配电网线路接地故障定位装置研究与应用徐雪涛

发表时间:2020/5/12   来源:《中国电业》2020年2期   作者:徐雪涛
[导读] 故障定位是配网自动化系统的主要功能之一
        摘要:故障定位是配网自动化系统的主要功能之一,只有对故障发生的位置进行精准的锁定,才能够尽可能的减少发现故障以及处理故障的时间,提升配网自动化系统的运行稳定性。另外,经消弧线圈接地故障以及中性点不接地故障等的发生,都很难明确故障发生原因,与之对应的,配网自动化系统中的电流接地故障的具体位置也很难确定。此时,只有采取有效的定位方法,才能够提升配网自动化系统的运行稳定性。
        关键词:配电网线路;接地故障;定位装置;应用
        1现阶段配电网故障定位方法概述
        对目前配电网故障定位方法的梳理,有助于技术人员明确相关技术定位以及技术特点,在思维层面形成正确认知,确保相关定位工作的有序进行。现阶段在相关技术的支持下,配电网单相接地故障定位方法较为多元,较好地适应了不同场景下,配电网络故障检修工作的相关要求。但是受到多种因素的影响,配电网单相接地故障定位方法在使用环节存在着一定的问题,出现定位不准、定位周期过长等情况,如果没有采取有效措施,进行妥善解决,将会大大制约配电网单相接地故障应对效能,对于现阶段区域电力资源调配以及线路管控等工作的开展带来极为不利的影响。例如较为成熟的阻抗法、注入法、区段查找法、智能法等,上述故障定位方法在相关技术框架下,通过系统化的操作,实现配电网单相接地故障的准确定位,为检修人员进行设备维修提供了极大的便利。
        2配网自动化系统小电流接地故障定位的难点
        2.1小电流接地故障的信号偏弱
        配网线路的负荷电流大小在150A-300A之间,如果严格按照相关要求进行配网线路的设计与架设,一旦发生中性点不接地系统出现故障,其故障部位的电流就会被缩小到10A以下。由于二者之间的负荷电流相差太大,工作人员在进行电流数据采集的时候,必须要持之以严谨、细致、全面的态度,才能够尽可能的提升数据采集的精确性以及有效性。而小路线圈接地系统的故障,由于受到补偿功能的影响,其故障部位的电流无限接近于0,故障位置的发现难度以及处理难度更大。
        2.2小电流接地故障状态不稳定
        单向接地故障既是一种间接性接地故障,又是一种弧光接地故障。但是无论是间接性接地故障,还是弧光接地故障,其稳定性都得不到保证,所以故障部位的电流稳定性也得不到可靠的保证。而这就会影响检测设备对故障信号的精准捕捉,影响故障部位的精准确定。一旦故障部位得不到确定,就无法高效的进行故障处理。
        2.3消弧线圈负面影响过大
        一旦消弧线圈接地系统产生单相接地故障,就会容易产生零序故障,出现零序的挂账电流。同时再加上补偿作用,消弧线圈就会不受控制的出现感性电流,使整个消弧线圈接地系统陷入过补偿状态中。在这种情况下,变电站母线的挂账零序电流就会受到破坏,整体故障的处理效率就会降低。
        3配电网单相接地故障定位基本方法
        3.1阻抗法在故障定位中的应用
        阻抗法成本较低,在实际操作环节,工作人员可以对配电线路故障发生时电路内的电压、电流数据进行收集,评估线路阻抗,并在此基础上,结合阻抗的大小与线路长短之间的关系,进而来预估单相接地故障发生的大概位置。这种故障定位方法较为适用于配电线路结构相对简单的线路,考虑到实际的使用场景,在阻抗法应用的过程中,工作人员应当着眼于实际,以科学性原则、实用性原则为先导,扎实做好相应的技术应用工作,确保故障的准确定位。例如在实际定位环节,可以通过使用辅助测距的方式,来提升测量的准确性。
        3.2注入法在故障定位中的应用
        注入法通过向配电网络故障区域注入特殊频率的信号,借助相关设备对信号进行释放以及回收,以此来判定故障发生位置,实现定位。现阶段主要包括S注入法、端口故障诊断法以及加信传递函数法等注入故障定位机制。三种不同的注入方式,适应了不同场景下,单相接地故障点定位工作的开展需求。

具体来看,注入信号可以划分为直流信号以及交流信号两种,交流注入法主要用于地面检测,其操作简单,但是在高阻接的环境下,大部分电流信号会通过地面留下对地电容,从而导致工作信号回收不及时、不彻底,影响最终故障定位结果的准确性。直流注入法在很大程度上减少了配电网络线路分布对于电容以及接地电阻的影响,并且在检测过程中,直流信号不会出现衰减的情况,定位效果极为明显,但是直流注入法的操作流程较为繁琐,通常情况下,需要验电以及登杆测量,工作难度较大。
        3.3区段查找法在故障定位中的应用
        区段查找法主要依托于配电网自动化设备,完成对配电网络各个区间电气量的判定,并依据判定结果,在短时间内快速作出反应,进行故障区域的隔离。与其它故障定位相对比,区段查找法实现了故障的快速定位以及评估,但是必须清楚地认识到这种故障定位方法其定位精度仍旧不高,只能满足简单配电网络单相接地故障定位需求。在实际的定位环节,技术人员充分利用线路故障信息,将故障信息借助于通信网络,传输到SCADA系统之中,尤其作为平台,完成对故障的快速定位以及初步处理,为后续故障检修创造了便利条件。
        3.4移动小电流接地故障的定位方法
        在对移动小电流接地故障进行定位的时候,要优先使用配管广域测量方法。即对2台具备同步测量功能的电流装置进行设置,使电流装置就可以正常采集电流信号,然后利用CSD网络将电流信号向线路领序列电流测量段进行传输,确保不同时间段的测量段电流位置信息可以被正常的采集并记录。然后再利用比对的方式获得故障区间的相对数值。这样,故障的发生位置也就得到了确定。在此过程中,需要注意2台电流装置的安装位置,一台安装在变电站,用于采集变电站母线零序电压信息;另一台安装在输电线沿线上,用于采集电流信号。因为每一台电流装置上都有CPS微信系统,所以可以高质量的完成信号的有效采集,并保证信号的实时统计,保证同一时段内GPS相位的实时记录。
        3.5固定小电流接地故障的定位方法
        在对固定小电流接地故障进行定位的时候,可以使用与移动小电流接地故障的定位方法相似的方法。即同样设置2台电流装置,一台安装在变电站,另一台安装在输电线沿线。除此之外,还需要在线路上设置一定数量的测量点,确保故障定位功能的发挥。然后还要引进GPS卫星定位系统,确保如实记录这些测量点上的秒脉冲信号。然后再在FFT的辅助下计算电压和电流信号在GPS系统中的相位。另外,还需要构建信息服务端,通过服务端分化处理,结合分化例数计算故障区间。
        3.6智能法在故障定位中的应用
        智能法将专家系统、模糊理论、遗传算法、人工神经网络等智能机制引入到故障定位之中,在现代化技术手段的支持下,实现故障发生位置的准确定位。例如作为最为成熟的智能法,专家系统通过计算机技术将专家理论以及实践经验融合,并通过逻辑算法,在已有故障信息的基础上,判定发生位置,给出一定的故障应对建议,为实际10kV配电网络单相接地故障的快速高效应对奠定了坚实基础,确保了故障处理的有效性。随着技术的不断发展,模糊理论、遗传算法等工作日益成熟,通过完整的推理效能,形成一种智能化的故障定位以及处理机制,在实现故障精确定位的基础上,初步形成单相接地故障处理方案,为工作人员开展检修工作提供必要的参考,确保了检修工作的有效性。
        结论
        故障定位方法在配电网络单相接地故障检修环节的应用,有效明确单相接地故障的发生机理,在现有的技术框架下,全面梳理配电网络单相接地故障定位的基本方法,在一定程度上适应了现阶段中性点接地故障处理需求,大大缩短故障检修周期,减少停电时间,降低了整体损失。
        参考文献
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