解析配电线路在线故障识别与诊断方法
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发布者：lunwenchina
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时间：2020年3月20日 11:19
江 锐 胡良焕
（国网安徽省电力有限公司六安供电公司 安徽 六安 237006）摘 要：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：配电路线；在线故障；识别诊断；方法
随着我国经济的不断发展，用户对电力的需求正逐渐增加，因此对配电线路的故障识别工作及故障诊断工作提出了较高的要求。为了保证配电线路及电力系统的安全、稳定，防止供电中断对用户的日常生活及工作产生影响，需加强对各种线路故障识别及诊断方法的分析与研究。
1 配电线路运行过程中常见故障识别
1.1系统间歇性故障
系统间歇性故障，主要指的是在配电线路运行的过程中，出现间歇性放电，并且在放电过程中还会伴随弧光线现象。在配电线路运行过程中，间歇性故障的发生具有随机性，属于不可测行为，相邻两次间歇性故障的发生，其间隔时间可能是几秒钟，也可能是几天。间歇性故障的发生，会在一定程度上对配电线路的正常运行造成影响，不利于配电网的顺利发展。因此，在配电线路运行过程中，一定要对间隙性故障进行及时检测，并对其进行及时解决，避免其造成恶劣后果。
1.2高阻故障
高阻故障的产生机理为在配电线路的运行过程中，配电线因受某些因素的影响而突然断裂，引发配电线路与地面或现场其它事物直接发生接触，导致配电线路发生高阻故障。为避免高阻故障导致的触电和火灾事故的发生，可在配电线路中增设在线识别装置。当线路出现高阻故障时，在线故障识别装置可准确识别线路突然降低的电流，进而得出配电线路发生故障的结论。
1.3单相接地故障
1.3.1金属性接地
金属性接地故障在配电线路的单相接地故障中属于完全接地故障，主要发生在馈电线路上。金属性接地故障发生的主要原因是因为在配电线路中，某一段电线或者是电源侧断线发生故障，导致电线直接与地面接触，发生故障。一旦发生金属性接地故障，出现故障位置的相电压会瞬间变为零，而没有出现故障位置的相电压，则会转换成为线电压，该现象不仅是金属性接地故障发生的主要表现，同时也是金属性接地故障诊断的主要凭借之一。
1.3.2非金属性接地
非金属性接地故障在配电线路的单相接地故障中属于不完全接地故障，主要发生位置也位于馈电线路上。与金属性接地故障不同，非金属性故障发生的主要原因，不是因为配电线和电源侧断线接地，而是因为配电线路上出现放射电弧，通过电弧接地或者高电阻接地，发生故障，因此，非金属性故障的发生，会时常与间歇性故障伴生。在发生非金属性接地时，发生故障位置相电压虽然不会变成零，但也会明显下降，低于相电压，而没有出现故障位置相电压也会升高，不过无法达到线电压水平。
2 配电线路故障诊断方法
2.1信号源诊断方法
信号源诊断方法是分别在配电线路及变电设备中安装故障指示器和信号源柜，当配电线路故障时，预先布设于配电线路上的故障指示器可将增大的电流检测出来，多次检验均识别出该规律电流变化后，故障指示器可得出配电线路存在故障的监测结果，并传输至位于变电站中的信号源柜。以10kV 配电线路为例，在大地、10kV 配电线路中性点间串联一个200Ω 左右的电阻，预先布设于变电站中的信号源柜检测出接地现象，即零序电压参数高于 15V时，信号源柜开始工作，真空继电器控制电阻按照先投入后切除的流程（每个操作均维持 １ｓ ）重 复10次操作。在这种情况下，大地、串联电阻及接地配电线路的接地点共同组成了一个回路。当电阻投入时，位于配电线路上的故障指示器可检测出电流增幅为30A。连续多次检测出30A 这一参数时，即可确认配电线路产生接地故障，将相关故障信号传输至主站，完成整个线路故障诊断流程。
2.2主动定位诊断方法
配电线路故障诊断中常用的主动定位诊断方法主要有两种：一是中性点脉宽注入方法，其安全性和可靠性高；二是 Ｓ 注入诊断法，其在故障定位方面具有明显优势，但无法于在线条件下发挥故障诊断、识别功能。
2.3被动定位诊断方法
被动定位诊断方法多采用区段查找、行波法来实现故障定位诊断。以区段查找方法为例，与传统人工诊断方法相比，虽然该方法缩短了故障诊断耗时，但仍需耗费较多人力、物力。
2.4系统诊断方法
2.4.1故障检测
在这一配电线路在线故障识别与诊断系统的故障检测中，假设配电网基本频率为 50Hz，并通过应用固定采样频率进行采样。在配电线路故障发生时，我们就可以应用 HHT 方法进行零序电压信号的处理，由此计算得出的一个周波内的采样值之和，就能够通过与阈值的比较确定配电线路是否出现故障。
2.4.2故障分类
在通过故障检测确定配电线路的故障后，还需要进行故障的分类，这一故障分类同样需要得到HHT 方法的支持，在这一支持下所实现的故障后一个周期内零序电压信号和零序电流信号的处理，就能够完成故障特征向量的求得，而结合 PCA 方法与 LS-SVM，就能够进行配电线路在线故障分类，由此我们就能够了解相关故障究竟为两相短路、还是单相接地等故障。
2.4.3故障定位
在完成故障分类环节后，还需要在 HHT 方法支持下实现故障的定位，这里的定位指的是线路分支定位，这种定位受 HHT 方法限制只能够定位到线路分支而不能精确定位故障距离，这点需要引起我们重视。
2.5监测定位诊断方法
监测定位诊断方法通过对配电线路易发生故障或关键线路位置进行动态定位监测，来实时获取监测线路的故障信号，以及时进行检修处理。监测定位诊断方法的实施流程为：根据配电线路的监测经验，总结出故障多发线路区域及重要分支点，将探测器分别布设于上述位置，使得探测器可实时获取各故障点的零序电流，判断各项参数是否存在异常。应用经验表明，监测定位诊断方法可提供精确的故障类型、故障原因、故障发生位置等信息，但成本高，且在配电线路故障频发区域及重要分支点安装探测器的环节十分繁琐，因此并未在配电线路的故障诊断中得到推广。
3结语
综上所述，配电线路在线故障识别与诊断方法的介绍和系统的分析是本文章研究的主要内容。配电线路在线故障识别与诊断的方法有很多，文章主要分析了单相接地故障、高阻故障、间歇性故障的识别以及主动式定位诊断、智能定位诊断和监测定位诊断方法。通过文章的分析，旨在让更多的人们意识到配电线路在线故障识别诊断与处理的重要性。随着配电线路在线故障识别与诊断方法研究的不断深入，相信在不久的未来一定会出现更为有效的诊断技术。■
参考文献
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