配电线路在线故障识别与诊断方法探讨

配电线路在线故障识别与诊断方法探讨

发表时间：2018-08-22T11:01:31.233Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：万成志

[导读] 摘要：近年来经济的迅速发展使人们对电力的需求日益增加，我国电力系统运行压力也在不断增长。

（国网济宁市任城区供电公司山东省济宁市 272000）

摘要：近年来经济的迅速发展使人们对电力的需求日益增加，我国电力系统运行压力也在不断增长。配电线路具有连接发电厂和终端用户的作用，是电力系统运行中的重要部分，由于外界因素的干扰，配电线路经常发生故障，相关人员应加强对其故障的识别，并采取科学的方法予以解决。本文就配电线路在线故障识别与诊断方法进行了研究分析。

关键词：配电线路；线路故障；识别方法；诊断方法

一、配电线路在线故障的识别

1、配电系统中的高阻故障

高阻故障主要是指架空线路出现断裂时，与高阻抗的地面发生接触，或者是正常运行的架空线路与周围的物体发生接触，从而引发了高阻故障。例如：周围的建筑物以及离架空较近的树木在表面上存在一些短路。又如：一些碎石、沥青以及沙砾等物体的表面，由于受到闪电和雷击的影响，这就容易发生高阻的故障。高阻故障的电流水平比一般的直接短路接地的故障电流的水平低，这就使得高阻故障不能够使用传统的过电流保护方法检测出来。高阻故障能够使得电力系统产生更加严重的故障，除此之外，高阻故障还可能引发人身触电、火灾等严重的后果。

2、配电系统中的间歇性故障

间歇性故障主要是指在线路发生的间歇性进行放电，与此同时伴随着弧光等情况，并且具有瞬时性和重复性的特点。在间歇性故障中，两次连续故障的间隔时间可能会从几秒扩展到几天，而且间歇性故障表现出一定的随意性。在发生间歇性故障的时候，要进行查明故障的原因，并且要及时进行维护。如果对间歇性故障没有进行及时的维护，这将不利于配电网的顺利发展，而且也会使得安全隐患一直存在，最终会危害电力系统的安全运行，而且给人民群众的生活带来一定的危害。

3、单相接地故障

单相接地故障是配电网中最容易发生的，但是最难查找的故障。有关单相接地故障中，要对暂态过程进行分析，暂态信号存在着丰富的故障信息，而且暂态过程不受接地方式的影响。因此，在单相接地故障中，要合理的把握电容电流的暂态分量，这样有利于配电网的正常运行。

二、配电线路在线故障的诊断方法

2.1监测定位法

采用监测定位法可以对配电线路中经常出现故障的地点或重要的地方进行实时的监测和检查，从而确保故障发生时能够及时的发现和处理，方便维修人员对配电线路的维修和保护。这种方法主要是对配电线路中的参数进行监测，如果发生故障，监测系统会立刻发出警报，以使配电线路得到最快的维修，并在最短时间内恢复正常运行[2]。

2.2智能定位法

智能定位法对配电线路在线故障的诊断是以故障投诉信息作为基础，再对其进行深入的分析和研究，进而确定配电线路中故障发生的具体位置。所谓智能就是通过将神经网络法与SVM法相结合，并实现两种方法的综合运用，该方法适用于线性可分的数据。

2.3被动定位法

被动定位法又分为三个小方法，即阻抗法、区段查找法和行波法。区段查找法是对一定区域内各条线路的用电信息进行实时的监控，以便在故障发生时能够尽快诊断出故障发生的具体位置，从而避免维修人员进行盲目的搜索，同时提高配电故障的维修效率。

2.4主动式的定位方式

一般包括三种方法：S注入法、中性点脉宽注入法以及交直流综合注入法。首先确定故障发生，再利用信号以确定故障点，具有较高定位精准度的方法就是S注入法，但是其也存在一定弊端，对于配电网故障的在线定位时就无法使用。对故障的监测具有较高可靠性以及安全性的就是中性点脉宽注入法。而在监测具有一定危险性存在且无法对故障发生的区域做到有效监测的方法就是交直流综合注入法，具有较多缺陷，费时且费力。

针对这四种有效的故障诊断方法，陕西榆林定边县供电分公司城郊供电所就对其进行了很好的应用，并且通过这三种方法，该供电所的配电线路故障问题得到了有效的诊断和处理，配电线路的工作效率得到了显著的提高。

三、故障检测方法以及基于HHT方法的故障检测系统

3.1故障检测方法

当控制中心收到停电故障报告之后，通常做法是操作人员根据收集到的现有故障信息估计故障点，然后派人维修。但是有时候故障点并不能够提供关于故障的全部信息，例如由于小动物飞跃带来的短路故障会由其他动物将小动物的尸体叼走。因此沿着线路查找故障费时费力。而利用配电线路故障识别检测方法将算法、信号处理和数学理论运用到故障检测之中，主要有以下几种不同的故障识别方法。（1）利用故障发生时刻电流幅值和电压幅值。故障发生之后，三相电压和三相电流的幅值会有明显变化，因此这种方法比较适用于阻抗较低的情况。但是如果发生的故障是高阻故障时，基于电流和电压幅值的方法往往会失去作用。在此基础之上的改进方法譬如继电保护算法重点检测发生故障期间三相电流的非平衡特性，以此为判别标准。另外的思路是考虑中性点处电压和零序电流的变化，特地针对高阻故障提出算法。这种方法的缺陷是认为高阻故障的电流波形与周围环境无关，所以适用情况较为单一。在处理故障电流信号之前对其进行信号滤波处理是明确故障检测的先行工作。

（2）利用故障时刻的低频和高频信息。信号检测和处理技术的发展使得很多的基于低次谐波的低次频谱分析的方法大量发展起来。例如已经提出的以负序电流为基础的针对高阻故障的检测算法，该算法利用对称性准则和系统故障平衡原理，对基波和低次奇谐波统计之后利用统计学的方法进行分析，得出平衡度和之前数据对比，以此为依据来识别配电线路故障。另外的一些与特定阈值进行比较的方法或者高阻随意性算法均是以此为基础。

（3）卡尔曼滤波和模式识别类方法。利用微处理器来区分故障操作和正常操作。该方法的操作第一步为诸如脉冲信号，第二步为检测

信号，通过比较不同状态下不同响应的模式来进行判别故障类型和故障状态。另外的思路是利用卡尔曼滤波估计基波和谐波的成分随时间的变化情况。

（4）基于小波变换和神经网络的方法。利用小波的多尺度特性提取每一相的频带能量，取最大值和预先设定的阈值进行比较。这种基于小波变换的方法对于系统实时性的要求较高，而且阈值的设定是人为主观判断，不同系统会受到不同设定值的影响。在小波变换的基础之上，滤除了谐波和非周期成分之后，提取神经网络训练所需要的样本，构建出小波神经网络。

3.2基于HHT方法的配电故障检测系统

HHT变换故障诊断系统的第一步是进行信号检测，重点放在检测并提取和故障相关联的状态信号，包含信号测取、信号调理和数据采集。这三步的严格执行保证数据的准确性。第二步是进行特征提取。利用HHT变换进行分析，信号进入待检状态。之后是状态识别步骤。数据库的技术在这里可以发挥重要作用。在有效的档案库中处于待检模式的信号与基准模式进行对比，判断设备是否正常运转。最后的步骤是进行预报决策。这一步骤还包含故障的查明，分析故障产生的原因，做出相应的补救和调整策略，并且利用本次处理的结果更新数据库，便于整个HHT故障诊断识别系统的建立和完善。

结束语

配电线路联系着千家万户的用电安全，关系到国家电力企业的发展，采用科学恰当的方法对配电线路中的在线故障进行有效的识别、诊断，并对这些故障进行及时、准确的处理，能够为配电系统安全可靠的运行提供有力的保障，实现我国电力产业在未来良好的发展追求。

参考文献

[1]王金栋.10kV配电线路单相接地故障分析与故障查找[J].硅谷，2014，20：123+94.

[2]翟进乾.配电线路在线故障识别与诊断方法研究[D].重庆大学，2012.

[3]覃干宁.配电线路在线故障识别与诊断方法探析[J].通讯世界，2014，16：123-124.

[4]周廷模.配电线路在线故障识别与诊断方法的研究[J].广东科技，2013，16：90-91.