配电线路在线故障识别与诊断研究

郑榜武

摘 要：配电线路是用户与发电厂连接的中间环节，其故障识别与诊断的有效性十分重要。传统的离线故障识别与诊断方法相对单一，不能较好的对故障机理和特点进行分析与研究。本文通过对配电线路故障特点进行总结，对现存的在线故障识别与诊断方法进行分析，对最新的在线故障识别与诊断技术进行研究，旨在能够有效的对配电线路进行安全管理。

关键词：配电线路；在线故障识别；在线故障诊断

配电线路是电网连接用户端与发电端的桥梁，多暴露于户外，是极易发生故障的环节。当出现故障时，常常采用人工盲目巡线或分段排查的方法找到故障点，这样往往很耗时，大大降低配电线路的供电可靠性。故障识别技术能够有效的减小巡线人员寻找区域，更加高效的排查故障。然而相比输电线路的故障识别与诊断的研究，配电线路本身的复杂性和故障机理的特殊性使得目前主要的应用还是偏向于离线故障识别与诊断，随着对配电线路的运行过程当中的稳态与暂态的特点研究，目前配电线路的故障识别与诊断也有了新的发展。本文综合研究配电线路故障特点，对配电线路故障的识别与诊断进行分析，旨在有效的对配电线路进行安全管理。

1 配电线路故障特点

配电系统的不同接线方式相应的产生的故障不同，主要有以下故障。

1.1 配电线路高阻抗故障特点

当配电线与周围的如建筑物或者树木等高阻抗的物体接触，或者配电线路断裂且接触到了高阻抗的地面，往往就会发生高阻抗故障。其检测的难度主要有以下几点：1）短路电流很小，无法被过电流保护装置检测出来；2）单相高阻抗故障电压几乎不变，这样三相电压依然保持对称；3）电流的变化率也很小，不易被检测；4）虽有高频分量产生，但与接触不可靠产生的高频分量不易区别。高阻抗故障信息的提取比较困难，如果被忽视，就会使得故障范围不断增大，甚至造成严重事故。

1.2 配电线路间歇性故障特点

配電线路间歇性故障主要是配电线路发生间歇性放电，常常会伴有闪络以及弧光。其检测的难度有以下几点：（1）间歇性故障持续的时间具有随机性，短则数毫秒，长则几天，这样无法针对的进行跟踪诊断；（2）故障持续时间往往较短，这样电弧来不及熄灭，如果往复下去，就容易引发永久故障。

1.3 配电线路接地故障特点

配电线路接地故障主要研究单相接地故障，单相接地故障也是最难检测的故障。其检测的难度主要有以下几点：（1）配电线路接线方式不同，稳态特性不同，且故障后稳态特性所产生的参数数值很小，容易收到外界噪声的干扰，难以提取有效的信息；（2）配电线路单相接地故障的暂态过程复杂，存在许多繁杂的故障信息，提取困难。配电线路单相故障容易引起严重的线路故障。

2 配电线路在线故障识别与诊断研究

配电线路在线故障识别与诊断主要是对故障点的定位，这样就能明确故障原因，采取对应的有效措施及时的解除故障。目前主要的故障定位技术是：（1）检测定位。主要采用分支探测器，对配电线路中经常出现的故障点进行零序分量的检测。优点是易于实现，结果准确，缺点是成本较高，操作复杂，维护困难；（2）被动式定位。不是直接检测，而是通过配电线路的电气信息进行排查，主要采用的方法是区段查找法、行波法、阻抗法。优点是较高的准确性，成本低，缺点是不易控制，且易受配电线路本身的负荷以及阻抗的影响；（3）主动式定位。主动式定位主要采用注入法，主要的注入法有S注入法、中性点注入法、交直流综合注入法等。优点是精度较高，缺点是存在一定的危险性且有时耗时；（4）智能定位。智能定位是最新发展起来的技术，主要方向就是通过SVM技术不断减小搜索范围，目前得到了较好的应用。

3 配电线路故障诊断系统

在线诊断原理如图1所示，其中配电线路故障诊断系统主要有：（1）故障检测。目前主要采用的是基于HHT的故障检测系统，HHT是时频分析的一种方法，其实现过程为对检测的信息进行局部特征时间尺度提取IMF，然后再对每一个已经提取了的IMF数值进行Hilbert变换，形成Hilbert谱；（2）故障分类。分类相比较为复杂，主要是对线路故障的多种情况进行识别，对识别后的结果分类为不同的故障，这样能够给电力操作人员提供依据。分类的可靠性对故障诊断系统来说是十分重要的，目前一种比较新的且效果较好的方法是HPL分类法，其实现原理主要是在对检测数据如零序电压、电流处理后的IMF数值构建新的故障特征向量，然后采用统计学分析法PCA，确定其特征向量以及累计方差贡献率，这样就能计算出主要构成成分，然后采用LS-SVM分类器，把主成分作为输入变量，对不同的故障特征进行分类，输出配电线路的故障种类；（3）故障定位。前面分析提到，高阻抗故障以及间歇性故障不易定位，传统的定位方法参考第二部分的详述。目前有一种利用零序瞬时功率方向定位故障的方法，其思路为通过零序瞬时功率的方向判断故障经过的线路，从而缩小定位范围，实践研究在高阻抗故障定位中具有较高的可靠性。

4 总结

配电线路大部分暴露在户外，容易出现线路故障，传统的离线配点线路故障的识别与诊断不易与电力操作人员更加详细的了解配电系统运行状况以及及时的排除故障。本文通过对配电线路运行情况的分析，研究配电线路主要的较难诊断的故障特点，对目前在线配电线路故障与诊断的定位方法进行总结，最后正对配电系统故障诊断系统进行研究，对系统不同环节最新研究情况进行分析。旨在能够有效的对配电线路进行安全管理。

参考文献

[1]彭家颖.配电线路在线故障识别与诊断方法分析[J].科技创新与应用，2015，（35）：200.

[2]刘利平.配电线路在线故障识别与诊断技术分析[J].科技创新与应用，2015，（6）：123.

（作者单位：潮州潮安供电局）