电网工程中配电线路故障定位技术的应用研究

摘要：配网线路运行时接地故障几率大，会致电气设备损毁等问题，单相接地故障还会产生谐振过压危害人员安全。为降停电损失，该文详细分析了配电故障，提出行波法等多种故障定位技术，为故障排查处理提供参考，以保障电网工程运行效益。

关键词：电网工程；配电线路；故障定位技术

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.041

中图分类号：TM 762 文献标志码：B 文章编码：1672-7274（2024）07-0-03

Research on the Application of Distribution Line Fault Location Technology

in Power Grid Engineering

MENG Xianhe， ZUO Xuliang， JIAO Chenjun

（Tacheng Power Supply Company， State Grid Xinjiang Electric Power Co.， Ltd.， Tacheng 834700， China）

Abstract： Grounding faults during the operation of distribution network lines have a high probability， which can cause damage to electrical equipment. Single-phase grounding faults can also cause resonance overvoltage， which is harmful to personnel safety. In order to reduce the loss of power outages， this article analyzes in detail the distribution faults， proposes multiple fault location techniques such as the traveling wave method， and provides references for troubleshooting to ensure the operating efficiency of the power grid project.

Keywords： power grid engineering; distribution line; fault location technology

0 引言

随着社会对电力的需求不断增长，传统的供电网络已无法满足当前的用电需求。为此，相关工作者必须充分发挥10 kV配电网络的作用，以保障电能的稳定输出。但配电区域辽阔，线路布局错综复杂，这给提升供电效率和确保电力稳定供应带来了不小的挑战。当线路出现故障时，传统的人工检修方式效率低下，且易受外界因素干扰，难以及时解决问题，有时甚至会危及检修人员的安全。因此，引入配电线路故障定位技术至关重要。此技术不仅能保障电力的稳定供应，缩短因故障引发的停电时间，还能大幅提高运维工作效率，并降低检修过程中的安全风险。综上所述，配电线路故障定位技术在电力行业中具有广泛的推广和应用价值。

1 配电线路故障定位技术原理

在10 kV电网中，线路放电接地故障频发。此类故障若持续2小时，虽能短暂提升系统运行效率，但会导致MUgyBKevIMBvunWcDYY8fg==未接地两相电压上升，对线路绝缘造成威胁。特别是两相接地时，可能触发小电流接地系统的过流跳闸，增加安全风险。长时间的单相接地也存在隐患。检修人员在处理这些故障时常常面临危险。因此，运维人员常采用分治策略来隔离线路与故障点。为更有效地应对故障，需引入故障定位技术，以精确找到故障位置。同时，结合智能化技术实时更新数据，使管理人员能依据数据调整交换机，从而增强系统稳定性[1]。

1.1 问题电路监测系统

在配电线路的故障定位中，问题电路监测系统至关重要，它能准确判断电路故障类型。例如，电网接地故障时，接地瞬间的电压和电流会异常，影响电网运行。此时，该系统能迅速对比故障区域的电压和电流，将信息及时反馈给网络智能控制系统，从而精确定位故障区域，为运维人员提供便利。若配电线路发生短路，电流会变化。此时，变电站可通过跳闸停电保护电路，降低检修难度。

1.2 问题电路指示系统

此系统根据电磁场变化判断电流情况，进一步定位故障区域。当线路电流过高时，会引起磁场变化，此时检测系统的指示器会发出信号，明确提示故障位置。这种指示器白天通过翻牌信号提示，夜晚则通过发光信号引导运维人员[2]。

1.3 网络智能监控系统

该系统融合了软件、计算机监控和信号接收器等多个部分。运行时，信号接收器能实时捕获故障信号，并迅速反馈给网络智能监控系统。然后，系统的软件会对这些信号进行深入分析，明确提示运维人员故障电路的位置和类型。这样，运维人员能更迅速地掌握故障情况，大幅提高检修效率。

2 10 kV配网线路常见故障类型

2.1 线路接地故障

在10 kV配电网络中，接地故障是一种常见的问题。这种故障可能损坏电力设备，给线路运行带来重大安全隐患。运维人员在排查和定位故障时，还存在触电的风险。接地故障的原因多样，一是电力设备接地电流突然增大，超出线路装置的承受能力；二是线路绝缘性能下降、老化，也会增加接地故障的概率；三是市政或工地施工可能触碰到架空线路，从而引发故障。

2.2 单相接地故障

为确保配电线路稳定运行，应合理配置线路绝缘装置。若线路绝缘层受损，将影响其绝缘性能，进而可能导致单相接地故障。这类故障具有较高的危险性，如可能引发大面积停电等。调查显示，大多数单相接地故障都与绝缘层老化有关，因此定期更换绝缘层至关重要。若忽视这一点，单相接地故障的风险将上升。技术人员应特别关注居民区的配电线路，定期更换绝缘层，以积极预防单相接地故障[3]。

2.3 线路短路故障

配电线路发生短路故障时，电路设备可能出现跳闸、停电等事故，对电能传输产生显著影响。短路故障的原因主要有以下几点：首先，10 kV配电线路跨越区域广，地形复杂，在雷雨、大风等恶劣天气下，可能因绝缘击穿或线路断裂而引发短路；其次，鸟害也可能导致线路跳闸；最后，车辆行驶、树障等因素也会增加配电线路短路的风险。

3 配电线路故障定位技术在配网中的

应用

3.1 行波法

在10 kV配电线路中，故障点常伴随行波现象。为精确定位故障，运维人员可进行行波检测。借助行波检测装置，检测人员能准确捕捉行波情况。检测后，通过计算行波从故障点到设备的传播距离，可明确故障位置。行波法应用要求低，结果准确，且不受电阻、线路影响。但行波法抗干扰能力较弱，可能影响结果准确性。因此，在使用行波法时，应尽量减少外部干扰。

3.2 现场注入方法

运维人员可利用双舌勾工具向故障架空线路注入低频或异频高压信号以检测故障。具体有三种方法：首先，可采用注入脉冲高压信号法，通过向线缆与大地间发出直流高压脉冲电压，并检测脉冲电流来定位故障，但需注意长线路和分布电容对信号传输和检测精度的影响。其次，注入工频信号法，将工频信号注入停电线路中，通过钳表检测电流定位故障，但在双回线路中需注意未停电线路对定位准确性的影响。最后，小范围模糊定位法，通过在线路上设置分支线路探测设备监测运行情况，该方法简单易行但精度有限，适用于初步分析故障区域。应根据实际情况选择合适方法定位故障，提高运维效率和故障处理速度[4]。

3.3 人工巡检定位法

对于单相接地故障，若无特殊辅助定位法，可采用人工巡检定位。运维人员通过观察故障指示器动作位置确定故障点。但小电流接地故障时间短、电流小，可能限制故障指示器动作，导致难以确定故障位置，因此人工巡线定位法使用频率较低。

3.4 馈线自动化定位方法

传统10 kV馈线设备如负荷开关和断路器，虽具备切断负荷电流能力，但故障切除能力受限，且存在诸多问题。馈线自动化技术通过智能开关解决这些问题，如智能断路器可迅速切断故障并保护重合闸；智能负荷开关能自动隔离故障；分支用户分界断路器可自动切除用户侧故障以防停电范围扩大；智能控制器则能消除传统设备缺陷并提升通信效率。这些技术显著提高故障处理效率和供电可靠性。

3.5 使用录波器技术

在10 kV配电线路运行中安装故障录波器可实时掌握线路运行状况。结合故障录波器收集的数据信息可准确判断故障点位置。运维人员使用故障录波器能全面记录故障前后的电流量和电压量以合理判断故障类型和原因并精确定位故障点。但在使用故障录波器时需录入线路运行参数。若需改造配网线路，则应提前整定处理线路参数以精确定位配网线路的故障点。

3.6 监测单元硬件方案

在架空线路上安装线路监测终端时面临安装操作难度大的问题，主要原因是装置与地面距离远且供电难度大。传统供电多采用太阳能板和蓄电池方式，但安装和维护操作复杂。因此运维人员应选用互感取电方式有效解决传统供电不足的问题。在硬件组成单元中包括蓄电池单元、互感取电单元、传感器单元和程序加载单元等。其中互感取电单元和蓄电池单元为监测单元提供电力能源；传感器采集线路上利用信号处理单元将电流信号转化为数字信号；数据存储单元则负责存储系统参数和采集的数据等信息。

4 加强配电线路故障定位技术应用效

果的方法

4.1 完善一般性应用机制

配电线路故障定位技术融合了先进的通信与计算机技术，其实用性强、性能卓越，对电力企业的管理有着显著的助推作用。在处理这一系统时，工作人员需要全方位考量管理需求与控制措施，以便充分发挥系统的优势。该技术尤其在恶劣环境中展现出色，能有效解决室外电网因气候变化导致的信号不稳定和线路故障难题，进而提升电网的稳定性和设备的运行效率。此外，该技术还能精准地配置专业技术与设备模块，从而增强设备处理效果，并有助于维护配电故障的修复机制。技术人员在应用此技术时，需对线路运行结构有深刻理解，以确保线路管理的高效性。同时，该技术运用数字代码来表示运行状态，确保了信号发射的准确无误，并优化了信号的处理效果。在应用过程中，还需配合使用如MODS等特殊材质、高效运行的系统设备，以确保设备安装位置的精确性并降低检测误差[5]。

4.2 完善特殊性应用机制

在故障定位技术体系中，MODS系统占据重要地位，它能够革新传统的检测模式，优化系统安装管理与地点指示功能，从而提升故障判断的效率。将MODS系统安装在用户设备之后，能够精准地判断线路分支的管理过程，实现应用体系的优化整合。配网故障定位系统则可以准确迅速地识别故障类型与范围，它不仅能向中心站发送信号，还能通过短信及时通知配网人员，从而大幅缩短故障的查找时间，在配电系统中有着广泛的应用。尽管在农网中应用配网故障定位系统能取得一定成效，但由于农网的故障定位点相对较少，因此仍需进一步努力以缩短故障查找时间。

5 结束语

在运用配电线路故障定位技术时，相关工作者应当注重整合常规系统与工作，并着重处理在线定位系统的处理机制与应用效果。这既要求他们消除逻辑排查的缺陷，提高工作效率，也要求他们能准确判断故障地点，缩短恢复供电的时间，以满足电力企业的实际需求。

参考文献

[1] 阚天赐，尚若松，张晋铭，张泰铨，于明锐．基于分布式监测的高压输电线路雷击故障定位技术发展现状及展望[J]．自动化应用，2023（12）：138-143．

[2] 姚立波．基于分布非接触测量的配电线路接地及短路故障区段定位技术[J]．科学技术创新，2023（14）：85-88．

[3] 刘永，杨在葆，韩克俊，薛继印，韩凯．基于电容耦合传递关系的局放故障定位技术研究及工程应用[J]．变压器，2023（02）：54-58．

[4] 韦翔，赵许许，高宁，于帅，张春程，刘振盛．基于时频能量相似度逼近的配电线路故障定位方法[J]．武汉大学学报（工学版），2022（10）：1034-1043．

[5] 仲赞，蒋丰庚，刘腾柱，李健．数字化接地故障定位装置在10 kV配电线路故障处理中的应用[J]．电力与能源，2022（04）：308-311．