配电网故障定位技术现状与展望
季涛1,孙同景1,薛永端2,3,徐丙垠2,3,陈平2,3
(1.山东大学控制科学与工程学院,山东济南250061; 2.山东理工大学电气技术研究所,山东淄博255049;
3.山东科汇电气股份有限公司,山东淄博255087)
摘要:对现有的定位原理和方案进行了系统归纳并将其概括为三类:一类是以在线路端点处测量故障距离为目的的故障测距法;一类是故障发生后通过向系统注入特定信号实现寻迹的信号注入法;还有一类是根据故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法。概略分析了各种故障定位方法各自的优缺点以及适用的故障类型,在此基础上阐述了目前配电网故障定位存在的问题。最后探讨了配电网故障定位技术的研究方向和发展前景。
关键词:配电网; 故障定位; 小电流接地故障; 继电保护
中图分类号:TM726;TM773 文献标识码:A 文章编号:1003 4897(2005)24 0032 06
0 引言
我国中低压配电网大多采用中性点非有效接地运行方式(俗称为小电流接地系统)。配电线路故障,尤其是单相接地故障的快速、准确定位,不仅对修复线路和保证可靠供电,而且对保证整个电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。
对于线路的相间短路故障,由于伴随出现过流现象,一般比较容易检测。但是配电网单相接地故障是发生几率最高的故障类型。虽然规程规定单相接地故障发生后系统可继续运行2h,但由于单相接地故障可能会进一步发展为两点或多点故障,从而引起跳闸停电事故[1],所以,配电网故障定位主要是解决单相接地故障的准确定位难题。
目前对于小电流接地系统故障定位的研究也大多集中在单相接地故障定位方面的研究。许多学者对配电网的故障定位问题做了大量研究,主要可以概括为三类:一类是以在线路端点处测量故障距离为目的的故障测距法;一类是故障发生后通过向系统注入信号实现寻迹的信号注入法;还有一类是利用户外故障探测器检测的故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法。本文分析了当前各种配电网故障定位方法的优缺点,阐述了目前故障定位存在的问题,并由此提出了发展配电网络故障定位技术的研究思路。
基金项目:山东省自然科学基金(2004ZX26)1 故障测距法
1.1 阻抗法
阻抗法的故障测距原理是假定线路为均匀线,在不同故障类型条件下计算出的故障回路阻抗或电抗与测量点到故障点的距离成正比,从而通过计算故障时测量点的阻抗或电抗值除以线路的单位阻抗或电抗值得到测量点到故障点的距离[2~4]。
文献[3]对利用最小二乘法进行测量阻抗参数估计进行了初步探讨,以解决线路阻抗参数在距离保护中不够准确的问题;文献[4]对利用故障分量电流的阻抗法进行研究,以提高阻抗法故障测距的精度。
阻抗法具有投资少的优点,但受路径阻抗、线路负荷和电源参数的影响较大,对于带有多分支的配电线路,阻抗法无法排除伪故障点,它只适合于结构比较简单的线路。
1.2 行波法
根据行波理论,无论是相间短路故障还是单相接地故障,都会产生向线路两端传播的行波信号,利用在线路测量端捕捉到的暂态行波信号可以实现各种类型短路故障的测距。行波法是通过测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间或利用故障行波到达线路两端的时间差来计算故障距离[5,6]。
在输电线路行波测距技术获得成功应用的基础上[7],已经有科研人员对配电网络的故障行波测距开展研究[8~10]。文献[8]提出通过识别来自故障点和不连续点的反射波来确定故障区段,从而找出与故障点相关的两个反射波,并由这两个波的最大相
32第33卷第24期
2005年12月16日
继电器
REL AY
V o.l33 N o.24
D ec.16,2005
关时间计算得到故障点到检测端距离的单端行波测距方法。文献[9]将零模和线模分量相结合,用零模分量对故障点反射波和对端反射波进行识别,用线模分量实现铁路自闭/贯通线路(一种独特的配电线路)的故障测距。上述两种方法从理论上可行,但由于配电网结构复杂,混合线路接头处,线路分支处和负荷处均为波阻抗不连续点,行波在波阻抗不连续点的折射和反射造成线路一端测得的行波波形将特别复杂,很难正确识别出故障点的反射波,使测距实现困难。文献[10]提出利用双端行波法实现故障测距,并解决了测距中波速度不连续的问题,有一定的实用性,但它只是对双端行波故障测距做了简单仿真验证,对实际应用中面临的困难和关键技术问题考虑不足,离实用化还有一定距离。
2 信号注入法
2.1 S注入法
S注入法是利用故障时暂时闲置的电压互感器注入交流信号电流,通过检测故障线路中注入信号的路径和特征来实现故障测距和定位[11~13]。在发生接地故障后,通过三相电压互感器的中性点向接地线路注入特定频率的电流信号,注入信号会沿着故障线路经接地点注入大地,用信号寻迹原理即可实现故障选线并可确定故障点。
不少电力部门要求在系统出现单相接地时选出接地线路后立即停电,在停电状况下进行接地点定位。针对此种情况,文献[14]在基于注入信号电流定位法的基础上,提出了 直流开路,交流寻踪 的离线故障定位新方法。考虑到线路停电后绝缘可能恢复,该方法首先通过外加直流高压使接地点处于保持击穿状态,然后注入交流检测信号,通过寻踪注入的交流信号找出故障的准确位置。
S注入法最大的优点在于其适合于线路上只安装2相电流互感器的系统。其缺点在于:注入信号的强度受PT容量限制;接地电阻较大时线路上分布电容会对注入的信号分流,给选线和定点带来干扰;如果接地点存在间歇性电弧现象,注入的信号在线路中将不连续,给检测带来困难。该方法寻找故障点花费时间较长,有可能在此期间引发系统的第2点接地,造成线路自动跳闸。
2.2 加信传递函数法
文献[15]提出在故障出线处加方波诊断信号,根据故障后电路拓扑结构的变化,用频域分析进行定位的单端测距算法。该方法基于频谱分析的原理和线路的分布参数模型,从线路首端施加方波激励信号源,在首端测量时域的零序电压和电流数据,计算得到频域传递函数,根据各分支端口传递函数频谱的频率、相位和波形特征实现接地故障定位。
文献[16]详细推导了三相配电线路接地故障定位的传递函数表达式,而文献[17]则给出了依据传递函数波形的频率、相位和幅值特征进行故障定位的判据,文献[18]通过试验进一步验证了利用传递函数法实现配电网故障定位的可行性和有效性。
为了实现多分支线路的故障定位,文献[19]在利用系统传递函数做为故障分析的基本方法的基础上,提出了解决多分支配电网接地故障定位的特征向量法。它是通过数字信号处理手段获得传递函数频谱特性,结合对网络结构以及波过程的分析,对一个分支的传递函数频谱特征做出总结和归纳,并通过与其它分支得到的频谱特征比较,选择合适的特征值来构造不同分支的分支特征向量和故障距离特征向量,利用分支特征向量判定故障所处的分支,利用故障距离特征向量获得故障距离。
传递函数法对中性点不接地系统具有测距结果不受负载参数变化影响的优点。但由于其取地模网络做为故障定位信息依据,不能解决只存在线模分量的相间短路故障的定位问题。其在理论上可行,但在实用化方面还存在不少困难和限制,尚未得到推广应用。
2.3 端口故障诊断法
文献[20]将模拟电路故障诊断理论应用于分布参数传输网故障诊断,提出利用单相接地后的故障电压和电流的特点进行测距和定位,从端口方程出发,通过施加音频正弦信号,以比较传输网可测端口故障前后测试信号的变化量为根据,实现自动在线定位故障分支。文献[21]详细描述了端口故障诊断法的原理及算法。端口故障诊断法的优点是故障诊断测后工作量小,适用于较大网络的故障诊断,缺点是分支上的故障点位置只能归结为分支与主支的联接点,确切故障距离无法确定,且采用线路两侧信息,需要数据通信,实用性不强。
3 户外故障点探测法
户外故障点探测法就是在配电线路的主要节点加装故障探测器,将探测信息加以汇总分析,得到故障所在区段。目前常用的户外故障探测器有线路故障指示器和线路FTU两种,都是根据故障点前后故障信息的不同确定故障所在区段。
33
季涛,等 配电网故障定位技术现状与展望
当线路发生相间短路故障时,利用线路故障点上游出现过电流的现象可以很容易地实现故障点的定位。文献[22]提出通过线路FTU检测测量CT二次电流是否出现间断角判断线路过流故障,并将检测结果送至SCADA系统,实现故障的分段定位。文献[23]给出了利用故障指示器检测相间短路故障的故障启动条件,即突增电流应大于允许的过负荷电流,而小于线路末端短路的电流,同时还必须具备继电保护装置动作最短或最长时间内电流突降为零。文献[24]介绍了根据故障电流幅值大于正常情况电流幅值的现象实现电缆线路故障定位的一种故障指示器。
对于单相接地故障点的定位,文献[25]、[26]提出利用接地点前后零序电流所产生的磁场大小来确定故障点。发生接地故障时,接地故障点前的线路周围存在由负荷电流产生的垂直磁场和由接地故障电流产生的水平磁场,由于接地故障电流产生的磁场比负荷电流产生的磁场的垂直衰减速度慢,基于此可以检测出接地故障电流产生的磁场,接地点后将检测不到此磁场信息。由于零序电流与电网的分布电容大小及接地方式有关,此方法探测精度不高。国外对此已有研究和应用,如挪威分段悬挂在线路和分叉点上的悬挂式接地故障指示器等,其投资较大,不利于大面积推广。文献[27]根据故障点前向支路、后向支路和非故障支路的零序电压、零序电流的特点,提出通过测量空间电场和磁场的5次谐波并分析其幅值和相位关系判断小电流接地系统单相接地故障点。但由于5次谐波幅值较小,不易检测,如何提高检测装置的灵敏度和抗干扰能力,是其推广应用的关键。文献[28]根据配电网络结构和各分支点的零序电流大小进行故障分支的定位,其只适用于中性点不接地系统,不适用于中性点经消弧线圈接地系统。
对于实现了配电自动化的配电网络,一般利用线路FTU实现线路故障信息的检测,并将检测结果通过通讯网络送至SCADA系统,SCADA系统根据一定的故障定位算法就可以自动定位出故障所在区段。文献[29]给出了单电源树形配网或开环运行环形配网的故障定位矩阵算法。文献[30]提出了基于现场监控终端的优化矩阵算法,来解决双电源及多电源并列供电系统等配电网络的故障定位问题。文献[31]提出基于遗传算法的配电网故障定位和隔离,实现自动纠错和准确故障定位。文献[32]提出一种新的故障定位数学模型,依此开发出适合复杂网络故障定位的高级遗传算法。遗传算法虽然具有高容错能力的优点,理论上可行,但实用性不强,并未得到广泛应用,目前应用广泛的还是利用矩阵算法实现故障的分段定位和隔离。对于没有实现配电自动化的系统,一般利用线路故障指示器实现故障点的分段定位,出现故障时,一般需要人工沿线查找,确定故障区段,自动化程度不高,但由于其具有成本低,易于安装的优点,目前仍得到广泛的应用。
现将上述各种故障定位方法的基本工作原理以及其适用的故障类型归纳于表1。
4 目前存在的问题
配电系统小电流接地故障电流微弱、故障电弧不稳定,使得准确定位其故障点成为难题。对于小电流接地故障检测的诸多方法,除信号注入法外,其
表1 各种故障定位方法基本检测原理及适用的故障类型
T ab.1 P ri m ary t heory and functi ons o f each fault locati on me t hod
故障定位
检测方法
基本检测原理适用的故障类型
阻抗法通过计算故障时测量点的阻抗或电抗除以线路的单位阻抗或电抗值得到
测量点到故障点的距离。
单相接地故障及相
间故障
行波法通过测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间或利用故
障行波到达线路两端的时间差来计算故障距离。
单相接地故障及相
间故障
S注入法通过检测故障线路中注入的交流信号的路径和特征实现单相接地故障测
距和定位。
单相接地故障
加信传递函数法从线路首端施加方波信号,根据各分支端口传递函数频谱的频率、相位和
波形特征实现单相接地故障定位。
单相接地故障
端口故障诊断法利用单相接地后的故障电压和电流的特点,从端口方程出发,以比较传输
网可测端口故障前后测试信号的变化量为根据,实现故障分支定位。
单相接地故障
户外故障点探测法根据故障点前后故障探测器检测的故障信息的不同确定故障区段:通过检
测线路出现的过电流现象实现相间短路故障的定位;通过检测零序电流的
幅值或测量空间电场和磁场的5次谐波并分析其幅值和相位关系实现单
相接地故障点的定位。
单相接地故障、相间
故障
34继电器
余检测方法均依赖发生故障前后配电网参数的变化。鉴于小电流接地系统的自身特点,当受到电磁干扰和谐波污染,可使信号失真,影响各种选择原理的可靠性和准确性。
目前,多数检测方法仅是理论可行,在实用化方面存在较大困难和限制。实践中,应用较为广泛的主要是基于注入信号的定位原理,该方法实际使用中并不理想,且检测时间较长。另外一种常用的基于故障指示器的定位方法,检测相间短路故障效果不错,但对于单相接地故障检测,实用效果很不理想。基于FTU的故障分段定位方法也没有很好的解决单相接地故障定位的问题,且实现配网自动化成本太高,限制了其应用范围。
5 配电网故障定位研究展望
文中所述故障定位方法按照检测方式可分为主动式和被动式两种。主动式一般是在线路不停电的情况下,故障发生后向系统注入特定的信号实现故障定位,如果接地点存在间歇性电弧现象,注入的信号在线路中将不连续,给故障定位带来困难,若是在离线的情况下利用其实现故障定位,需要外加直流高压使接地点保持击穿状态[14],势必增加投资和检测复杂性。被动式主要是利用故障发生时采集信号中包含的故障信息以及故障前后线路参数的变化实现故障点的定位,不需要额外增加设备,在现场容易实现,所以利用被动式检测方法查找故障点是今后配电网故障定位的发展方向。
行波法具有不受系统参数、系统运行方式变化、线路不对称及互感器变换误差等因素的影响,在电子技术日益发展的今天,利用故障产生的行波信息实现配电网故障测距具有重要研究意义。但如何解决好实际应用中面临的关键技术问题,比如行波测距模式的确定、行波信号的获取、架空电缆混合线路的影响、多分支线路的影响以及高阻接地故障的影响等,是其获得成功应用的关键。
另外,通过安装故障指示器或线路FTU来实现配电线路故障尤其是单相接地故障定位,仍然具有重要研究价值。随着技术的进步,只要选择检测原理与系统相适应的设备,一定可以提高单相接地故障定位的准确性和可靠性。
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收稿日期: 2005 04 13; 修回日期: 2005 05 20作者简介:
季 涛(1975-),男,博士研究生,主要研究方向为电力线路故障监测与诊断技术;E m ai:l jitsdu @163.co m
孙同景(1948-),男,教授,博士生导师,主要研究方向为计算机先进控制与智能系统;
薛永端(1970-),男,博士,研究方向为配电网自动化及其基于暂态信息的故障检测。
Current stat us and deve lopm ent of fault location techni q ue for distribution net work
JI T ao 1,S UN T ong ji ng 1,XU E Y ong duan 2,3,XU B i ng yin 2,3,C H E N P i ng 2,
3
(1.Shandong U n i versity ,Ji nan 250061,Ch i na ; 2.Shandong U n i versity o f T echno l ogy ,Z i bo 255049,Ch i na ;
3.Shandong K ehu i E l ectric ,Co .,L td ,Z i bo 255087,Ch i na)
Abstrac t : N et wo rks w ith ung rounded neu tral are w ide l y used i n d istri buti on sy stem i n Ch i na ,i t is an i m portant sub j ec t on ho w to de tect li ne fault espec i a lly si ng le phase t o earth fault i n powe r sy stem pro tecti ve re l ay i ng .T hrough rev ie w i ng the re l evant pub lished docu m ents ,this paper su mm ar izes a ll t he ex isting theo ries to three types ,inc l udi ng m easuring fault distance on li ne s 'ter m i na,l i n jecti ng sta ted signa l i n power syste m to search fault po i n t ,and check fau lt i n f o r m ati on s 'difference on f ault po ints 'fo r wa rd and behi nd t o confi rm fau lt secti on .A dvantages and disadvantages o f t hese m ethods are analyzed respecti ve l y ,based on w hich the proble m s ex i sti ng i n the fi e l d are propo sed .In t he end ,the resea rch o rien tati on and furt her deve l op m ent of fau lt l o ca ti on technique are d i scussed . T h i s pape r is s upported by N ati ona lN atural Science F oundation o f Shandong P rov i nce(N o .2004ZX26).K ey word s : d i str i bution net wo rks ; fault locati on ; sing le phase grounding fau lt ; protective relay i ng
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季涛,等 配电网故障定位技术现状与展望
配电网故障定位现状及方法综述 发表时间：2019-12-06T17:15:09.787Z 来源：《科技新时代》2019年10期作者：李家成何沁鸿 [导读] 配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 （国网湖北省电力有限公司钟祥市供电公司湖北钟祥 431900） 摘要：随着人们对配电网供电安全稳定性的不断提升，尽早发现配电网故障点就显得越来越重要。而电力系统配电网的故障精准定位问题一直没有得到很好地解决，对该问题的研究能够减少经济损失，保障人们的正常生活。因此，本文分析了现阶段常用的故障定位方法的优点和缺点以及各自的适用范围。 关键词：故障定位；优缺点；适用范围 引言：近年来，我国电网规模的不断扩大，配电网的线路结构也日益复杂，人们的生活越来越离不开电能的同时，用户对供电安全稳定的要求也不断提高。要提高供电稳定性首先要尽可能减少故障的发生情况；另一方面，在故障发生后要能迅速解决故障并重新供电。配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 常用的配电网故障定位方法及其优缺点 当前配电网故障定位方法主要有阻抗法、故障行波法、故障指示器法等。 1.阻抗法 阻抗法是根据发生故障的时间点所测得的对应电压和电流得出故障回路阻抗的方法，又因理想条件下，回路阻抗与距离大致呈正相关，由阻抗数值可定位故障发生点。阻抗法原理十分简单，但配电网线路很复杂，且受负荷影响较大。因此，故阻抗法不能直接的用于测距计算，在实际应用中常常用作估计大致故障点。 2.行波法 行波法一般可分为单端法、双端法。 （1）单端行波法 单端行波法是利用故障产生的暂态行波进行单端定位的方法。在线路发生故障时，故障点产生的暂态行波在故障点与母线之间来回反复，根据行波在测量点与故障点之间往返一次的时间和行波的波速即可求得故障点的距离。 单端行波法计算公式如下所示： l=（t1-t0）v/2 式中l为故障距离；L为线路全长；t0、t1分别为故障波头和反射波到达计算端母线的时间点；t2为另一边母线的反射波到达的时间点；v为行波的速度。该方法原理同样简单，但在实际工程中，由于故障点反射波、母线反射波难以识别，因此，单端行波法一般用作双端行波法的补充。 （2）双端行波法 双端行波法是利用在线路产生故障时，初始行波向线路两端的两个测量点发射到达的时间差计算故障点到两边分别的距离。计算公式如下： l1=L（t2-t1）v/2l2=L（t1-t2）v/2 式中：l1、l2分别为故障点到两端的距离；t1、t2分别为行波各自到达线路两端的时间，L为线路全长。双端行波测距由于是利用第一个行波波头，而不是故障点反射波、母线反射波，较易识别。因此，在实际应用中主要采用双端行波法测故障点的距离。（3）多端行波法 在双端行波故障定位原理的基础上，进一步提出了多端行波定位法。在现有的研究中，该方法主要有2种具体做法：一是将多个检测点处所采集的故障行波信息进行融合，以确定具体的线路分支在某一采集装置出现故障的时间，可以准确判断到故障分支，并且比较准确。但是在精准的同时该做法需对目标线路区段进行逐一排查，涉及过程复杂，消耗成本高，不能快速排查配电网故障。另一种是利用最先采集到故障行波信息的3个采集装置进行故障定位，然后将分支点位置同定位结果相比较，从而将伪故障点去除，该做法计算较小，实用性和快速性较高。但是，多端定位算法需要将行波采集装置安装在配电网每一个末端，因此在对复杂多分支的配电网进行故障定位时，需要巨额的投资和维护费用。 3.故障指示器法 整体而言，故障指示器在技术上已经较为成熟，结构简单，在国内电力系统已经获得广泛应用，便于大规模的推广应用。不过需要指出的是，与FTU类似，故障指示器的定位精度与配置密度相关，若为保证定位的精度，需要沿线逐点布设故障指示器，构建故障定位系统的成本仍然较高，因此，故障指示器适合于城市电网，不适合于长距离的农村电网故障定位。从实际运行经验看，故障指示器用于短路时定位效果较好，但用于单相接地故障时效果尚不理想。 4.结语: 本文介绍了国内外实际应用中常用的的配电网故障定位技术，有上述不难看出，不同的定位技术都有各自的优缺点及适用范围，为了缩短故障定位时间和容错性，可以尝试将多种算法共同运用到配电网故障定位中，作为检验。实际应用中应结合当地配电网的结构和已有条件综合多项指标选择最契合的定位方案。 参考文献： [1]刘健,毕鹏翔,杨文宇等.配电网理论及应用[M].北京:中国水利水电出版社,2007. [2]万家震，钱丹丹，金莉.配电网中重合器预分段器、熔断器的合理配置[J].吉林电力，2001（3）：28～32 [3]孙波,孙同景,薛永端,等.基于暂态信息的小电流接地故障区段定位[J].电力系统自动化,2008,32(3):52-55. [4]卢继平,黎颖,李健,等.行波法与阻抗法结合的综合单端故障测距新方法[J].电力系统自动化,2007,31(23):65-69. [5]杜红卫,孙雅明,刘弘靖等.基于遗传算法的配电网故障定位和隔离[J].电网技术,2000,24(5):52-55.
配电网故障定位的方法 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。 配电网故障定位 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。那么，如何对配电网进行快速，准确的故障定位呢？ 一、配电网故障处理特点 配电网络馈线上一旦发生单相、相间、三相等短路时，设备上的F1U及时将故障信息卜传至主站系统。即变电站SCADAS系统，若变电站运行人员处理不了，再次将信息上传至上一级调度，经调度SCADAS系统分析进行定位、隔离、恢复。一般来说，配电网故障处理有以下几个特点： （1）配电网不仪有集中在变电站内的设备，而且还有分布于馈线沿线的设备，如柱上变压器、分段开关、联络开关等。信号的传输距离较远，采集相对比较困难，而且信号具有畸变的可能性，如继电器节点松动。开关检修过程中的试分/合操作及兀’U本身的误判断等都会干扰甚至淹没有用信号，导致采集到的信号产生畸变。 （2）配电网设备的操作频度及故障频度较高，因此运行方式具有多变性，相应的网络拓扑也具有自身的多变性。 （3）配电网的拓扑结构和开关设备性能的不同。对故障切除的方式也不同。如多分段干线式结构多采用不具有故障电流开段开关和联络线开关，故障由变电站的断路器统一切断，这种切除方式导致了停电范围的扩大。 配电网故障定化是配电网故障隔离、故障恢复的前提，它对于提高配电网的运行效率、改善供电质量、减小停电范围有着重要作用。 二、配电网故障定位的方法 1、短路故障定位技术方法 配电网系统中短路故障是指由于某种原因，引起系统中电流急剧增大、电压大幅下降等不利运行工况，同时该故障发生后会进一步引发配电网系统中变配电电气设备损坏的相与相、相对地间的大电流短接故障。按照短路发生部位，可以分为三相短路、两相短路、两相对地短路、以及单相对地短路故障。由于配电网发生短路故障后，其电流、电压等特征故障参量较为明显，故障定位技术方法的实现相对较为简单，工程中最常用的是“过电流法”。
配电网单相接地故障原因分析 发表时间：2018-08-17T13:40:38.403Z 来源：《河南电力》2018年4期作者：赵明露 [导读] 当故障发生时，应该灵活运用技术进行分析处理，更好更稳定地管理好电网。 （新疆光源电力勘察设计院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000） 摘要：配电网在电网中使用广泛，其运行的可靠性和安全性对促进社会的发展和提高人民的生活质量有着很大的作用。但是配电网也常出现单相接地故障，对社会经济发展和人民生活质量造成很大的影响。因此本文主要对配电网单相接地故障及处理进行探析，重点分析配电网单相接地故障原因及对电网的影响，同时也提出针对故障处理的一些措施及方法。通过对配电网单相接地故障定位及应用实例的探析指出，当故障发生时，应该灵活运用技术进行分析处理，更好更稳定地管理好电网。 关键词：配电网；单相接地故障；原因分析 导言 针对小电流接地系统过电压等弊端，特别是故障线路选择、故障点定位、测距的困难性，有专家建议我国配电网改用小电阻接地方式。但这样不仅要花费巨额的设备改造费，还丧失了小电流接地系统供电可靠性高的优点。随着社会的发展，对供电质量的要求越来越高，小电流接地方式无疑具有独特的优点。如果能够解决小电流接地故障的可靠检测问题，及时发现接地故障线路，找到故障点，并采取相应的处理措施，减少甚至避免接地故障带来的不良影响，小电流接地方式将是一种理想的模式。因此，研究中低压配电网的单相接地故障特征很有必要。 1配电网单项接地故障的影响 1.1线路影响 配电网发生单项接地故障时，故障点的位置会出现弧光接地，在附近的线路中形成谐振过电压，与正常配电网运行时相比，过电压要高出几倍，超出线路的承载范围，直接烧毁线路，或者是击穿绝缘子引起短路。单项接地故障对配电网线路的影响是直接性的，线路多次处于电压升高的状态，就会加速绝缘老化，配电网线路运行期间，有可能发生短路、断电的情况。 1.2设备影响 单项接地故障产生零序电流，容易在变电设备周围形成零序电压，不仅增加设备内的励磁电流，也会引起过电压的现象，导致设备面临着被烧毁的危害。例如：某室外配电网发生单项接地故障后，击穿变电设备的绝缘子，此时单项接地故障对变电设备的影响较大，导致该地区停电一天，引起了较大的经济损失，更是增加了设备维护的压力。 1.3人为因素造成单相接地故障 由于部分线路沿公路侧架设，道路车流量大，部分驾驶员违章驾驶，造成车辆撞倒、撞断杆塔的事件时有发生。城市转型升级建设步伐加快，伴随着三旧改造，大量的市政施工及基建项目不断涌现，基面开挖伤及地下敷设的电缆，施工机械碰触线路带电部位。因为不法分子这些贪图私利的窃盗行为引发电网故障，造成大规模大范围停电，给社会发展和人们生活带来了极大的影响。 2配电网系统单相接地故障的检测技术应用分析 在对单相接地故障进行检测过程中，传统的故障检测方法因为自身的局限性比较多，因此，需要全新的检测技术开展故障检测。本次研究过程中主要提出了S型注入法和TY型小电流接地系统单性接地选线和定位装置在配电网单项接地故障检测中的应用。 在实际故障检测过程中，首先将处于运行状态下的TV向接地线中注入相应的信号，并通过信号追踪和定位原理直接检查到故障点。设备和技术在实际应用过程中，该装置的原理和传统的故障检测方法存在很大的区别，在具备选线功能的前提下，还应该具备故障定位功能，这项技术在单相接地故障中有着广泛的应用前景。从这种故障诊断装置的组成分析，主要包括了主机、信号电流检测器等几个部分。在检测过程中，主机在信号发出之后，利用TV二次端子接入到故障线路中，从而通过自身的接地点达到回流的目的，主机内部要安装好信号检测器，当配电网系统中出现了接地故障之后，主机中的信号检测器就会自动启动，并向着故障相中输入特殊的故障信号，此时工作人员可以根据这个信号判断出故障点在哪一个位置上。如果配电网系统中某一个线路存在单相接地故障，变电站母线TV二次开口三角绕组输出电压将装置启动，这时装置就会对存在单相接地故障故障点进行自动判断，同时，在与之相对应的TB二次端口中注入220Hz的特殊信号，并利用TV将其转变转化后体现在整个配电网系统中。故障相和大地形成一个完成的回路，并使用无线检测设备对这种信号进行跟踪检测，从而就能实现对故障位置的精确定位。 3处理方法 3.1精准快速查找出故障区间 当发生单相接地故障后，工作人员第一时间要做的是精准快速查找出故障区间，以便后面故障处理行动的开展。因此，如何能精准快速查找出成了重要的问题。针对传统方法很难精准快速查找出故障区间的问题，本文提出的是一种小电流接地系统单相接地故障定位的方法。在供电线路干线和分支线路的出口处均布置零序电流测点，编号各个测点，测量数据。当某条出线线路发生单相接地时，故障相线对地的电压将降低，若是金属性的完全接地甚至能降为0kV，非故障相线对地电压将升高，若是金属性的完全接地甚至能升为线电压。此时利用小电流接地系统单相接地时所产生的零序电流，能准确判断出发生故障的线路及故障区间。利用测点确定故障支路，为后面故障处理工作提供依据。 3.2做好管理层面的预防工作 3.2.1在日常做好线路检修和巡视工作，采用定期和不定期的巡视方式，及时排出线路中可能存在的隐患，尤其是要注意高大建筑物、树木和线路之间的安全距离，做好绝缘子加固、更换工作，保证线路达到标准化程度，做好防雷击保护工作。 3.2.2在不同的运行环境应该采用合适的运行和维修措施，尤其是在容易受到污染的区域，要保证绝缘设备的绝缘能力，提高绝缘子的抗电压水平，这样才能更好地促进整个电网绝缘性能的提升。 3.3严谨快速抢修 当工作人员找出精准故障区间后，在天气晴朗条件允许的情况下，供电部门应及时派出有经验的工作人员快速到达故障地进行抢修。
铁路配电网络单相接地故障定位诊断研究 一、前言 当今，电气化铁路以其高速、重载、环保的优势受到世界各国的青睐。我国预计到2020年，铁路营业里程将达到12万km以上，其中电气化铁路比重将达到60％。可想而知，对电气化铁路的稳定可靠供电是多么重要，其中铁路配电网作为铁路电力系统的重要环节，负责对铁路车站及区间的信号、通信和其他重要负荷供电，其供电的可靠性直接关系列车的安全运营，对铁路系统至关重要。现如今高速度的电气化铁路机车功率高、行车密度大，给担负其供电任务的沿线电网带来了更高的要求，对应的配电网可靠性给出了更高的要求，于是以往电气化铁路配电网故障的人工定位更加跟不上发展的需求，快捷、智能、可靠的故障定位实现迫在眉睫。 二、铁路配电网络单相接地故障定位研究现状 铁路供电系统分为两部分：1.为提供铁路行车提供电源牵引供电系统；2.承担牵引供电以外的所有铁路负荷的供电任务，包括信号系统、生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷。我们把后一部分叫做铁路配电网，随着社会的进步、科技的腾飞，铁路技术进步以及铁路安全运输的需求，对高效、智能、可靠的铁路配电自动化呼声越来越高。而铁路配电网故障定位作为其中重要保证的一部分，势必提出了较地方配电网更高的要求。 针对于一般地方配电网络（6-35kV），即小电流接地系统，单相接地故障占主要部分[1]，许多学者对其故障定位问题做了大量研究 ,主要可以概括为三类:一类是以在线路端点处测量故障距离为目的的故障测距法;一类是故障发生后通过向系统注入信号实现寻迹的信号注入法[2]；还有一类是利用户外故障探测器检测的故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法；也有学者提出了基于地理信息系(GIS）的故障定位方法，其大多是针对单相接地故障的定位方法。[10-12]现在就原理及其对应的优缺点罗列如下： 1.阻抗法，其具有投资少的优点 ,但受路径阻抗、线路负荷和电源参数的影响较大,对于带有多分支的配电线路,阻抗法无法排除伪故障点,它只适合于结构比较简单的线路。 2.行波法，其由于配电网结构复杂,混合线路接头处,线路分支处和负荷处均为波阻抗不连续点,行波在波阻抗不连续点的折射和反射造成线路一端测得的行波波形将特别复杂,很难正确识别出故障点的反射波,使测距实现困难。 3.S注入法[3]，其最大的优点在于其适合于线路上只安装2相电流互感器的系统。其缺点在于：注入信号的强度受 PT容量限制；接地电阻较大时线路上分布电容会对注入的信号分流,给选线和定点带来干扰；如果接地点存在间歇性电弧现象,注入的信
配电网故障定位方法研究分析 发表时间：2018-03-08T11:20:48.843Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：刘柏罕1 曾凡有2 [导读] 摘要：随着城市的快速发展，配电网络覆盖面积日益扩大，配电网的结构也愈加复杂。 （1国网南昌供电公司江西南昌 330000；2.江西省电力设计院江西南昌 330096） 摘要：随着城市的快速发展，配电网络覆盖面积日益扩大，配电网的结构也愈加复杂。各电气设备以及配电网各个部分的联系越来越紧密，因此，配电网中的任何一个环节的故障都将导致连锁反应，甚至是造成大面积停电事故。本文深入探讨了配电网故障的定位方法以及故障快速恢复的策略，对提高配电网供电可靠性和电网检修工作有重大的指导意义。 关键词：智能配电网；故障定位；故障恢复 引言 配电网分布广、结构复杂，在城区电网架空线路多与电缆线路混合分布。对于保护不完善的线路，一旦线路某区段发生接地故障，则需要通过多次开关的操作才能将故障隔离开。故障处理时间长，易造成较大面积的停电，故亟需进一步提高故障定位和处理水平。本文就配电网故障定位方法进行深入综述，以帮助检修人员快速找到故障点，对故障进行隔离和处理，这对加快恢复供电速度具有重要意义。 1配电网故障定位的方法 1.1中电阻法 由理论可知故障电流仅仅在故障线路故障相和系统母线之间流通。因此可以在故障系统中性点加入一定值的电阻。首先检测流过该电阻的故障电流，通过计算便可以实现故障点的定位。该方法的缺点是要专门设计中性点电阻，其设计比较麻烦，增加故障定位成本。在中性点人为增加的电阻，增大了系统的故障电流，需进一步考虑解决系统绝缘的难题，且增大的故障电流亦将会对通讯系统造成较大干扰。 1.2基于FTU的故障定位方法 利用馈线终端单元FTU上传的参数，经过运算实现故障定位的方法称为基于FTU的故障定位方法。FTU安装在柱上开关设备处，各FTU分别采集相应柱上开关设备的运行情况，并将采集的信息通过通讯网发送到远方的配电自动化控制中心。在故障发生时，各FTU记录下故障前及故障时的重要信息，上传到控制中心，经计算机系统分析后确定故障区段和最优恢复供电方案，最终以遥控方式隔离故障区段，恢复健全区段供电。对于辐射状网、树状网和处于开环运行的环网，判断故障区段只需根据馈线沿线各开关是否流过故障电流就可以了。 1.3综合测距方法 1.3.1行波和交流综合定位法 该定位方法迅速，不用巡线查找故障点，并且具有可以进行多次定位的优势来确定故障的电气距离，并确定故障点所在区段，然后利用交流法实现精确定位，确定故障点，其原理如图1所示。 图1行波法和交流综合定位法流程图 1.3.2交—直流综合定位法 该方法克服了直流法难检测、交流法有效范围小的缺点，充分利用直流法和交流法的优点，实现准确快速定位。定位过程是先用直流法确定故障线路，接着继续用直流法缩小故障区域，最后由交流法实现细定位，其原理如图2所示。 1.4和声算法故障定位 一般来说，配电网故障主要采用二进制编码，其中0代表无故障，1则代表有故障，-1则代表负方向过电流。此方法的运行原理为：根据分区域处理法来对配电网进行划分，其中包括：无源树枝、有源树枝两大类，上传故障电流的相关信号，排除无源树枝，并明确维数，这样各个变量值都能以0或1的形式表示出来，对应呈现出线路的工作状态，再对数据库进行更新，判断目标函数。由于配电网通常开环运转，各个联络开关均能充当独立闭合环，和各个开关开合状态之间交换，这其中网络依然处于辐射状态。单联络环配电网的基础上，可以优化配电网达到控制解码维度的目的。各个单联络环都要编码处理，闭合各个开关，让出度和入度之合小于2的节点连接支路，合成一个支路组，能够达到相同的解环效果。 图2交—直流综合定位流程图 2配电网故障快速恢复策略 2.1基于单联络环网络连通恢复 配电网故障时，分段开关将自动将故障分隔开来，据此应该闭合一切单联络环所对应的联络开关，以此来重新让网络连通起来。因为
缩短配网故障定位及抢修时间技术手段的研究胡甜甜 发表时间：2018-12-05T21:49:19.517Z 来源：《电力设备》2018年第21期作者：胡甜甜[导读] 摘要：随着现代社会的快速发展，电力资源已经成为当前人们生活和工作过程中不可或缺的重要能源。 （国网福建石狮市供电有限公司福建省石狮市 362700）摘要：随着现代社会的快速发展，电力资源已经成为当前人们生活和工作过程中不可或缺的重要能源。电力企业应该强化配电网发生故障时的抢修工作管理，结合故障精确定位技术，改善配电网故障修理的管理措施以及技术措施，从而达到有效缩短配电网故障抢修时间的目的，提高城市配电网运行过程中的安全性和可靠性。基于此，本文就缩短配网故障定位及抢修时间技术手段进行了论述，以供参阅。 关键词：配网故障；定位；抢修；技术引言 配网系统在实际运行过程中，难免会出现各种故障问题，缩短故障定位与抢修时间，首先需要明确影响配网故障定位与抢修的因素，在此基础上来排除不良因素的干扰，采取科学的抢修技术。以此提高配网抢修工作效率，缩短故障定位与抢修时间，创造预期的工作效果，最终达到良好的抢修工作效果，提高客户用电服务质量。 1城市配电网故障抢修时间的影响因素一般来说，城市配电网故障的抢修过程可以根据其在时间阶段上的行动不同，分为前期准备、到达目标地点、隔离故障以及修复故障这四个阶段。对城市配电网故障抢修时间的影响因素进行分析，也应该相应的从这四个阶段中实施抢修工作耗费时间的相关影响因素进行具体的分析。综合来讲，城市配电网故障抢修时间的影响因素主要包含以下方面：首先是在前期准备阶段的实施过程中，供电局的车辆准备工作以及施工单位到达现场的时间过于缓慢；其次是在到达目标地点的阶段过程中，行车速度过于缓慢、故障排查的顺序过于缓慢；然后是在隔离故障的阶段过程中，相关故障的隔离方法应用速度过于缓慢，浪费了整体配电网故障清除的时间；最后是在故障修复的阶段过程中，这一阶段也是耗费城市配电网故障抢修时间最多的一个阶段，在这一阶段中，工作人员首先要结合电缆故障车确定城市配电网的电缆故障距离，然后根据电缆沿布图中故障位置的坐标精确的对电缆故障进行定位和清除。在这一过程中，由于城市配电网在设计的过程中线路结构设置存在的问题以及相关的备用线路或者线路分段不合理等等，都会给故障修复的时间造成一定的延迟，进而造成整体城市配电网故障抢修时间的延长。除此之外，在城市配电网故障抢修的过程中，城市交通过于拥堵、抢修物资的到达时间过长、故障抢修设备的使用不当以及城市配电网自身的线路较为老化无法承受隔离等等都会造成城市配电网故障抢修时间的延长，增大城市配电网故障的影响范围，扩大城市因为配电网故障造成的经济损失以及对供电局的社会形象造成不利影响。 2缩短配网故障定位及抢修时间的技术手段 2.1故障定位系统 （1）故障指示设备。配网系统中设置故障指示设备，一旦系统某部位出现故障，指示设备将在第一时间做出反应，并将故障信号传递至其他设备，发出警报信息。（2）监控站。监控站主要负责配网信息监测，能够有效反映信息的具体地理方位，并将其呈现于GIS系统，同时，也能纠正错误信息，深入分析故障信息，从而得出故障类型与具体方位。（3）中心站。中心站负责收录来自于通讯系统的各类信息，再积极转换、传输信息，使故障信息得到有效处理，这其中主要依赖于通讯技术，实现信息的传输，为故障维护人员提供指导。 2.2地理信息技术 在故障定位系统中采用了地理信息技术，它可以把设备传输给它的信息，通过分析判断故障的方位，帮助工作人员了解它的情况。这种技术采用数据库技术，可以提高数据的处理能力。它还可以把地理情况用图像的方式显示出来，既方便又直观。（1）故障系统设备把线路情况反馈给地理信息系统，系统把信息进行整理。工作人员把信息输入到数据库中，数据库把信息和技术结合起来，把方位的具体情况用图形方式显示出来。（2）把相关信息输入到电脑中以后，方便工作人员查询和检索相关信息。当发现信息不准确的时候，还可以利用数据库修改信息。（3）工作人员可以根据需要查询地理信息，安排维修者到现场抢修。地理信息技术可以把地理情况通过特殊的方式展示给工作者，方便工作者查看。这种技术在故障定位中起到很大的帮助，帮助工作人员尽快掌握线路问题的情况。 2.3通信技术 故障定位系统中综合各种技术，可以准确的判断线路的情况，根据情况采用措施进行处理，有利于缩短抢修时间，提高工作效率，降低企业损失。在系统中通信技术发挥重要作用，它可以把信息传输给其他设备，给故障抢修争取时间。故障定位系统中采用通信方式很多，可以根据实际情况采用合适的方式。淤在配网中采用载波方式通信，具有很多好处，它不受距离的限制，在传输的过程中比较安全，效果非常明显。它的用途很广，用在各种电力设备中。这种通信方式对技术的要求很高，出现问题不容易维修，需要维修人员具有熟练的技能才能处理好。在一些农村地区，由于线路比较分散，出现问题不容易及时发现，如果采用这种方式，偏远地区效果并不明显。于在一些局域网中采用光纤通信方式，它可以降低对线路的损坏，而且传输的速度非常快，在传输中比较稳定安全。现在通信技术在慢慢发展，网络速度也在慢慢加快，给这种通信方式提供便利。在铺设这种线路设备时需要花费比较多的成本，线路故障也会造成很大的损失。盂GPRS/GDMA通信，这种方式结合通信技术，可以有效处理线路传输中出现问题，它可以传输大量的数据，提高传输的效率。这种方式比较安全，不容易出现数据的丢失情况，而且建设费用和维修费用相对较为便宜。它的适用范围很广，可以在一些偏远地区使用，可以提高线路故障维修的效率。榆在处理故障问题时，尽快发现它的位置，控制它的影响范围，为工作者争取足够的抢修时间才可以把损失降到最低，不影响居民生活。采用无线远距离的通信方式，它可以解决偏远地区信号比较弱的问题。偏远地区存在干扰因素，导致线路的信号非常差，采用故障定位技术也不容易接收到信息，不利于解决线路问题。而GPRS/GDMA通信方式可以及时反馈线路情况，帮助工作者掌握这里的情况，根据情况制定解决方案。 2.4过流跳闸技术 过流跳闸设备是配网故障定位的有效设备之一，将跳闸设备配置于配网系统，配网线路出现非正常电流，或电流值偏高时，跳闸设备将自动断开，防止过电流对线路的危害，维护配网系统的安全。实际工作中，需要参照跳闸设备实际配置的方位对应定位系统故障，将其同继电器同步运行，能够科学定位故障，如果跳闸设备后方线路发生故障，对应的继电器将发出动作，再综合分析出故障的实际位置。如果过流跳闸设备发出跳闸动作，故障指示设备则将相关的故障信号进行传输，使其达到通讯终端，再进一步将故障信号传输至故障监测中心，从而为故障排查与检修赢得时间。
电力系统故障定位原理综述 郭俊宏1 , 谭伟璞1 , 杨以涵1 , 郭芳霞2 , 任杰 3 (1. 华北电力大学电气工程学院, 北京102206; 2. 山西运城供电公司生产技术部, 山西运城044000; 3. 聊城供电公司, 山东聊城252000 摘要:在电力系统中, 由于输配电网络结构不同, 在现有研究的基础上, , 并且对各种原理下的不同算法作出总结。。关键词:行波; 故障定位; 中图分类号:T A 文章编号:100324897(2006 0320076206 0引言 在电力系统运行中, 输配电线路担负着电能输 送分配的重任, 很容易发生故障, 而用人工查找故障点又非常困难。故障定位技术可以根据线路故障时的故障特征迅速准确地进行故障定位, 不仅有利于线路及时修复, 保证可靠供电, 大大减轻人工巡线的艰辛劳动, 而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。由于高压输电线路和中低压配电网本身线路网络结构的不同, 所以, 适应于各自的故障定位方法也有所区别。本文分别就高压输电线路和中低压配电网的各种故障定位方法研究现状作出总结概括。
1高压输电线故障定位 高压输电线故障定位早有研究, 尤其是随着计算机技术的应用, 微机保护和故障录波装置的开发 及大量投运, 更加速了故障测距的实用化进程。基于微机或微处理装置的故障测距方法研究也早已成为国内外的热门课题之一。 输电线路故障定位按其工作原理分为阻抗法、行波法两种。1. 1阻抗法 阻抗法基本原理如下(图1 :在离母线M 处L 公里的F 点发生接地故障, 故障点的接地电阻为R f , 在母线M 处测得的电流和电压之间的关系为: U m =Z 1I m +R f I f (1 两侧故障电流之和: I f =I m +I n (2 M 端测量阻抗为
本技术公开了一种配电网故障定位方法，该方法包括：对包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块的深度神经网络模型框架进行机器学习训练，从而得到最优深度神经网络模型；各监测终端对配电网进工况录波得到录波数据，并对录波数据进行截取获得故障波形区域；利用最优深度神经网络模型中的多层网络模块对故障波形区域进特征提取；各监测终端将特征数据上传至系统主站，并有系统主站进行特征数据归集，并根据配电网拓扑结构将位于同一传输线路上的监测终端的特征数据组合成特征数据序列；将特征数据序列输入双向长短时记忆网络模块从而获得各监测终端与故障点之间的相对位置。 权利要求书 1.一种配电网故障定位方法，其特征在于，该方法包括： 对包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块的深度神经网络模型框架进行机器学习训练，从而得到最优深度神经网络模型； 各监测终端对配电网进行工况录波得到录波数据，并对录波数据进行截取获得故障波形区域；
利用最优深度神经网络模型中的多层网络模块对故障波形区域进行特征提取得到特征数据； 各监测终端将特征数据上传至系统主站，并由系统主站进行特征数据归集，根据配电网拓扑结构将位于同一传输线路上的监测终端的特征数据按线路位置组合成特征数据序列； 将特征数据序列输入双向长短时记忆网络模块从而获得各监测终端与故障点之间的相对位置。 2.根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述多层网络模块内置于监测终端内部，由监测终端完成对工况录波的特征提取。 3.根据权利要求2所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述多层网络模块包含输入卷积层、卷积块、平均池化层及全连接层。 4.根据权利要求3所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述卷积块的结构为双层卷积层叠加结构，或者为多通道的且每一通道由双层卷积层叠加的结构构成，或者为多通道的且每一通道包含1至3层卷积层的结构构成。 5.根据权利要求4所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述卷积层区域中的卷积块之间设置有残量连接，所述残量连接是指将一个卷积块的输入和输出取和，并将取和结果作为输入传递至下一卷积块。 6.根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述双向长短时记忆网络模块中的每一长短时记忆单元均对应于一个监测终端，且长短时记忆单元的排列顺序对应于特征数据序列中特征数据的排列方式。 7.一种用于配电网故障定位的系统，该系统使用权利要求1-6之一所述的配电网故障定位方法进行故障定位，该系统包括系统主站以及布置于配电网拓扑中不同位置的多个监测终端；其特征在于，该系统使用端对端的深度神经网络对配电网的故障进行定位判定；所述深度神经网络中包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块，其中多层网络模块布置于监测终端内部，双向长短时记忆网络模块布置于系统主站内部。
智能配电网故障定位研究摘要：我国电力行业快速发展,智能配电网因其具有互动性、可靠性以及优质性等多种优势,成为现代电网发展的主要方向，需要与时俱进研究有效的智能配电网故障定位与故障恢复方法。我国配电网主要采用的是小电流接地系统，本文针对其发生率最高的单相接地故障进行研究，提出故障检测定位方法。 关键词：智能配电网；故障定位；遗传算法 前言 如今，世界各国都在大力发展高效、环保的能源，分布式能源因此被大量接入到配电网中。另外，随着科技进步，用户的互动、需求侧管理等技术得到传播推广。智能配电网是智能电网重要部分，直接关系着智能电网的发展，在分布式能源大量接入和用户互动、需求侧管理技术的冲击下，对配电网结构、技术的更新发展提出新的要求，更是影响着整个智能电网的技术发展。为了应对时代的挑战，推动我国电力技术革命性地发展以及实现绿色能源经济的建设，必须深入研究发展智能配电网技术。近年来，我国电力用户平均停电时间与发达国家相比仍有较大差距，例如在2014年我国高达350分钟，而发达国家不到100分钟，而发生电力用户停电的主要原因是配电线路故障。由于配电网多存在与人口密集区域的原因，配电线路故障是严重的安全隐患，甚至导致死亡。为了保证社会生产和居民人身财产安全、避免损失，必须及时发现及处理配电线路故障。因此，思考研究配电网
故障实现快速定位的技术，具有深远的、重要的意义。随着科学技术的不断发展，智能电网中运用人工智能算法进行配电网故障定位，极大提高了定位效率。目前，应用较多有遗传算法、模糊理论、神经网络等等，每种算法都具有各自的优缺点。本文结合现有的智能算法经验，提出基于改进遗传算法的智能配电网故障定位算法，并通过仿真对其进行验证。 一、遗传算法概述 遗传算法是一种模拟生物进化过程搜索最优解的全局优化概率搜索计算模型，从代表问题参数的染色体开始，根据问题域中个体适应度来选择，最后借助遗传算子来组合交叉及变异，最终生成代表问题最优解的优化后染色体。遗传算法广泛应用在机器学习、模式识别等领域用。遗传算法具体的运算步骤如图1所示。 图1 遗传算法运算步骤 随着广泛应用中暴露的一些问题，以及对遗传算法研究的发展，
基于行波法的交直流配电线路故障定位方法综述孙永健 发表时间：2018-06-19T10:20:40.563Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：孙永健陈羽韩玘桓 [导读] 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。 (山东理工大学电气工程学院山东省淄博市 255049) 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。交直流配电网发生线路故障时，可靠、精确的故障测距方法对于保障配电系统的稳定运行具有重要意义。 关键词：直流配电网直流线路故障定位故障初始行波 0 引言 随着科学技术的不断进步，电力电子技术的不断发展，以太阳能、风能为主的新能源的普及利用，直流负荷的涌现，直流配电线路给直流负荷供电时比交流配电线路效率高，直流配电网已成为国内外研究发展的热点课题。直流配电网较交流配电网相比有以下优点：（1）供电容量大、线路损耗小；（2）供电效率高、供电稳定性好、电能质量好；（3）便于直流电源及直流负载的接入。环状直流配电网供电可靠性更高，发展前景广阔[1]。 行波法故障定位受故障距离、过渡电阻及系统运行方式小，测距精确，是输电系统最主要的故障测距方法。 1 交流配电线路定位方法 行波测距是通过测量线路发生故障时的特征电气量来实现的。对暂态电气量进行分析时，考虑到基波电压和电流波长的大小，网络大小不可做理想化处理，因此，需要对线路进行分部参数处理并在实际计算中考虑电磁波在传播过程中的速度和时间，此种在分布参数系统中的具有固定传播速度的电磁波被称为行波。行波测距法起源与19世纪60年代，如今也是非常实用的测距方法，主要利用线路故障时产生的暂态电气量—行波进行测距，一直以来，许多的研究着利用电压或电流行波的传播特点，提出了许多具有实际应用价值的观点。 行波测距法主要分为两种：一种是在故障点处产生的行波经线路传播到线路母线的时间与故障点处产生的行波经对侧母线反射到本侧母线或故障点自身反射到本册母线的时间之差进行测距，这种方法称为单端行波测距法，A性行波测距法便是利用单端行波测距法的基本原理实现的；另一按照故障点出行波达到两端母线监测点的时间差进行测距，这种方法被称为双端测距法。该方法的实现的关键是两端行波同步到达母线的测点的时间差，需要专用的同步时钟进行及时。虽然双端行波测距法会增大投资成本，但其只需要检测故障行波的第一个波头，受线路运行方式、过渡电阻以及分部电容等参数的影响较小，其测距结果更加准确。 2 直流配电线路定位方法 由于行波法测距精度高、响应速度快，并且受过渡电阻、线路阻抗、故障距离及系统运行方式影响较小，因此行波法是现如今直流系统中最主要的故障测距方法。 行波测距通过测量故障点行波波头到达母线监测点的时间实现测距，测量准确度高；具体实现又可分为单端行波法[2-5]和双端行波法[6-7]。单端行波法只需要测量故障行波波头达到其中一侧母线监测点的时间即可，不需要进行通讯，实现方式简单，精度较好，但可靠度取决于能否准确捕获故障点行波反射波和透射波。双端行波法是根据故障点行波到达两端母线监测点的时间之差确定距离的，测量准确度和可靠性更高，但对于数据采样的准确性要求更高。行波测距法能够可靠工作较为关键的环节便是波头的识别和捕获。一个很简单的方法便是导数法，即对故障行波进行一阶求导，得到导数的极大值便可得到波头。上世纪末，小波变换是应用很广泛的故障行波波头捕获方法，因其具有良好的时频局部化特征。文献[6-7]提出了基于双端行波法，并使用小波变换的模的极大值检测故障行波信号的奇异性，由此得到行波波头，从而实现故障的精准定位。随着软件和硬件水平的不断提高，不断有新的检测和数学分析方法被引入到故障测距中来。文献[8-10]应用数学形态学多分辨形态梯度理论和小波变换原理来检测波头。文献[13]将波形图映射为红率彩色模式图，将颜色变化点定为波头点。 行波测距另一重要影响因素便是行波速度，行波速度与线路参数和行波频率有很大关系，行波波速并不是恒定不变的。而在实际计算中，往往不会考虑波速变化对测距所产生的影响，因此，最终测距结果又是会超出所允许的误差范围。所以，故障行波的选取要考虑合适的行波速度，将波速对测距的影响降到最低。文献[5]总结故障波头之间的时间差，并列写了测距方程，从未消除了波速对测距的影响。 研究者们也对其他测距方法进行了探索，主要寻找故障行波变化特点与故障距离的关系，这样便可以不再对故障行波的波头进行检测，可以提高可靠性，但在具体实施过程中还有很多问题，目前该研究还在理论探索阶段。文献[3]提出利用发生故障时的电流频率来测定故障距离，测距精度有所提高，实现了无需检测故障波头的要求，但对于故障电流频率的检测和分析却面临着其他一系列问题。文献[11]提出故障行波中的高频分量衰减与故障距离的关系实现故障测距的构思，能够实现精确测距。但高频分量衰减速度受其衰减常数的。文献[12]利人工神经网络算法对文献[11]的算法进行矫正，利用其非线性拟合能力能够准确计算出行波衰减常数，满足了行波测距高可靠性要求。 3 结语 总而言之，随着行波测距系统运行经验的积累和不断完善，行波测距已成为一种主要的输电线路故障精确定位方法。 由于交直流配电网接线方式的特殊性，行波测距用于交直流配电网还有一些特殊的问题需要解决。目前，交直流配电网行波测距的研究主要还是停留在理论探讨与试验阶段，还没有获得实际的应用。 参考文献: [1] 宋强，赵彪，刘文华，等．智能直流配电网研究综述[J]．中国电机工程学报，2013，33(25):9-19． [2] 张帆，潘贞存，马琳琳，等．基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护［J］．中国电机工程学报，2009,29，（10）：78-83. [3] 宋国兵，李德坤，斬东時，等．利用近波电压分布特征的柔性直流输电线路单端故障定位［J］．电为系统自动化，2013,37（15）：83-88. [4] 李德坤，宋国兵，高淑萍，等．VSC-HVDC输电线路单端行波自动化故障定位方法研究［J］．电网技术，．2013,37（4）：1128-1133. [5] 杨立紅，杨明玉．与波速无关的柔性直流输电线路单端行波故障测距算法[J]可电力科学与工程，2013,29（6）：12-16+22.
智能配电网故障快速定位方法 摘要：智能配电网具有智能化特征，配网出现故障以后要对故障进行快速定位，对此需要研究科学的故障定位方法，提高故障定位的精准度，在此基础上来采用 技术措施来恢复故障，从而维护并确保智能电网的运行质量，减少因为故障问题 所带来的不良影响。 关键词：智能配电网；故障定位；恢复 一、智能配电网的优势 智能配电网具有如下几方面的优势： 1.1安全性更高。在安全性方面，智能配电网进行了更进一步的升级，能够在电网遭受 破坏，避免出现大面积的停电现象，也可以做好外部破坏的有效控制，确保供电的安全性。 1.2可视化管理。智能配电网的设各可以保证整个系统的运行数据、电能质量扰动、停 电数据的实时采集，使得工作人员能够全而掌握运行状态，在有问题出现时，迅速地进行管 理与决策。其可视化管理方便了整个系统的操作，问题的检测与处理。 1.3管理信息化。管理信息化主要指的是配电与用电之间的管理信息化，智能配电网系 统可以将实时的运行同离线数据管理相互融合集成，这样才能实现真正的管理信息化。 二、智能配电网故障诊断系统的实现 2.1系统整体设计 通过对粗糙集以及人工神经网络的研究，然后将其改进，就能够促进其相互之间的融合，应用到智能配电网故障的诊断这一操作之中。利用好ＶｉｓｕａｌＣ＋＋与Ｍａｔ－ｌａｂ，就能够构成诊断系统，之后通过相对应的改进，可以对其正确性和有效性进行系统之内的验证。具体的整体简化设计图如图１所示，其具体的界面由配电网络简化模型图、输入以及输 入界面这三个核心的部分组成。在故障信息的处理与诊断之中，首先需要建立样本———历 史配电网故障数据，然后利用约简属性，将数据得出，之后再输入训练神经网络，之后，再 输入新故障数据，做出判断，最终送至诊断界面。 图2 配电网故障诊断算法流程 2.4Ｍａｔｌａｂ与ＶｉｓｕａｌＣ＋＋接口实现利用Ｍａｔｌａｂ本身的科学计算和可 视化双重功能，可以得到多个扩展工具箱以及可扩展环境的支持，这样就可以让Ｍａｔｌａ ｂ成为计算机辅助的设计与分析方法。Ｍａｔｌａｂ本身可以拥有一个神经性的网络工具性，可以简化编程，这样也可以让自身的神经网络设计实现其利用价值。通过ＭａｔｌａｂＣ＋ ＋数据库，调用Ｍａｔ－ｌａｂ函数。粗糙集－人工神经网络的故障诊断主要包含了几个界面：故障信息界面；配电网网络简化图和故障诊断输出界面；故障信息输入界面。 三、智能配电网故障的定位步骤与方法 3.1定位步骤
低压配电网故障定位系统设计 发表时间：2020-03-19T06:23:40.613Z 来源：《云南电业》2019年9期作者：吴家斌 [导读] 本文主要分低压配电网故障定位系统设计和故障快速抢修。 （身份证号码：44010319900601xxxx） 摘要：在经济发展中，所有行业和企业的发展必须利用电力的能量，这对供电工作要求很高，低压配电网在日常运营过程中容易出现一些故障。电力企业必须不断加强维护支持能力，努力快速解决问题、修复工作、低压配电网络的安全性和顺利运行。本文主要分低压配电网故障定位系统设计和故障快速抢修。 关键词：低压配电网；故障定位系统设计；快速抢修 引言 低压配电网处于整个电力系统的最末端，其运行状况的好坏直接影响到供电的安全性和可靠性，与电力用户的切身利益相关，由此可见，实现对低压配电网故障的快速定位和隔离具有巨大的现实意义，同时应加强对低压配电网的日常管理工作，保证低压配电网处理良好的工作状态，有利于保证我国经济快速、有序的发展。 1、低压配电网的常见故障 低压配电网最常出现的故障包括接地故障和短路故障，其中接地故障主要以单相接地为主。目前，我国在3-66kv中低压配电网中普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地（即谐振接地）运行方式。在电网发生单相接地故障时可带故障继续运行1-2h，但是长期带故障运行，容易促使绝缘薄弱处发生对地击穿，造成两相接地短路故障，并会带来跨步电压，给故障线路周围的行人带来安全隐患，线路故障应及时处理，其中跨步电压分布示意图如图1所示。 图2 基于ZigBee的网络拓扑结构 2.2低压配电网故障定位与快速恢复系统 该系统能够独立完成局域范围的低压配电网故障的定位与快速恢复：采集与传输系统把采集到的动态数据传输到故障定位的数据接收中心，进行存储分析，结合故障特征库，实时进行故障分析与推理，并实施对故障的定位、隔离与快速恢复（图3）。