配电网故障定位方法研究分析杨世锋

配电网故障定位方法研究分析杨世锋

杨世锋

（身份证号码：44082519751026****广东电网有限责任公司湛江徐闻供电局广东湛江524100）

摘要：通过准确的配电网故障定位技术方法和设备系统，有效提高配电网系统运行可靠性和供电电能质量，缩短停电检修时间，提高电力企业电能供应服务水平和运营经济效益，具有非常重要的工程实际意义。

关键词：配电网；接地故障；定位方法；研究

1配电网故障定位现有方法

近年来，经过广大电力工作者的不懈努力与探索，配电网故障定位技术已经取得了一定的成果。根据不同的故障类型，配电网故障定位可以大体分为两种：一种是针对单相接地故障的定位与测距，另一种是针对非单相接地故障的定位与测距。单相接地故障是配电网中最常见的故障，针对该种故障进行故障定位与测距也是当今研究人员的一个研究热点和研究难点，由于受配电网特有的结构复杂、多分支、接地电流难以准确测定且故障定位受接地电阻影响较大等多种因素的影响，在单相接地故障定位与测距方面目前尚没有一种广泛适用的行之有效的方法。

由于国外的配电网大多采用中性点直接接地的方式，故而其故障定位的研究成果仅可对国内的故障定位研究起到参考作用。而按照配电网故障定位的概念，故障定位主要包括两个步骤：故障区段定位、故障距离精确测距，涉及单相接地故障时还包括故障选线。近年来，针对故障区段定位和单相接地故障选线已经取得了巨大进展，成果显著。但是对故障精确测距这一方向仍然有很多问题尚待解决，尤其是针对配电网短路故障，分支多、用户多、结构复杂等特点使得精确测距比输电网要困难许多，还有待进一步研究。

目前，按照不同的分类依据，配电网有不同种类的故障定位方法。根据所利用信号方式的不同，配电网故障定位方法又可以分为主动式定位法和被动式定位法，主动式定位法是指利用注入信号向故障线路施加一个可循迹的激励源，通过探寻信号踪迹来判定故障位置，而被动式定位法是指利用故障前后电力网络产生的大量电气量信息，通过一定的分析计算，推导出故障距离公式；按照测量端数量的不同，可分为单端法、双端法和多端法；按照测量时线路是否带电，配电网故障定位又可分为在线定位方法和离线定位方法；按照实现原理的不同，配电网故障定位方法可以分为阻抗法、行波法和信号注入法。

随着配电网复杂性的延伸，对复杂故障定位的研究也在不断深入。在故障定位时使用两种不同原理的方法可以弥补单独使用一种方法带来的缺点，改善故障定位的准确性在利用配电网自动化系统与技术进行故障区段定位的基础上，针对配电网短路故障探索选用合理的测距方法进行精确测距，是一个值得研究的课题。

2故障定位方法分述

2.1中电阻法

由理论可知故障电流仅仅在故障线路故障相和系统母线之间流通。因此可以在故障系统中性点加入一定值的电阻。首先检测流过该电阻的故障电流，通过计算便可以实现故障点的定位。该方法的缺点是要专门设计中性点电阻，其设计比较麻烦，增加故障定位成本。由于配电网的电压比较高，人为增加的电阻增大了系统的故障电流，增大了解决系统绝缘问题的难题，并且故障电流大了之后也会对通讯系统造成干扰。

2.2端口故障诊断法

该方法适合用于较大配电网系统故障的定位，缺点是定位不精确，当故障点在分支线路上时该定位方法失效，而且需要测量线路两侧同一时刻电压电流值，给故障定位带来困难，因此没有多大的实用性。

2.3信号注入法

由于故障电流仅在故障线路故障相中流通，因此可以在故障线路首端注入特定频率、特定大小的电流信号，通过检测该注入信号的流通情况就可以判断出故障点。信号注入就是在此理论指导下提出的。其优点是受消弧线圈以及负载的影响很小，可以忽略不计。该方法不要求装设电流互感器CT（CurrentTransformer），非常适用于线路上只安装了两相CT的系统。其缺点是电压互感器的容量以及接地电阻的大小会对注入信号强度产生影响，甚至会削弱注入信号使其检测不出来，从而使定位方法失效。信号注入法主要有交流信号注入、S信号注入、直流信号注入、脉冲信号注入4种。S信号注入是由山东大学电力工程学院桑在中教授在1993提出的。在此理论指导下研制出TY型接地选线和定位装置在国内的电力系统中得到一些试用。有学者在此基础上，又提出了“直流开路，交流寻踪”的离线故障定位新方法。

2.3.1交流定位方法

在线路首端A注入100mA、60Hz的交流信号。其定位原理如图1所示，首先确定故障分支，在分支点B处检测BE、BD分支，在BE处检测不到信号或者信号很小，说明这条支路没有注入信号通过，为非故障分支；而BD支路有信号，则可确定故障分支为BD支路；接着在分支点C处检测CD分支，发现CD中也没有电流，而且C点电流非常小，至此可以确定BC支路为故障支路。最后确定故障点，用交流信号探测器沿BC支路寻找故障点，故障点前的电流远远大于故障点后的信号，发生突变的点即为故障点。其缺点是受分布电容和接地电阻的影响比较大。

2.3.2直流信号注入法

直流信号注入法定位原理如图2所示。其优点是在中途没有衰减；可以解决分支众多和长短分支的问题；分布电容对直流相当于开路，接地电阻相当于通路，因此不受二者的影响。

直流信号注入法的缺点是需要人工手持信号探测器沿干线爬杆找故障点，定位慢、效率低，不适应配电网自动化发展的需要。

2.4加信传递函数法

首先建立分布参数模型并在首端加方波激励信号。然后测量时域电压以及电流值，经波频分析后得到频域传递函数，分析传递函数所包含的故障信息如频率f、φ相位等波形特征便可实现故障定位。传递函数法不受负载参数变化的影响，但是当故障只是线模分量的相间短路故障时，该定位方法失效。

3结束语

迄今为止，输电网故障定位技术已经发展得相当成熟，相关技术成果也已经广泛应用于实践当中。但是配电网不同于输电网，它的拓扑结构复杂，节点和支路都很多，而且广泛分布于城乡之间并直接连通用电客户，测量条件差、获取故障信息难度大，这些特点给故障后精确定位故障点带来了不小的困难，把输电网故障定位方法原封不动地运用于配电网显然是不合适的。

参考文献：

[1]芦兴，王瑞闯.配电网故障定位方法研究[J].电网与清洁能源，2013，29（7）：26-30.

[2]郝明.配电网故障定位方法研究[J].科技与企业，2012（7）：151.

[3]马相东.基于小波变换的配电网故障定位方法改进研究[J].冶金自动化，2016，40（1）：24-28.