配电网线路单相接地故障定位装置研究

冯勇兵

摘 要 在现代社会中，若社会生产与生活用电中出现断电现象，会直接危害是造成经济损失，这种现象反映的问题之一，就是在配电网线路中出现了单相接地故障问题。本次研究先对故障风险进行评估，然后比较当前单相接地故障定位方法的比较优势;在其适用性不足的情况下，提出一些较有针对性的研究路径与方法。

关键词 配电网;单相接地;故障定位;装置

进入21世纪之后，全球均面临着能源危机。在这种威胁人类持续生存的构成条件下，各国均大力发展各类能源，其中电力能源的研究相对集中，其应用范围相对普遍。以中国为例，经过几十年的电力大发展与基础建设经验积累，以及在电力技术研究中的大量资源投入，结合自身国情的发展，构建了一个以全球能源供给为框架的全球电网系统，虽然在初步实践阶段，但从整体的趋势观察，其对未来的影响将会呈现出广阔而深远的特征。

1单相接地故障的风险评估

首先，当故障发生时，配电网会继续运行，随着时间增加，其中的风险之一就是烧毁电压互感器，或者产生异常谐振过电压，结果就会导致变电设备的损害。其次，当故障导致的设备损坏较大，或者情节严重时，配电网会在其相关区域范围内受到波动，严重者可诱发电力事故。第三，当单相接地故障发生后，伴随有改接地配电线路未停运的情况，会给检修主体或进入故障范围内的动物等造成触电事故。除此之外，会因检修与断电处理等影响电力供给的常态化，造成供电的可靠性受其负面影响;同时供电量因修理时间差而相应减少。所以，配电网线路单相接地故障风险较大，需要故障定位装置加以解决[1]。

2单相接地故障定位方法比较分析

以故障定位问题为切入点，结合故障定位的工作原理，可以将当前的配电网线路单相接地故障的主要定位方法，划分行波定位法、故障指示器显示法、S注入法等。

以行波定位法为例，决定它发挥作用的要素在于捕捉故障点行波波头反射。其工作原理重点在于记录一端或两端行波到达线路所用时间，并在时间要素与波速要素之间的联系中，根据距离计算并定位故障。与比较优势相比，它的不足在于应用过程中的“畸变或衰减”，其结果就是增加识别难度;因此，其应用范围较为狭窄，不适用于多分支配电网单相接地故障定位。以S注入法为例，主要是以配电网母线为对象，凭借电压互感器这个媒介，注入交流电流，再利用专用信号探测的方法，借助电流探测器，实现对故障线路与位置坐标的定位。S注入法的工作原理簡单，可以使线路电容影响降到最低程度，甚至趋近于0。美中不足的是，若存在高电阻接地，则会出现超出其适用范围的现象，其中的原因来自于配电网电容分流作用;比如，在某分支中，两条分支电流信号若出现相同，或者差异趋近的情况，那么，在辨识度与方向断定方面，该方法就会受到严重影响。以故障指标器法为例，它的工作是以故障电流检测为主，重点抓取故障发生、区段、分支，然后进行定位;适用于短路故障，在接地故障与高阻接地中的应用效果不佳，定位精准率不能满足单相接地故障定位需求[2]。

3单相接地故障定位装置研究

3.1 确定定位切入点

根据现阶段的研究成果观察，若发生配电网单相接地故障，要针对其故障进行定位，就需要找到与其对应的定位切入点。就当前经验而言，可以按照阻碍因素与解决措施找到这个切入点，具体要求解决两大问题，一个问题是，高接地电阻造成的定位效果差;另一个问题是，线路长且分支多的条件下电容相对大。因此，确定了故障定位中的难点与需要解决的问题后，就可以进一步寻找适合的定位方法。

3.2 研发方法与内容

首先针对上述方法进行缺陷分析，查阅相关文献，进行技术调研。其次，利用现阶段的配电网线路单相接地故障数据库，对其中发生故障的各项参与进行参数辨识法分析，然后在已知系统结构中，建立等效数据模型。参数求取方法，以检测到的线路分段电气量为准;识别要素为频域与时域;求解工具，采用最小二乘法。比如，当前的配电网线路单相接地故障发生领域，输电网结构清晰、参数均匀、求解参数量小，所以，测量故障间距准确度相对较高。

具体的操作程序如下：先建立中心点不接地系统，实现方式采用零序网络等效模型;然后，确定零序电压要素、电流型号要素，并在要素比较的基础上辨识接地电容;最后，将辨识到的接地电容与意见模型电容进行对比，这样，就可以找出故障线路。若要具体到故障发生的坐标位置，只需要辨识故障距离电感计算数据即可。另一方面，匹配设置故障管理系统，具体包括两个方面，一是针对故障信息，进行收集、传输、分类、统计，并增加故障投诉系统;二是将故障投诉平台系统对接到用户，将故障信息收集对接到系统中心，并将二者共同纳入到故障管理系统。这样，就可以将技术性的，针对配电网线路单相接地故障装置硬件使用，与故障管理系统的软件平台进行资源整合，从而构建一个完整的配电网故障装置综合定位系统。

3.3 市场应用前景

首先，配电网路单相接地故障定位装置研究，属于技术性的刚需领域，因而对它的研究满足了市场供需关系。其次，配电网线路单相接地故障定位装置，在根本上已经有一定的基础，其缺点只是适用性的范围界定与方法的优化，以及解决最后的根本问题。因此，根本上是解决装置优化，以及系统化管理应用的问题。第三，配电网线路单相接地故障的发生，因电网系统的分布范围而有广阔的应用场景，尤其是作为市场化的新型产品，有利于做进一步推广[3]。

4结束语

电力能源的终端在于用户的电力使用，而这种使用效果的评价，直接与配电网线路的良好运行密不可分。因而，针对配电网线路单相接地故障问题的相关研究，不仅可以在装置设备方面，实现资源的优化利用，也可以更好的借助硬件的技术条件及其功能发挥，进一步针对单线接地故障问题，实施精准定位、有效分析、针对解决。从而在根本上扭转配电网络线路的整体管理效率不高的局面。

参考文献

[1] 刘坤.配电网线路故障自动识别方法研究[J].建筑工程技术与设计，2019，11（32）：2132.

[2] 林师玄.电缆故障分析及提升配电网电缆线路运维水平策略[J].数字通信世界，2020，19（2）：110.

[3] 汤智超，孙玲玲.浅析配电网架空线路的运行维护与检修[J].城镇建设，2019，7（12）：145.