配电线路故障的定位技术研究

摘 要

本文作者根据多年以来工作实际经验，对沧州市配电线路进行故障快速定位研究分析，阐述了这一研究方法的实施办法，以便和同行交流与切磋。

【关键词】配电线路故障 快速定位 研究

1 配电线路故障定位研究

在许多地区，由于线路、地理条件、气候等其他原因，配电线路故障时有发生甚至很频繁。当线路发生故障时，限于条件不能及时准确的找到故障点，因此严重影响了正常供电造成很大损失。

2 配电线路故障定位方法研究现状

传统的线路故障排除步骤是：当线路运行人员接到线路故障指令后，从变电站出口开始顺序查找，最常用的方法有：

（1）经验判断法：由有经验的运行人员根据该线路现行和历史状况、线路走廊地理及建筑物、天气等情况进行判断，预测在该线路某处可能发生了故障，然后直接去可疑地点查找故障点。

（2）线路分段法：通过分断闭合线路上相关开关和断路器，配合调度和变电站，根据分断闭合开关操作前后线路故障是否消失，来确定故障接地点所在范围进而定位故障线路和故障点。

传统线路故障查找有许多不便之处：首先，要求线路运行人员对该线路及其基础资料非常熟悉并具有较多经验；其次，当发生接地故障时，在白天由于太阳光线强烈弧光放电可能不明显或不稳定，极易造成维护及其他人员的人身伤害，如在夜间还需要照明灯具及车辆的支持；依靠经验也无法应对随机意外事故引起的线路故障；另外，受运行规程限制，当接地故障还没有完全查清之前，往往已到达规程允许的2小时时限，被迫的拉闸停电将导致尚未查清的故障寻找变得更为困难，进一步延长了故障处理恢复供电时间。这在供电线路长、线路走廊复杂、交通不便利的地区尤为明显。

随着国家经济的高速发展以及科科学技术的不断进步，电力系统装备水平以及管理水平也在不断进步与提高，有必要研制一种实用化程度高、有推广价值、可大幅度缩短故障定位时间的配电线路故障快速定位系统。临城县地处半山区丘陵地带，线路走廊较为复杂，供电线路较长，更需要一种现代化的快速的故障定位技术，来提高供用电管理水平。

3 沧州市配电线路故障定位方法研究

3.1 配电线路故障定位系统主要内容

沧州市供电公司立足配电线路故障定位方法现状，组织相关配电线路运行、检修人员研制一种适用于各种接地方式、能够代替人工查找、快速定位到分支线路和故障点、具备推广价值的配电系统线路故障快速定位系统，具备以下功能：

（1）能够适合各种方式的中性点非直接接地系统

（2）大幅度缩短故障定位时间

（3）可定位到故障分支和故障点

（4）具有较高准确度

（5）自动化程度高

（6）可以实时在线监测

（7）性价比高，实施较容易

（8）实用化程度高，具有推广价值

（9）系统可以单独运行，也可以纳入将来的配电自动化系统。

3.2 配电线路故障定位系统主要技术内容

现行中性点不直接接地系统的单相接地故障检测和定位的技术方案中，主要有以下几种方法：高次谐波零序分量法、有功分量法、注入电流法、暂态信号测量和计算法、中性点小电阻接地、行波测距法等；在线故障检测方法主要有：5次谐波法、电容电流脉冲幅值法、首半波法等。

4 配电线路故障定位系统技术方案

4.1 技术方案及关键算法

通过对国内外现有各种线路故障检测技术方案的分析对比，进行了相关的实验和论证之后。基于上述的指导思想和目标，决定采用“不对称电流脉冲法”技术方案；采用具有数学放大镜之称的小波算法从微弱复杂信号中提取故障信息；采用主站GIS显示和现场显示结合的指示故障方法；采用智能拓扑分析计算故障线路和故障点。其基本原理为：“当配电线路故障时，系统自动向配电线路发送短时不对称电流脉冲信号，以此信号作为接地故障特征信号，由安装在线路上的检测装置检测识别该信号，由主站进行分析判断后，同时在主站显示故障线路及故障点、在故障发生地点以翻牌和闪光指示故障点”

该系统由主站部分、通信部分及现场终端三大部分组成。其中：

主站系统：负责系统内所有设备的管理，对相关线路信息进行收集、分析、计算、存储、显示，发现线路故障时迅速启动报警程序，即刻通知管理人员；

现场终端：负责对配电线路进行实时监测，故障特征信号的发送与识别，故障线路及故障点的现场指示；

通信系统：提供主站与子站、子站与故障识别指示装置的通信联系。

4.2 通信系统

综合考虑了通信距离、通信可靠性、系统建设、安装、以及日常维护费用等因素，决定采用如下通信方式：

主站与子站之间的主通信网络采用公用通信平台GSM SMS，其特点是无须再专门建设昂贵的通信网络，GSM网络覆盖率高，通信距离基本不受限制，不受地形地貌建筑物的影响。维护费用低，无须再申请无线频谱和缴纳无线频谱使用费。

子站与终端之间的通信采用NFC无线网络技术，其特点是利用ISM频段，无须申请无线频谱和缴纳无线频谱使用费。

5 结论

经过近一年的运行证明系统实现了以下功能：对配电线路进行实时监测，可以快速检测到相间故障和接地故障。故障定位时间由原来的数小时缩短为几分钟（具体时间由GSM网络确定，可通过提高SIM SMS其优先级来提高响应速度）。极大的缩短了故障查找时间。

经过实际模拟接地故障测试，证明系统准确有效。经过6月的实际运行，该系统均成功捕捉到了线路故障信息。共发生故障3次，成功捕捉3次，成功率为100%。

经实际运行证明，本配电线路故障快速定位系统的实施，对于提高配用电管理水平方面，主要体现了以下好处：

（1）大大缩短了线路故障查找的时间，从数小时缩短为几分钟。

（2）极大的降低了劳动强度，减少了可能的人身伤亡。

（3）提高了供电可靠性和经济效益。

作者单位

1.国网沧州供电公司配电运检室 河北省沧州市 061000

2.国网沧州供电公司电缆运检室 河北省沧州市 061000

3.国网沧州供电公司运维部 河北省沧州市 061000