配網開閉所電纜單相接地故障區段定位研究

楊帆 國網重慶市電力公司市區供電分公司安馳電力工程有限公司

一、故障檢測與定位原理系統

（一）零模電壓法

故障檢測以配電線路暫態電壓信號的零模分量作為故障檢測特征參量的原因在于：①零模電壓在電力系統正常運行時為零；②當電力系統發生接地故障時，在故障點零模分量的電壓電流波形將發生突變，零模電壓可以作為故障檢測的判據。

在三相系統中，相間線路存在耦合，利用凱倫貝爾變換可以將三相系統的相量轉換為3個相互獨立的模量，即零模、1模和2模模量，從中獲取零模電壓分量。凱倫貝爾相模變換為

式中：u0、u1、u2分別為零模、1模、2模電壓；uA、uB、uC分別為A、B、C三相相電壓?？紤]到正常工作時三相系統存在的不平衡會導致配網線路零模電壓出現不為零的現象，在相模變換求得零模電壓后，將零模電壓的模值與相電壓的有效值進行比較，判斷是否發生故障，判據如下：u0＞0.15um式中：u0為電壓零模分量；5um為相電壓有效值。

（二）B型行波法故障定位

B型行波法是利用故障點自身產生的行波進行雙端定位的方法。本文采用的故障定位方法是，故障點的零模電壓行波信號產生后從檢測點傳輸至兩端故障點根據電壓行波到達兩端檢測點的時間差和波速來計算故障距離。

B型行波定位的關鍵在于測量零模電壓行波到達線路檢測點M和N的時間差t2-t1，初始零模電壓行波由故障點向線路兩端傳播，零模電壓行波波頭的識別與分析對于能否準確定位至關重要。采用小波變換方法可以實現對零模電壓行波的波頭識別，局部極值點對應于零模電壓信號的突變點，選用Daubechies小波族的db6小波基對零模電壓進行尺度為5的連續小波變換，取d1層即可作為行波波頭判別依據

二、配電線路外力破壞因素分析

（一）人為因素

配電線路遭遇外力破壞的人為因素主要是車輛撞桿事故。由于線路規劃和其他原因，配電架空線路往往會廣泛分布在道路附近，這一方面給線路運行帶來了安全隱患，另一方面也增加了車輛碰撞的可能性。此外，線路附近的各種施工也是重要誘因。近年來，基建項目如火如荼，有些在沿線保護區范圍內的建設項目與配電線路的距離并不符合相應的安全規定。另外，部分施工單位在施工過程中保護配電線路的意識較差，加之相應的監督體系不健全，很容易出現不規范操作的現象，如隨意堆放建筑材料、開挖土壤導致電線桿和塔架底部不牢等，極易造成配電線路破壞，甚至發生嚴重事故。

（二）配電線路遭遇外力破壞的后果

一旦配電線路受到外力的破壞，會帶來嚴重的后果：一方面，因配電線路遭遇外力破壞而臨時中斷電力供應，這并不像計劃停電那樣會事先告知單位和居民，其屬于電力事故的一種，會極大地妨礙單位和個人的正常工作、生活，如學校、醫院等單位的日常工作都將無法正常有序進行，對于社會經濟的有序發展是十分不利的，因而若發生因外力破壞而造成的配電線路故障等情況，會對電力企業的社會形象、經配電線路外力破壞隱患防控和整治工作研究

三、配網開閉所電纜單相接地故障區段定位研究

（一）輸電線路對低溫大雪的防護對策

自然環境帶給輸電線路的影響存在很多不可控因素，最明顯的就是出現一些極端的惡劣天氣，如：冰雪、冰雹、暴雪等，這種情況會使輸電線路在低溫甚至冰凍的情況下進行電力運輸，如果低溫達到一定程度，就會出現線路斷裂的情況。根據上述的情況，提前做好應對策略，采取有效的措施給予提前預防就顯得尤為重要。首先，在進行輸電線路的設計時，對其周邊的自然環境以及地質環境包括所處地位的天氣變化規律都要進行詳細的勘察，在此基礎上在做是否進行線路施工的決定，提前避免施工地區出現以上自然天氣，盡可能要避免在林區或山區等地，架設輸電線路。其次，對于線路的維護工作也要進一步加強，專人專門于特定時間對線路進行定期檢查，保證線路的狀態時刻都在電力部門的掌控之中，降低運行風險，定期做維護工作，確保輸電線路平穩安全運行。

（二）接地故障的防護措施

第一，過電流保護。這種保護方式因利用所控制的線路斷路器，在不增設其他裝置就可以實現接地故障保護功能，所以方便易行，基本滿足規范所要求的斷路器切斷故障電流的允許時間。第二，零序電流保護。三相四線制配電線路正常運行時，如果三相負載完全平衡，無諧波電流，忽略正常泄漏電流，則流過中性線N的電流為0，即零序電流為0；如果三相負載不平衡，則產生零序電流，如果某一相發生接地故障時，零序電流將大大增加，因此，利用檢測零序電流值發生的變化，可取得接地故障的信號。

（三）實施差異化運維

根據轄區配電線路外力破壞的隱患排查結果，運維部門要按照中低壓配電線路操作標準的要求，及時調整線路運維策略和檢查計劃，對于隱患點要加強線路巡視工作。同時，要對配電線路沿線的現場施工情況進行實時跟進，通過及時添加警示標志、現場發放宣傳資料等，做好配電線路的安全保護工作，對于涉及轄區重點線路的施工，可以采取現場督導、安裝視頻監控或者無人機監控等實際措施，對于發現的不規范施工情況做到及時制止、及時協調主管部門介入整改，將配電線路遭遇外力破壞的風險降到最低。

四、結語

配網單相接地故障檢測與定位系統。該系統具備配網故障信息采集、配網故障信息分析與診斷、上下級數據傳輸通信和自主供電等功能，可以實現對配電線路單相接地故障的快速檢測和高精度定位。