张庆明

(广东电网公司惠州博罗供电局，广东 惠州 516100)

智能配电网故障定位探讨

张庆明

(广东电网公司惠州博罗供电局，广东 惠州 516100)

配电网作为电力系统最薄弱的环节之一，及时准确地对其进行故障定位一直是电力工作者研究的重要课题。智能配电网处于研究与实际应用的初期，对适应其自身特点的故障定位技术也应该展开研究。现介绍了智能配电网的特点与意义，指出了中性点接地方式对故障定位的影响，总结了智能配电网故障定位的一般步骤和方法，为实践中的故障排查提供了理论依据。

智能配电网；故障定位；行波法；神经网络法

0 引言

电能质量是电力系统的重要评判标准，也是国内外供电公司共同追求的目标。而配电网一直是电网的薄弱环节，是用户停电事故频发的环节，而且由于配电网一般为中低压，同时中性点采用小电流接地方式，导致故障信号微弱而难以识别，因此为故障定位造成困难。尤其是配电网线路发生单相接地故障时，故障信号很容易被淹没而难以察觉，在系统运行1～2 h后造成停电事故，甚至使得绝缘击穿、设备损坏。再者，随着智能电网的发展，更是接入了分布式电源，故障电流特性随之改变，因此必须根据故障电流信息来改善故障定位方法，保证故障定位策略有效实施。

配电线路发生故障后，电力系统传统的巡线法将耗费大量的人力、物力，且毫无章法可循，将大大增长停电时间，扩大停电面积，造成难以估计的生产经济损失。传统的离线诊断方法无法满足电力用户的供电要求，在线选线及在线定位方法已经成为国内外故障诊断研究的主流方向。

1 智能配电网的特点与意义

智能配电网除了起到分配电能的作用，还包含大量的技术创新，包括高级量测体系，非电/磁的现代传感测量技术、数据通信网络的数据传输与量测技术、“即插即用”的并网方式、微电网技术、基于柔性交流输电的电能质量改善技术。电网信息双向流动的信息通信构架是智能电网的重点所在，实现供需互动，统一化智能处理，达到电网安全可靠、用户参与、及时修复故障、新能源接入、配电管理可视化与信息化的目的。

随着电力用户的增加，我国电网的装机容量也与日俱增，但是电力输送量越大，系统就越难维持稳定运行。而且，可持续发展政策也要求电力工业朝着经济、安全、环保的方向发展，新能源随之得到大力发展，这就推动了智能配电网的发展。智能配电网能够灵活地调整电力的供应与需求，提高系统的供电可靠性与电能质量。随着信息技术与传感技术的应用，先进管理方式的融入，智能配电网更加灵活、高效、优质与可靠。

2 中性点接地方式对故障定位的影响

2.1 中性点不接地系统

中性点不接地系统是指系统的中性点经容抗后接地，故零序阻抗为容性，故障点接地电流的大小、相位主要取决于系统对地分布电容。当出现瞬时性故障后，对地电容电流较小，电弧会自动熄灭，配电网可正常运行，但出现单相接地故障后，故障电流约为正常运行时的3倍，线路的长度会影响其对地电容，影响对故障定位的判定。

2.2 中性点经消弧线圈接地系统

由于中性点不接地系统在单相接地故障时故障电流较大，容易产生过电压现象，并且故障点的电弧无法自行熄灭，故在中性点中接入消弧线圈，可以使得故障电弧熄灭。但消弧线圈的接入如果其容量与电容电流大小不匹配，并不能对故障电流进行有效遏制，对故障定位也有一定影响，大容量的消弧线圈占地面积大，成本较高。

2.3 中性点直接接地系统

中性点直接接地系统也称为大电流接地系统，中性点电压固定为地电压，当出现单相接地故障时，相电压不会升高，降低了线路绝缘要求。中性点直接接地系统一般应用于110 kV以上的系统，电压等级较高，这种接地方式可以避免故障后电压升高而造成绝缘损坏。单相接地故障电流一般较大，分析故障电流行波可以进行故障定位。

2.4 中性点经高阻接地系统

中性点经高阻接地即在中性点上串接电阻，故障时可通过检测电阻上电压的大小来进行跳闸或告警等。流经故障点的电流为中性点电流和所有对地电容电流之和，利用此特点可以粗略确定故障区域。

3 智能配电网故障定位的一般步骤

(1) 故障定位的第一步是要对故障类型进行判断，可以通过观察零序和负序电流来判断是单相接地故障还是相间短路、两相接地故障。

(2) 单相接地故障是电力系统中最常见的故障，可以使用三相电流的小波能量熵的和确定故障相，其故障相的小波能量熵的和最大；相间接地故障的非故障相的小波能量熵的和最小；两相接地故障中也是非故障相的小波能量熵的和最小。

(3) 当故障类型和故障相确定之后要先对故障区段进行定位，一般是通过对节点逐级关断或开启来确定本级或上一级是否存在短路故障。

(4) 故障的精确定位是在故障区段定位的基础上进一步精确确定位置的过程。表1列举了判断配电线路在发生各种不同故障时的预定位与精确定位的一般方法。

表1 配电线路故障定位方法

4 智能配电网故障定位方法

4.1 行波法

行波法故障测距发展已经比较成熟，对不同类型的网络结构和故障类型又分为A～F型行波法。其中A型行波即利用波的反射原理，测量注入行波和接收到的反射波之间的时间大小，来估算故障位置；B型和D型行波是采用双端检测，当故障发生时，初始行波波头向两端传播，通过记录到达时刻来确定故障位置；C型行波是对故障回路注入特定的脉冲信号，记录信号在故障回路来回反射的时间，通过对多次反射时刻的记录来较精确地确定故障位置；E型和F型行波测量的是本端重合闸装置的动作，包括合闸动作和分闸动作、产生行波以及接收反射波的时刻，准确度较高，成本较大。为了提高行波法故障定位的精度，一般采用行波法确定故障区段，交流定位法确定故障点的位置。图1为行波法和交流综合定位法流程图。

图1 行波法和交流综合定位法流程图

4.2 神经网络法

神经网络应用时间较短，属于一种新型故障定位方法。通过分布式并行信息处理，对采集到的各项电气量进行分析，确定故障位置。首先需要建立模型，并用实际系统的参数进行模拟计算，得到训练样本和测试样本，让神经网络进行学习、记忆，最终用于实际系统运行检测。由于神经网络要先学习才能工作，需要大量的训练和测试样本，如果改变电网运行方式，则需重新训练，工作量较大。对于运行方式变化不大，且配有馈线终端装置(FTU)的配电网可以准确地判断故障位置。

5 结语

电力系统中不时出现各类故障，智能配电网中包含多种科技含量高、性能好的二次检测装置，可以方便地获得各类故障数据，进行故障定位。故障定位耗时少、定位精确能让电力企业更及时地排除故障、恢复供电，将经济损失降到最低。

[1] 朱菲菲.智能配电网故障定位研究[D].扬州大学，2012

[2] 杨炎龙.配电网故障定位研究[D].华南理工大学，2013

[3] 张俊岭，尹东升，徐旺杰.配电网故障定位方法及其发展趋势[J].山西电力，2014(1)

2014-09-04

张庆明(1977—)，男，广东惠州人，工程师，研究方向：电力工程。