配电线路在线故障识别与诊断方法研究

常星河（国网吉林长春市九台区供电有限公司，吉林 长春 130500）

配电线路的运行质量直接影响了用户的用电质量，所以配电线路一旦发生故障，造成的损失将不可估量，甚至可能出现人员伤亡，而关于配电线路故障的识别与诊断方法，技术人员虽然已经进行了长期研究，但目前还没有一套完善的识别与诊断方法能被广泛适用。

1 配电线路在线故障识别方法

1.1 检测定位识别方式

检测定位识别方法可以检测并分析电力系统的运行参数，通过分析的结果确定配电线路发生故障的区域，这种识别方法准确性与及时性都比较强，然而在实际运行中，安装分支探测器较为困难，另外这种探测器也会增加配电线路的成本，安装分支探测器后，对探测器的维护与检修工作也会增加管理人员的工作量。

1.2 被动定位方法

被动定位法主要是包括应用区段查找法和阻抗法、行波法。区段查找法是利用应用配电网自动化设备检测配电线路的电气信息，在故障发生时，利用区段查找法快速查找故障区域，以此缩小了故障的搜索范围，提高了故障查找效率，使工作人员可以快速排除故障。阻抗法是利用路径阻抗、电路负荷及电源的影响判断故障区域，这种方法的成本较其它方法最低，行波法就是根据行波传输理论进行配电线路故障测距，这种方法准确性比较高，但检测时间却不能被保障[1]。

1.3 主动定位方式

主动定位法包括S注入法、中性点脉宽注入法和交直流综合注入法。S注入法先确定有故障发生，之后通过信号判断故障区域，因此其定位的精度比较高，但无法用于配电线路的在线定位；中性点脉宽注入法的安全性及可靠性较高；交直流综合注入法耗时最长，而且具有一定危险性。

1.4 智能定位方式

智能定位法接受故障的投诉信息，根据投诉信息推理出配电线路的故障区域，是一种将SVM与神经网络结合的方法，同时这种方法还能用于检测配电线路的在线故障。

2 配电线路在线故障诊断系统研究

2.1 在线监测与故障诊断

在线诊断技术的原理及程序为传感装置收集并处理被测对象的数据，诊断软件根据数据提出诊断决策，设备根据决策再对被测对象做出具体处理措施。这种诊断技术分四个工作程序：信号检测、特征抽取、状态识别和预报决策。

(1)信号检测：信号检测主要功能是测取故障的状态信号，状态信号是故障信息的唯一载体，也是诊断故障的唯一依据，所以及时、准确地获取检测对象状态信息尤为重要。信号检测的过程分为信号测取过程，信号调理过程和数据采集过程。信号测取过程利用探测装置获得被测对象参数的变换情况；信号调理过程的主要作用是变换和传输探测装置的信号；数据采集过长将连续的信号变为离散的信号。

(2)特征抽取：探测装置测得的被测对象信号往往包含很多噪声或多余的信息，这是因为被测对象的工作环境通常存在噪音或电磁干扰，诊断系统无法通过这种检测信号分析设备，所以要进行特征抽取，即将测得的信号进行去燥、放大或压缩、信号变换等处理，抽取出能真实反映故障状态的特征。

(3)状态识别：状态识别可以分析数据库中的故障案例，将案例设置为基准模式，将新故障中被特征抽取后的检测信号与基准模式比较，判断新故障的性质、类型、成因。

(4)预报决策：在分析检测信号之后，判断线路是否属于正常状态，如属于正常状态，则重复以上步骤继续检测，如属于异常状态，则分析故障情况与趋势，提出维修方案[2]。

2.2 配电线路的在线故障诊断系统

配电线路故障诊断的对象通常是某一等级或区域的电网，而目前电网诊断的研究多是针对事故发生后的分析与处理，其根据故障的信息，判断故障的原因与区段。目前常用的配电线路故障诊断方法多为针对单相接地和相间短路，但是配电线路还可能出现高阻故障及间歇性故障，而对这种故障特征的分析就较为困难，对于这类信号，技术人员可以利用时频分析的方法进行诊断，针对以上特点，本文在以下介绍一种新的信号处理方法——HHT。

(1)故障检测：前端采集系统收集配电线路的实时数据，包括线路的三相电压信息和三相电流信息。当线路出现故障时，HHT系统会对零序电压信号进行处理，计算零序电压的一阶IMF瞬时幅值和一个周波内幅值的采样值和，将采样值和与设定的阈值相比，如果采样值和大于阈值，则配电线路存在故障，系统则启动故障分类识别程序。

(2)故障分类：利用HHT方法处理故障后一个周期的零序电压信号和零序电流信号，求出它们的一二阶IMF瞬时幅值向量，作为故障特征向量，用PCA方法抽取故障向量中的主成分，作为LS-SVM的输入，以此判断故障为高阻故障或间歇性故障、低阻故障。因为不同的故障的主分量模式不同，所以用LSSVM确定故障类型。

(3)故障定位：故障定位指的是定位配电线路分支。这种诊断系统只定位线路故障的具体线路，无法判断故障距离，因此检测人员需要根据对系统指出的线路重点监测，并制定相应的处理措施。

3 结语

综上所述，配单线路的故障识别与诊断方法影响着电网的运行质量。由分析可知，配电线路在线故障识别方法包括检测定位识别方法、被动定位方法、主动定位方法以及智能定位方法，其中智能定位方法判断更快，定位更准确。HHT配电线路在线故障诊断方法通过故障检测、故障分类以及故障定位等程序，诊断故障更准确，用时更少，但其无法定位故障的准确位置，因此还需要相关人员进行进一步研究。

[1]翟进乾.配电线路在线故障识别与诊断方法研究[D].重庆大学,2012.

[2]黄永平.配电线路在线故障识别与诊断方法研究[J].科技与企业,2013,(21)：299.