建设来说，因为多方面因素影响，不少的架空线路将要设置到与建筑以及树木想接近的位置，而且非常容易遭受其影响而发生断裂问题。而地面阻抗是比较高的，断裂位置与地面垂直与之相接触，便导致了短路问题，使得配电线路出现故障问题。这时候过去采取的电流保护手段是起不到作用的。高阻故障问题因为与一般的接地故障问题相对比而言电流是更高的，所以所导致后果更加严重，而电力系统稳定性就会遭受更严重威胁。

1.2中性接地故障

目前，我国110kV及以上电网通常采用大电流接地方式，为了降低单相接地点流，对部分变压器采取不接地的方式，即中性点有效接地方式，这样中性点电位固定为地电位，发生单相接地故障时，非故障相电压升高不会超过1.4倍运行相电压;暂态过电压水平也较低;故障电流很大，漏电保护能迅速动作于跳闸，切除故障，系统设备承受过电压时间较短。在电力系统故障中，中性接地直接影响到电网系统的绝缘水平、供电可靠性、继电保护以及通信稳定性等多方面问题。

1.3单相接地与短路故障

在诸多故障中，最常见、最主要的故障问题是由单相接地与短路引起的。当单相接地与短路引起的故障发生时，工作人员在检测故障时很难及时发现故障产生的原因。单相接地与短路故障产生主要是因为外力击穿立线路绝缘层的氧化锌避雷器。但是，实际检测中，避雷器的击穿层比较厚，具体问题在检测时很难被发现。由短路引起配电线路故障时，电流会发生明显变化。当故障原因仅仅是单相接地时，检测方法比较简单。在单相接地与短路故障问题中，小电流单相接地引起的故障是最難检测的，此类故障一旦发生，只能通过对电路分段合闸逐一排除，找出故障点，这种方法需要工作人员在检修时非常严谨，但效率低，很难排查出故障问题。

2配电线路在线故障诊断方法

2.1被动定位

这种方法也可细分为三种：行波法、区段查找法与阻抗法。行波法在线路的故障诊断中准确性很高，但这种方法需要花费很长时间，无法迅速及时的诊断出故障点的具体位置，所以故障诊断过程中需要充分考虑再加以运用。区段查找法是通过配电系统中自动化的设备对故障定位，此种方式可以通过逐渐缩小范围的方式准确查找出故障的具体位置，能有限减少故障查找的时间，节省人力、物力和财力。阻抗法的显著优点是成本低，所需投入资金少，但在实际操作中，会由于电源、路径阻抗等原因受限制，不能发挥其作用。

2.2配网故障识别和定位设计

根据上述配电线路故障类型及产生原理，对其故障点进行预测和定位追踪是本系统的核心功能之一，该系统作为一种大型配电网诊断系统，监控范围广、线路环境复杂，因此，故障监测和定位方法主要采用低压脉冲反射法、高压闪络法以及冲击高压闪络法。其中低压脉冲反射法可以对低阻接地和开路故障进行精准快速地识别和定位，有效监测配电线路的长度和电波传播速度，在配电线路出现开路故障时，故障等效阻抗为故障电阻和配电线路特性阻抗串联，此时，开路中的故障电阻表现为无穷大，通过接入低压脉冲测试仪器，将脉冲信号形成全反射状态，测试端将接收到同极性的脉冲反射信号，与故障点的发射波形恰好对应，此时可判断出该区域内线路运行状态。高压闪络测试法的设计，适用于配电线路中高阻故障的监测，例如：高阻泄漏故障和高阻闪络性故障，配电线路故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障均称为高阻故障，