基于磁场检测的配电网单相接地故障选线及定位研究

郑丽榕,陈少凡,林义显

（国网福建福鼎市供电有限公司,福建 宁德 355200）

1 引言

随着我国经济的繁荣发展，城市用电量增加，配电网络的质量在此时也就显得尤为重要。对于配电线路故障的检测和排除考验着我国的技术研发与工作人员。传统的故障检测方式有着诸多的弊端，已经难以跟上配电网络系统的进步。在此情况下，基于磁场检测的配电网单相接地故障选线及定位开始崭露头角。

2 配电网单相接地故障分析

配电网络系统中的变压器或者发电机的中性点就是整个系统的中性点，我国现行的配电网络中性点主要采取非直接接地的方式，共有三种方式，为不接地、经过消弧线圈接地和高阻抗的接地方式。因为故障电流比较小，也称为小电流接地方式。

配电网运行中最为常见和主要的故障形式就是单相接地故障。如果单相接地故障发生在线路比较长的系统中，能量容易堆积致使线路中电压升高，对配电网的电容、电感也会造成影响，配电网的安全运行受到极大的威胁。

3 配电网架空线路下方的磁场性质分析

（1）配电网线路周围的三维磁场。众所周知，电与磁一直共存，有电场的地方就会有磁场的存在。随着社会发展对电力的需求，许多新兴的技术被应用在配电网络系统中，与此同时磁场检测技术的研究、发展的应用也就成为的配电网系统完善的基础。

根据电磁场理论，当配电系统的架空电路中有电流时，线路周围会产生磁场。当线路发生故障的时候，这个磁场的大小和方向便反映了线路此时的运行状态。所以配电网线路周围存在的三维磁场对我们处理配电网线路故障必然会有很大的帮助。

（2）配电网线路周围磁场的检测。对配电网线路周围的磁场进行检测，根据磁场的方向和大小的变化，就可以完成对配电网单向故障的选线和定位。由电磁场的基本理论我们可以知道，线路周围存在的三维磁场会随着线路电流的改变而发生变化，也就是说电场的变化可以完全被磁场的变化反映出来。

首先对架空线路的磁场进行分析，具体可分为如下几个简单模型，单根直导线，无限长直导线，忽略地磁场的影响，将磁场近似为准静态场，把三维磁场简化为二维磁场。再对输电线路的工频磁场进行计算，就完成的配电线路的磁场检测工作。

（3）磁场检测法的优势。第一，磁场检测法具有可靠性，能够准确的选出发生故障的线路并且定位到发生故障的线路点，还能分辨并且排除掉伪故障点，磁场检测用于分析的有效数据比较多，通过对幅度值和相位的两方面判据很大程度提高了磁场检测法的准确性。第二，磁场检测法具有灵敏性，当配电网络发生故障或者是有不正常的运行，磁场检测法能首先对线路进行保护，再判断是否发生故障和故障发生的线路点。第三，磁场检测法具有很强的精确度，将线路故障点定位再尽可能小的范围，极大地减少了工作人员排查故障的时间，为维修争取到了珍贵的时间，对整个配电网络的运行都有着重大的意义。第四，磁场检测法具有经济性，传统的线路故障定位方法需要线路通道和时间的同步实施，该方法的投资量比较大，经济适用性比较低，而磁场检测法只需要测量配电线路的两端电流和电压，由于是非直接接触的测量方法，对设备的硬件要求也不是很高。第五，磁场检测法具有适用性，磁场检测法的故障定位不会受到线路长度、阻抗过度和电流、电压互感的影响，所以同时适用于较长线路和较短线路的故障选线和故障定位。

4 配电网单向接地故障选线以及定位研究

（1）故障选线与故障定位。即使是在当下科技高速发展的时代，配电系统线路故障的选线和定位一直是困扰电力系统技术工作人员的一个首要难题。

（2）实例分析——LRXC-II配电线路智能故障定位系统。基于磁场检测的配电网单相接地故障选线及定位研究，市场上已经有了不少这方面的产品。下面我们将对其中一个较为典型的产品进行实例分析。

1）LRXC-II配电线路智能故障定位系统的产品定位。LRXC-II配电线路智能故障定位系统是一种实用型的配电自动化系统，能够实现配电线路故障的辨识和准确定位。LRXC-II配电线路智能故障定位系统既可以作为配电网络中的一个独立的系统，也可以作为复杂配电网络系统中的一个子系统，一个有机组成部分。LRXC-II配电线路智能故障定位系统也是配电系统自动化建设的起点。

2）LRXC-II配电线路智能故障定位系统的技术关键。LRXC-II配电线路智能故障定位系统的技术优势有如下三点。第一，迅速准确定位故障线点；第二，可以在野外条件下长期稳定地工作；第三，安装方便。

LRXC-II配电线路智能故障定位系统采用了专门的接地故障指示器，通过对A、B、C三相线路合成电场的测量实现了对架空线路零序电压信号的直接检测，为接地故障的准确定位奠定了基础。检测完成后，接地故障指示器会将检测结果和故障的特征量上传至接地故障定位管理主站。

5 结束语

配电网线路在城市和国家的建设中起到越来越重要的作用，对其故障的检测和排除也是尤为重要的。基于磁场检测的配电网单相接地故障选线及定位是当代配电网络建设中极为重视的技术发展方向，磁场检测配电网单相接地故障选线及定位拥有着比传统线路检测方式更加方便快捷准确的优点，值得我们将这个技术发展完善并全面投入使用。

[1]王亚彩.基于磁场检测的配电网单相接地故障选线及定位研究[D].河南理工大学,2016.

[2]吴乐鹏.配电网单相接地故障选线与定位方法的研究[D].湖南大学,2012.