单端辐射状配电网故障定位方法研究

单端辐射状配电网故障定位方法研究

刘博1刘谋海2胡婷2秦泽宇1徐慧婷2叶浏

(1、国网长沙供电公司长沙410010；2、国网湖南省电力公司供电服务中心长沙410010)

摘要：为解决配电网故障定位难题，在分析配电网行波传输路径基础上，根据单端辐射状配电网的结构特点，提出了一种无需波速与线路长度整定的故障行波定位方法，在配电网每条线路末端及变电站母线处安装行波采集装置；在每条线路上不同位置设置多个模拟故障点，依次试验测试或仿真测试每条线路首端到末端的各故障点产生的故障行波传输到线路首端与末端的时间差，构建基准行波时差数组，判别故障区段；计算故障点到故障区段首端距离占故障区段线路长度的比例，并根据各杆塔或电缆接头的位置确定故障点准确位置。

关键词：故障定位；配电网；传输路径；故障区段

1引言

随着电力系统的不断发展，传统人工查找故障位置的方法已经不能满足配电自动化的要求，故障查找准确率不高，不利于提高故障排查的效率。长时间的停电严重影响了人民的生产生活，给生产企业造成了巨大经济损失。此外，随着电力系统中有越来越多分布式电源的接入以及终端用户大型感性负载的投入使用，使得配电网线路结构越来越复杂，系统产生大量谐波，影响了传统定位方法的定位精度和可靠性，其弊端日益凸显。

现在一般通过检测母线的零序电压的大小来判别是否发生接地故障，若发生接地故障，采用人工逐一拉闸线路来判断哪一线路发生故障，该方法相比于人工巡线定位缩小了故障排查范围，有利于缩短停电时间，但是分合开关可能会使电力设备承受二次高电压冲击，破坏设备及电力线路的绝缘，引发其他故障，造成故障进一步扩大。

综上所述，通过人工巡线及分合闸的方法来判别故障线路、查找故障点，不利于提高智能配电网运行的安全性与可靠性。因此，提出了一种无需波速与线路长度整定的故障行波定位方法。无需故障行波波速和线路长度的整定，避免了波速和线路长度设定偏差对定位精度带来的影响，能够实现故障点的精确定位，故障定位结果不受线路弧垂的影响。

2故障定位方法

2.1故障行波定位原理

如图1所示的单端辐射状配电网，线路发生故障后，故障行波将沿着故障线路向两侧传播。如果在配电网中每条配电线路末端和母线处都安装一套行波采集装置，故障发生后，行波采集装置将迅速检测到故障信号，记录行波波头到达的时间。对于非故障线路，行波由该条配电线路首端传输到线路末端行波采集装置，因此，每条线路末端所记录的行波到达时刻与首端变电站行波到达时刻的差值与该线路首端发生故障时的差值有一一对应相等的关系；而对于故障线路，则不具备这一特征，故障线路首末端行波到达的时刻差与线路的故障点位置有关。因此，可以用这一时间差构成判据，实现单端辐射状配电网故障选线和定位。

图135kV配电网结构图

例如在图1中，在出线1中设置M个模拟故障点，可将出线1划分为M-1个区段，通过试验测试或仿真测试依次在出线1的首端到末端的M个模拟故障点产生的故障行波传输到该条线路首端与末端的时间差，假设模拟故障点m产生的行波传输到线路首端的时刻为t1m，行波到达线路末端的时刻为，则线路首末端的时间差

3故障点位置精确定位

实际电网中线路长度是各杆塔或电缆接头间的线段长度之和，因此，可根据故障区段各杆塔或电缆接头的具体位置和故障点到故障区段首端距离占故障区段线路长度的比例，确定最靠近故障点的杆塔或电缆接头位置，即可精确查找故障点。

假定线路j结构由多段架空线与电缆线组成，如图2所示。

则故障点与模拟故障点M4的距离占故障线段M4M5总长度的比例Y与线路长度与波速的无关。

4结语

该定位方法具有如下主要优点：

1)仅需每条线路末端和母线处行波采集装置记录故障行波到达的准确时间，方法实现简便；

2)利用故障点与故障区段首端的距离占故障区段线路长度的比例，实现故障点的精确定位，故障定位结果不受线路弧垂的影响。

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作者简介：

刘博(1985-)，男，硕士，研究方向为配电网故障选线与定位。