配电线路单相断线故障检测技术分析安军峰

配电线路单相断线故障检测技术分析安军峰

安军峰左魁生孙继军刘大伟

国网河南省电力公司郑州供电公司河南郑州450000

摘要：随着社会政治经济的发展，人们对用电的要求越来越高。电网运行中最重要的组成部分就是配电线路，配电线路在配送电能时难免会出现一些断线故障，任何不当的操作以及外界的损坏都会使配电线路出现故障，造成停电等不良后果。所以，对于配电线路的故障检测是非常有必要的，故障检测可以及时的发现配电过程中出现的问题，并及时解决这些问题，保证配电线路的正常运行。

关键词：配电线路；断线故障；希尔伯特-变换

配电网作为电力网中的最末端，它直接和用户相连接。因此，用户对用电的要求会通过配电网直接的反映出来，如果配电线路出现断线故障也会直接给用户带来不必要的麻烦，比如断电等。这就要求工作人员对配电线路中的断线故障进行检测和分析，以确保配电线路安全畅通，保证用户在用电时不出现一些不必要的故障。

1、传统的配电线路单相断线故障分析

配电线路中发生的故障一般只有两种，分别是横向不对称故障和纵向不对称故障。如果配电线路中的某一馈线发生了断线故障，但是由于母线侧相电压和相电流变化特征不太明显，导致故障不能轻易被发现，但已经出现故障的配线电路依然在运行，这将给用户带来很大的不良影响。因此，必须尽快消除故障，让配电线路安全稳定的运行。

1.1、单相断线不接地故障简述

单相断线故障是在馈电线路发生了单相断线不接地故障的时候，母线侧相电压和相电流变化特征明显，故障就不易被发现，馈线电路长时间的故障运行给用户带来了不利影响。单项断流故障虽然是小电流接地系统中比较常见的故障类型，但却极其不易被发现，一般都是用户直接反映给电监察，然后由调控部门发现并解决。

1.2、单相断电加电源侧接地故障简述

当发生单相断电故障时，已经断开的导线如果掉在地上就会造成断线接地故障。由于断开导线落地时的位置不相同，该故障就分为电源侧接地和负荷侧接地两种。

1.3、单相断电加负荷侧接地故障简述

当电源侧故障的序电流为零，正、负序电流的大小相等、方向相反时，就发生了负荷侧接地单相断线故障。序电流的变化大小和负荷性质也是有极大的关系的，随着正序电流的减少，负序电流就会增大。当发生故障以后，断电相电流就变为零。；零序电压大小和接地电压以及负荷性质是有关的。

2、关于希尔伯特-黄变换配电线路单相断线故障选线

传统的配电线路发生了单相断线故障的时候，负序电流会有比较明显的变化，它的比值将会比出现故障之前大好几倍，这样一来就能够与非故障电流有明显区分。非基频暂态信号被包含于负序电流信号中，它的故障也是一个不平稳很随机的过程，这就要利用希尔伯特-黄变换来处理。

2.1、关于负序电流单相断电故障保护的依据

配电网的负荷类型一般分为动力负荷、非动力负荷和综合性负荷。当发生单相断线故障时，负序电流的变化量就会大于或者等于它的正序电流变化量。故障线路也是对发生故障以后的负序电流变化量进行一系列分析比较得出来的，发生故障后负序电流虽然有很大的变化，但是它的变化量都是倍数关系，这就导致灵敏度会下降。不利于故障的解决。

2.2、关于希尔伯特-黄变换断线保护

在配电网发生单相断线故障的时候，这些故障信号中就会存在一系列的非基频暂态信号，这些信号中又有很多的扰动信息以及非周期分量，当然这些故障暂态信息也是会发生变化的，比如会受到故障发生时间、发生位置和系统的运行方式等因素影响。所以这就需要工作人员全面的分析问题，解决故障。希尔伯特-黄变换在处理故障时优越性极强，还具有适应性和快速性。所以希尔伯特-黄变换很适合解决单相断线故障产生的暂态突变信号。在配电线路发生单相断线时，一项断开导致系统的网络结构发生了改变，系统的三项对称性也受到了破坏，这就会使负序电流在瞬间增大，负序电流发生变化后就包含了很多非基频暂态信号。这就要运用希尔伯特-黄变换算法对故障放大然后进行处理。

3、关于分布式电源的配电线路单相断线故障选线

在配电网中接入分布式电源，传统的配电网就发生了变化，变成了多电源网络结构。在系统处于正常运行的情况下，对负荷的供电是由系统电源和分布式电源一起完成的。因为潮流流动的方向不是单一的，而是多向的，这就会引起原来的配电网节点电压产生变化，处在配电网中的各个支路电流也会受到负荷发布和分布式电流共同发生的作用而变的不稳定。当故障发生以后，保护安装出的电流电压大小会受到分布式电流的影响，这样一来原本判定故障的方式就不再适用，所以分布式电源的配电线路单相断线故障选线是非常必要的。

3.1、分布式电源类型

分布式电源是一种发电的措施，专门指功率在几十千瓦到几十兆瓦之间具有模块化的、靠近负荷发布的发电措施。分布式电源是多种多样的，它的分类方法也是多样的，最常见的就是按能源类型进行分类。将分布式电源分为太阳能光伏发电、风能发电、生物智能发电、潮汐能发电、微型燃气轮机、燃料电池等。

3.2、分布式电源的接入方式

分布式电源的运行方式有两种，分别是孤岛运行以及并网运行。孤岛运行不与电网运行共同进行，它是独立的，而且是由于系统发生故障才能引起的短暂运行。并网运行考虑更多的是运行之后的影响。分布式电源的接入方式有两种，分别是DG通过配电网母线输入和DG通过馈线输入。DG通过配电网母线输入相联的电网是高电压等级，DG通过馈线输入相联的电网是容量较小的低等级电压。

3.4、关于负序电流单相断线保护依据

配电网在实际的运行过程中都带有综合性负荷，当输出电流和控制策略有关系时，说明分布式电源的容量大小是确定的，分布式电源的接入位置也是确定的。由于有负序分量的存在，系统就会变成三相不对称系统，分布式电流所输出去的有、无功功率也会产生二倍频波动，这就会使双闭环控制电压所输出的电流指令以两倍的工频开始震荡。在故障发生时，分布式电源所输出的有、无功功率振荡会使相电流和序电流也发生相应的振荡，还要比发生故障前的幅值增大很多倍，但是因为相电流和序电流在发生故障前就已经存有一定的数值，但是负序电流在发生故障前数值基本为零，所以负序电流的变化值更大一些，负序电流就义不容辞的成为单相断线保护的依据。

结束语

随着人们对用电质量要求的不断提高，断线故障也越来越成为电力工作者重视的对象。如果配电网发生故障，而故障又很难被明显及时的发现，这就会给用户带来很多不利影响，电网在出现故障的情况下依然运行，除了用户不满意外，配电网的可靠性也受到了影响。所以，保护电网线路安全是每一个电力工作者的职责所在，故障检测一定要及时进行，检测技术也要及时提高，确保电力系统能够安全稳定的运行。

参考文献

[1]胡成志.分布式电源接入系统的研究[D].重庆重庆大学,2005.

[2]李斌,张慧颖段志田林蒙逆变型电源控制策略对其故障暂态的影响分析[J].电力系统及其自动化学报,2014,(12):1-7.

[3]孙景钌,李永丽,李盛伟,含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护[J].电力系统自动化,2009,33(14):71-76.