据统计,近10年以来,我国供电网络的所有停电事故发生的原因中,线路故障导致的停电时间占据了总停电时间的65%左右[1]。而在企业电网排故工作所占用的停电时间,在停电总时间中约占80%。由于我国的配电网路系统结构复杂,电网总体管理结构的汇总线路分支多,电网企业的运营模式复杂多样。单纯依靠电力线路操作人员对配电线路进行故障排查和故障检测需要耗费巨大的人力物力,遇到电力传输问题或重大断电事故时,依靠人工排查定位的效率过于低下,因此线路故障快速定位和检修效率的提高势在必行。
配电网线路故障类型主要有以下几种:
高阻故障,多发生于架空线路上,当架空线路发生断裂,继而与之接触的地面呈高电阻状态,或者接触到其他树木、农田等自然事物造成的短路事故[2]。此外,恶劣的天气条件也会造成高阻故障,如雷电或暴风天气。这种故障发生的根源在于配电线路长时间暴露在自然界中,受当地的复杂地理环境和天气环境影响,发生线路的断裂情况。这种断裂,容易造成断裂处发生火灾或者危及人员安全。间歇性故障,在电力的传输过程中,配电线路是会间歇放电的,甚至还会产生弧光现象,这种故障叫做间歇性故障。这种故障的特点是瞬间性和反复性[3]。这种故障的发生时间还具有任意性,间隔时间有时会中断几秒,有时会间隔几小时,甚至是几天。这种故障的不可预测性使其一旦发生,会对供电企业和用电用户的经济生产造成巨大影响。单相接地故障,是配电线路故障中发生频率相对较高的。这种故障发生时,线路中的故障位置通常非常难以定位。在识别并定位单相接地故障时,首先要分析配电线路的暂态过程。故障信息就隐藏在暂态信息里,需要通过分析算法将故障信息提取出来,并且线路的接地方式并不会改变暂态过程信息,这给故障的识别和定位带来了较大难度。在排除单相接地的故障时,一般要依据电容电量的暂态分量,才能合理的判断和恢复供电中断。
配电网发生故障时,其状态表征会是几种故障类型的综合体,而且一个故障发生后,极大的可能会引发次生故障,如,单相接地故障会引发高阻故障,两种故障互相缠杂,很难排查清故障根源。因此,设计了一套融合多个诊断步骤的自动故障定位方法。
监测定位是一种最直接的采用线路探测设备进行故障判断定位的方法,将多个分支探测设备放置到配电线路的多个分支探测点,对配电线路进行在线的动态监测,分支探测的放置重点在于故障发生频繁的配电线路区段。这种定位法比较直接,在供电系统的各个位置实时传送检测数据到中心电力控制管理机构,中心管理机构可以借此在位置和情况的二维状态下的观察并统计电网中众多数据的走势,当发生故障时,准确定位,可以明显的提升故障识别定位的效率。同时借助大数据技术还能够统计出整个电网的薄弱环节区段或者故障易发的时间,为故障预测提供素材。
在监测定位缩小电路故障所发生的区域后,再使用被动式定位在一个较小的范围内搜索,从而识别和判断故障,提高识别计算工作的效率。被动式定位是利用行波传送的时间计算出故障位置距离的。在检测端向配电线的不同相线注入同一信号源产生的信号行波,由于故障线路阻抗发生改变,行波的传输速度发生改变,根据线路上不同相线上行波的速度差异即可定位故障。可以准确的定位出故障的位置信息。
经过上述两步测试,已经可以准确的定位到故障点。但是还需要检测出故障类型,以便有针对性地开展抢修工作。主动式定位是在线路中主动注入检测信号,检测信号在故障点发生信号反射,根据检测信号的反射波形信息确定故障类型。当线路发生高阻故障时,此时原边被断路,向在故障中停止工作的接地相注入一个特殊的信号电流,通过跟踪该特殊信号电流的通路作为检测手段,能够精准的检测到断路故障。当线路中是间歇性故障时,通过对故障线路输入一个特殊信号来检测线路故障。因为故障已经定位,因此检测间歇性故障可以在故障段的地面进行,能够检测出故障为间歇性故障模型外,还可以诊断出故障的诱因。单相接地故障时,将一个特殊信号电流从变压器侧向线路注入。这个特殊信号在线路中形成一个闭合回路,该回路的形成具有特殊性,它只在中性点位置、故障线路、故障点和地面之间形成,而没有故障的线路中则不会有该信号的存在。这是利用信号检测设备对人为注入的这个特殊信号追踪,从而实现故障模型确定。
上述三个步骤只是有针对性的进行故障定位诊断,但是作为一种智能化定位方法,还需引入大数据分析和预警的功能。
通过高科技网络信息化手段,将各个渠道获得的对配电线路故障的历史数据,通过信息统计汇总以及分类,分析出故障所发生的位置,以及较为常见的故障模型,提出应急抢修预案,在系统计算出的故障率上升时间点到来前,对疑似区段进行检修,提早预防故障,将故障化为无形。
国家的供电系统就像人体中的供血系统,关系着经济发展和人民生活的发展活力和动力。配电系统能否安全稳定的运行直接影响到国民经济的发展。因此在配电线路设计施工的初期,就配备一个完备的故障维护系统是十分重要的。本文是对配电线路故障识别技术的简单梳理,随着科技的不断进步,相关院校和企业在配电系统相关技术设备方面的积极研发,相信未来会有越来越先进的故障识别技术出现,为国家供电网络的安全平稳运行保驾护航。
摘要：配电网线路发生供电故障时,需要对故障快速、准确监测和定位。通过分析配电网线的故障类型,提出了智能定位检测方法,通过监测、被动结合主动检测的智能手段,实现配电网线路故障自动识别。
关键词：配电网,线路故障,自动定位,故障识别
[1] 马志宾,张少凡,李俊格,蔡燕春.一种基于参数识别的配电网单相接地故障区段定位方法[J].广东电力,2019,32(02):65-71.
[2] 刘炳南,郭谋发,陈永往.基于KNN的配电网高阻接地故障识别[J].电气技术,2019,20(01):18-23.
[3] 徐岩,刘婧妍.直流系统故障选线和故障类型识别方法研究[J].太阳能学报,2018,39(08):2279-2286.
推荐阅读：
配电线路在线故障识别与诊断方法研究09-13
配电网故障常规处理方法05-09
10kV配电线路单相接地故障研究09-12
配电网线损理论计算方法浅析09-11
电网配电线路故障分析与对策09-12
配电线路常见故障（精选9篇）05-24
配电线路在线故障（共9篇）09-25
配电线路故障工程论文（共3篇）04-19
浅谈配电线路常见故障及防范措施09-10
