配网自动化故障定位问题的研究及应用论文_张明

摘要：为准确定位配网故障，减少故障检修的时间，保证故障检修效果达到配网自动化建设的需求，需要科学分析配网自动化故障定位问题，探究配网自动化技术的应用情况，以分析问题和定位技术为研究思路，总结保证配电网系统稳定运行的方法。

关键词：配网自动化；故障定位；问题

引言：

我国电力市场与经济建设发展的重要产物是配电自动化，长时间以来我国都对配电网建设缺乏有效的重视，建设资金不足，设备功能滞后，事故发生率高，这些都影响了人们的正常生活，所以要系统分析配电网自动化故障定位问题，并借助有关技术合理解决故障。

一、配网自动化故障定位技术概述

配网技术是组成电力系统的重要内容，而配网自动化技术的应用前提是网架和其他有关技术，重点围绕配电自动化系统实现。在对配电系统的状态进行监督时，可以选择不同的通信监督模式，有效结合主站和子站运行配电系统，科学管理配电系统。通常将配电故障划分为两种，一种是暂态故障，另一种是永久化故障。在判断配网自动化故障定位技术的状态时，应全面分析故障原因，从而保证配网运行的稳定性。

二、配网自动化故障定位技术的问题

（一）配网线路发展不均衡

社会程式化发展加快，对配网自动化的要求更高。我国目前电网缺乏合理规划，大部分地区的电网规划存在着问题，配网线路少，无法均匀分布负荷，在复杂多变的环境内运行，这些都直接降低了配线网路的稳定性。由于前期电网智能化发展水平低，限制了配网线路的自动化程度，导致配网自愈的发展形势严峻。沿海地区配网的发展很快，部分配网电路已具备自愈功能，而偏远地区线路的自动化发展尚处于初级阶段，由此出现了配网自动化发展失衡的问题。

（二）山区配网线路长，故障频发

山区配网线路大部分是架空线路，很多都在山上架设线路，同时容易遇雷击，进而出现线路跳闸问题；这部分地区由于地形与用户负荷的限制，相应延长了配网线路的长度，增加了跳闸故障的查找难度，复电时间较长，故配网自动化隔离操作具有较大的意义。科学应用配网自动化技术，使配网线路实现自愈。

（三）电网运行设备老化

我国人口众多，城市化水平较高。电力资源市场飞快发展的同时，人们也增加了用电需求，由于电源布点较小，故电网运行需使用大量设备，这样便增加了损耗，加快了设备老化，降低了自动化水平。

人们虽然对配电的自动化要求不断提高，但只有极少数专业人士关注配网技术和自动化系统，其未引起社会群体的高度重视，造成政府的投入与人们的自动化需求不匹配。配网自动化故障定位技术发展滞后，造成无法及时更新设备。加之电气设备生产时间早、设备应用时间长、电气设备绝缘性能降低，设备表面产生不实连接点，丝扣脱出，损坏了绝缘保护层，电气设备运行中散发异味，这些都表明电网设备发生了老化问题。

三、配电网自动化故障定位技术及应用

（一）基于DTU的接地故障检测与定位

经分析可知，当配电网的某一分支线出现故障，对环网单元来讲，出现了等同于变电站故障。所以，根据这个现象，在某个环网单元内锁定单相接地故障。在环网单元内配置DTU，对环网单元的全部线路信息科学采集，如此有效定位了单相接地故障。

如图1所示，环网单元1和环网单元2全部都是“1进4出”，环网柜包括5条线路，分别配置1台DTU，对线路上的交流量与开关量信息进行采集。可以对DTU的单相接地故障实现定位和检测。

图 1配电网单相接地故障定位

（二）线路属性判断

配电网线路出现了转供负荷的现象，不同的时段可能产生不同的方向，但是，可以结合功率方向对线路到底是电源进线，还是负荷出线进行明确。

线路的正方向：母线流向线路为线路功率方向，反方向为：线路流向母线为线路的功率方向。当各线路运行正常时，对各线路的功率方向科学判断，当符合正方向判据要求时，延长5s判断该线路为“负荷出线”，反之，判断该线路为“电源进线”。

（三）启动判据

当环网单元内母线零序电压超过18V时，同时任一线路的零序电流超过启动定值，启动单相接地故障定位逻辑，该定值单位即变电站10kv出线，整定值与变电站出现保护的零序过流保护相同。

上式的含义，启动电流定值小于或等于本线路接地产生的故障电流，同时大于该线路非接地的零序电流。一条线路上的全部环网单元都可以对启动定值实施整定。

（四）单相接地故障检测与定位

当符合启动要求时，DTU由此对环网单元内的所有线路的零序电流大小实现排序，并将结果上报。其中，F1发生故障时的排序结果为：

DTU对各线路的零序电流排序，根据线路的属性，定位单相接地故障。当线路上产生最大的故障电流即为“电源进线”时，判断为母线接地故障，当线路产生最大的故障电流即为“负荷出线”时，判断为线路接地故障。之后DTU就地显示故障判断结果，并向主站传送。

如图1所示，当F1出现单相接地故障以后，Io1.3线路产生最大的零序电流，同时Io1.3即为负荷出线，而DTU显示为线路单相接地。当F2发生故障以后，则Io1.1出现最大的零序电流，即电源进线，在DTU显示为母线单相接地。

（五）中性点消弧线圈接地故障

1.中性点经消弧线圈地的故障

中性点经消弧线圈接地系统，由于消弧线圈发挥了补偿作用，当系统出现单相接地故障时，产生很小的零序电流，极有可能导致“启动判据”无法达到要求，所以，检测中性点经消弧线圈接地系统的接地检测需要寻找新的方法。

研究可知，中性点经消弧线圈接地系统出线单相接地故障时，虽然零序电流稳态量极小，但出线接地故障的瞬间，各个线路的零序电流的首半波波形达到：故障线路上暂态零序电流和零序电压的首半波形成反向相位，非故障线路上暂态零序电流等同于零序电压的首半波相位。所以，结合中性点经消弧线圈接地系统利用法暂态判断，DTU对各线路零序电流的首半波相位实施检测，并对比零序电压的首半波相位，明确故障线路。

2.单相接地故障检测与定位

图1中F1出现单相接地故障时，DTU判断出：Io1.1与Io1.3零序电流首半波相位与零序电压相位相反，而其他线路基本相同，则判定Io1.1与Io1.3为故障线路。

中性点经消弧线圈接地系统的故障定位不同于不接地系统的故障定位。当DTU发现环网单元不只有电源进线接地故障，还有负荷出线接地故障时，进一步了解到线路的接地故障；当环网单元仅存在电源进线的接地故障时，判断为母线接地。

3.接地故障综合检测

中性点不接地系统出现单相接地故障时，利用零序稳态量启动，整体对比各线路的零序电流幅值，之后根据线路属性，定位故障位置。而中性点不接地系统出现单相接地故障时，与首半波相位对比，之后根据线路属性，找出故障发生的位置。

结束语：

综合分析，不管应用哪一种配网自动化故障定位技术，只要可以有效降低故障的发生率甚至避免发生故障，就能大规模的推广应用。科学技术的飞快发展，未来还会出现大量高级的技术，不只提高了人员的工作水平，还保证了正常用电，使设备稳定运行。

参考文献：

[1]马锋.配网自动化系统小电流接地故障定位方法[J].现代科学仪器，2018（2）：89.

[2]李俊宜.配网自动化系统中线路故障快速定位方法分析[J].机电信息，2019（30）：22-23.

[3]陈彦雄.配网自动化系统中接地故障区段定位方法[J].机电工程技术，2018（6）：151-153.

论文作者:张明

论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期

论文发表时间:2020/4/7

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