10kV配电网故障在线检测和定位分析

（国网陕西省电力公司安康供电公司，陕西 安康 725000）

10kV配电网故障在线检测和定位分析

刘旭涛

（国网陕西省电力公司安康供电公司，陕西 安康 725000）

电力企业是配电网的直接客户，并且为广大用户提供了服务，其中10kV配电网对于一般工业客户、住宅用电、商业办公等供电十分适合。随着不断升级与加强的配电网建设，其结构也逐渐成熟，但是也更加复杂巨大，不可避免地出现了电网故障，进一步造成停电现象，直接对社会生活造成了影响，甚至对国家安全形成了威胁。由此可见，研究配电网故障检测与定位十分重要。本文主要分析了10kV配电网线路特点，故障在线检测定位方法，故障在线检测定位系统优势。

10kV配电网；故障；在线检测定位

一、10kV配电网线路特点

本文主要是对10kV配电网故障在线检测定位系统实施研究，其主要特点为：

1拥有较多的线路分支，网络结构十分复杂。由于10kV配电网拥有很多分支，同时分支又形成了众多子分支，有时达到了十几代，信号衰减甚至达到了1万倍。即便是可以检测出故障反射波，也仅提供至故障点的距离，并且满足一定距离点可能存在多个点，其中真正的故障点只有一个，很难解决辨别真伪故障点问题。

2拥有较大的接地电阻，石灰杆是很多10kV杆塔的材料，一旦形成接地，由于地质和环境电压等因素造成的影响不会得到零数值，而是产生几千欧、几十千欧。配电网出现单相接地故障之后，相对减弱了信号，其他信号极易将其淹没、接地电阻大始终阻碍了研究，对其影响积极克服也是配电网故障定位的难点。

3整体长度长、对地电容较大。10kV配电网拥有较长线路，甚至达到了几十公里、上百公里。将交流信号注入对地电容中可以发挥分流功能，线路越长，线路也会产生越大的对地电容，最终形成较大的分流，因此需要电流信号越小，对其进行定位也就越难。

二、故障在线检测定位方法

1阻抗法。按照发生故障时测量的电流与电压对故障回路阻抗进行计算，进一步联系线路长度和阻抗的正比例关系，对故障距离进行估测。根据算法可以将阻抗法划分为双端数据与单端数据。通过精确分布参数模型实施双端数据测距算法，需要不断完善数据同步于伪根判断。由于模拟技术的不足和功能促使单端数据测距算法利用单侧电压信号与电流。

2行波法。行波法是指按照行波和故障距离自故障点传播所需时间以及检测点所需时间形成正比例，通常划分为五种。

第一种采用的是现代行波故障测距原理，具体利用故障暂态形成的行波获得双端测距的原理，通过来自于线路内部的故障产生了行波初期浪涌，当其达到线路两端测量点时，可以获取它们绝对时间差值，进而对故障点至故障点两端测量点距离实施计算。

第二种原理是故障线路上断路器合闸形成的暂态行波在测量点上永久性的故障点彼此的往返时间对故障距离进行计算，通过这一点可知对于线路利用重合闸传输高压电来说是非常关键的，其可以有效弥补小时导致测距的失败或者是由于故障形成的零初始角电压。

第三种原理是通过故障点形成的行波达到线路两端时间差进一步完成的，采用第一个行波波头达到线路两端时间计算双端定位，因此仅需捕捉到第一个行波波头，而不需要对其折射与反射进行考虑，同时行波产生了较大幅值，容易辨别。

第四种行波定位是单端进行故障产生行波进而定位故障的方法。当线路出现故障时，在故障点与母线之间电压和电流来回反射，按照故障点与行波之间一次往返时间以及行波波速能够准确定位故障点。

第五种原理是根据注入端的信号和故障点与故障点之间，一次往返的时间对故障距离进行计算，也可以认为在故障之后，人工对故障线路发送脉冲信号，之后对脉冲信号发送时间与故障点反射达到检测点所需时间积极检测。

3配电网自动化方法。最近几年，随着不断成熟的配电网自动化措施，陆续出现了基于SCADA的判断系统故障区域方法。其中很多都是根据配网馈线继电保护，联系断路器关系拓扑分解整个网络，进一步产生了线路网络的矩阵关系，由此形成判断算法。

三、故障在线检测定位系统优势

1在线取电。传统故障指示器通过电池进行取电，并且不需要防水，因此需要进行灌浇密封处理，无法替换电池，不足之处在于使用时间短暂，大概是一年。而故障在线检测定位系统应用的是新型材料，在10A状况下，可以采取0.5W功率，并且相当于原先重量的1/6。互感器可以对电网功率和自身消耗能量智能测量，促使输入功率远大于使用功率。当电网缺乏功率时，自行关闭设备上的辅助模块，节省用电量。

2更新判断故障。我们通过小波变化对接地故障进行判断。接地故障拥有一个容性回路，容易通过高频成分。所以，通常接地故障量中包含了大量的暂态成分。对这类非平稳信号积极分析的重要工具为小波变换。同时按照电流突变发以及过流速断定值法，接地暂态电流测量法等从服务端搜集的特点数据双判断短路和接地检测，获得更加精准的故障判断。

3便于组网。目前我们应用的树型网络形式：后台、数据集中器、数字故障指示器后台和集中数据器利用GPRS联系通信，利用短距离无线通信对集中数据器和数字故障指示器紧密联系。在服务器IP中输入集中数据器和附近数字故障指示器之后，构建整个系统的自行组网。

4对负荷电流数值准确测量。将一个导磁金属安装在电缆上，当其属于闭合状态时，导磁金属就可以形成感应电流，如将一层导线缠绕在金属上，按照右手螺旋准则就能够形成电压，称该导磁金属与导线为感应架。

5构建和升级线路监测运行环境。将温度传感器添加至故障指示器的节点中，以便创造线路运作实时监测的环境；后台服务器把要求改正的动态参数利用集中数据器向数字故障指示器进行传输，进一步实现参数修改和一键升级的目标。

结语

随着不断扩大的配电网规模，用户也提高了对电能质量与可靠性要求，自动化建设配电网获得了高度重视。在发展配电网自动化的各个领域中，配电网故障在线检测和定位是一个关键的研究课题，本文通过对10kV配电网故障在线检测定位系统进行研究，最大程度上降低了配电网故障效率，对建设智能电网和自动化配网发挥了巨大作用。

[1]季涛，孙同景，薛永端.配电网故障定位技术现状与展望[J].继电器，2009（24）.

[2]郭俊宏，谭伟璞.电力系统故障定位原理综述[J].继电器，2011（03）.

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