中压配电线路故障在线监测与识别

中压配电线路故障在线监测与识别

谭庆发

(广东电网有限责任公司肇庆广宁供电局526300)

摘要:随着我国市场经济的不断发展和全国用电量的大幅增长，电力事业发展过程中面临的挑战逐渐增多。终端用户与发电厂是通过“配电线路”这座桥梁紧密相连的，因此配电线路是电力系统运行过程中的重要组成部分。配电线路故障一般会受多种条件影响而产生，一旦出现故障问题便会影响到用户正常用电。目前，中压配电线路在线监测与识别发展速度较为缓慢，从而阻碍了我国电力事业的发展。本文主要探讨了中压配电线路故障问题，并针对该问题进行在线监测和识别分析。

关键词:故障识别；在线监测；中压配电线路

众多的终端用户组成庞大的电力系统，倘若配电线路发生故障，便会对广大用户的日常生活造成不良影响，甚至会威胁到用户的人身安全。因此相关人员在对待数量众多且繁杂的线网更需多加谨慎，及时排查识别线路故障，加大监测力度，保障电力系统安全稳定运行。同时，相关工作人员在进行中压配电线路施工时，必须秉持着“以人为本”理念，对线路故障问题进行处理时要切实维护广大用户的经济利益，尽量将线路短路等问题对用户的影响降到最低。除此之外，有关部门应加大对中压配电线网在线故障监测和识别的投入力度，强化人员的安全意识，确保线路质量。

1.配电线路主要故障类型

1.1单相接地故障

由于电力系统的中压配电线路十分复杂，因此相关维修人员识别与维修故障所耗的时间往往较长。尤其是停电故障发生后，人工查询故障点的时间成本远大于处理问题的时间成本，这毫无疑问的造成了更大的经济损失。由此可见，若想降低损失，必须重视配电线路在线故障诊断工作。

单相接地故障是配电线路正常工作中容易出现的在线故障，具有发生频率较高和难以排查的特点，因此维修人员在处理这类故障时往往需要综合运用相关知识与方法。短路与单相接地故障可区分为金属故障和非金属故障。金属故障主要指部分零件直接脱落于地面，使故障部分线路出现0电压的情况，其它位置的电压变成线电压。基于此，相关维修人员往往可以根据这一特点排查金属故障。非金属故障一般是指配电线路未与地面直接接触便出现放射电弧的现象。间歇性故障常常会随非金属故障一同出现，故障点的电压与周围电压变化情况呈反比[1]。

1.2间歇性故障

中压配电线路间歇性故障是由多种因素造成，并且伴有弧光现象。当间歇性故障发生时，发生的时间不定，故障间隔时间很有可能由几秒延长至几个小时甚至一天，其变化的随意性对故障检修工作造成一定影响。因此，必须要专业人员处理这类故障，做到及时排查、全面分析、有效维护，减少广大群众因为间歇性故障造成的用电安全问题。

1.3高阻故障

高阻故障是指线路和其他物体相互接触时容易出现故障问题，因其具有回路阻抗很大、故障电流很小等特征，传统保护装置难以排查到此类故障。简单来说，当高空线路触碰到建筑或者树枝而造成短路时，便可以归为高阻故障。如果只是给了接地信号，则有可能是单相接地故障。当高阻故障发生时，接地电流可能会烧断电缆，从而形成短线故障。通过上述判断可知，工作人员还需测量绝缘电阻和进行导通实验。因为高阻故障发生处的电流低于日常直接接地的短路电流，所以一般的电流保护检测手段难以识别高阻故障。电流小于接地时短路电流容易引发火灾，造成财产损失、人员伤亡等严重后果，这就要求技术人员使用多种监测方法进行排查。对于中压配电线路中的高阻故障，传统电流保护法无法保障线路安全[2]。因此需要采用其它监测手段来进行检查和及时处理，避免危害的发生。

2.中压配电线路在线监测和识别探讨

2.1在线监测探讨

在线监测手段主要包括监测定位、主动定位、被动定位。监测定位主要在故障发生频率较高的地方安装监测装置，实时监测配电线路的运行参数，当其发生较大变化时便会发出预警，管理人员接到警报后可以及时赶往现场处理故障。例如当电流发生变大或变小的现象时，监测装备会发出醒目的红色预警，值班人员会第一时间收到警报消息快速赶到问题现场，找准故障位置，对故障进行维修。除此之外，维修人员还借助智能定位提供的综合信息及时找准故障发生处进行监测检修，避免二次事故的产生。交直流综合注入法、S注入法与中性点脉宽注入法是主动定位法的重要组成部分。工作人员可以通过传送信号准确判断故障点的S注入法准确率较高。相对于S注入法而言，中性点脉宽注入法的安全率和准确率更高。虽然使用较少的交直流综合注入法准准确率较高，但安全性较低，且对人力、财力、物力损耗较大。当前，工业生产、日常生活与商业运作等都需要相应的电力资源，只有供应足够的电能，才能满足行业需求。若想为人们提供高质量的电能资源，保证用户的用电安全，就必须保证配电线路运行稳定。同时还要及时将故障予以排除，加强对配电线路进行故障的在线监测，及时检测出配电线路运行中存在的安全隐患和故障问题。在军事侦察与民用监测方面，都依赖于被动定位技术获取目标位置信息。被动定位法主要有阻抗法、区段法、行波法等。其中区段法是指排查各环节，发现关键故障后实时检修，而行波法借助信息数字信号分析找出故障发生的地点与原因。

2.2在线识别探讨

在进行中压配电线路故障在线识别时，可以应用多级支持向量机分类算法或者带通滤波算法。是否对故障类型准确分类是整套配电线路故障在线识别的关键点。在故障识别过程中，首先需要选择母线零序电压、母线三相电压与主变低压侧三相电流等故障一周前后变化波形为样本，使用希尔伯特-黄变换等算法建立故障发生时段的矩阵。然后用奇异值分解方法获取样本特征量，将结果录入多级支持向量机系统进行分类。基于结构风险最小化原则，利用多级支持向量机算法对中压配电线路产生的故障进行识别，因为这种算法能够对中压配电线路故障类型进行分类并逐级识别问题。且该算法可以将两相短路、两相接地、短路归为一类，在此基础上进一步区分两相接地与不接地[3]。

在希尔伯特-黄变换方法基础上，采用带通滤波算法后对故障诊断系统进行准确分析。并结合原有数据建立有效的新型数据库，利用基准模式与待检模式对比来判断故障信息。首先，可以根据经验模态分解成单独的固有模态函数分量。其次，通过固有模态函数变换获得二维Hilbert能量谱，对配电线路运行状况与故障信息进行数据分析，结合数据结果进行预报。然后通过奇异值分解理论得出故障波形中的多个奇异值。零奇异值的数量表示时频矩阵中包含不相同特征模式的个数，奇异值的数值大小总模式中相应特征模式的占比。工作人员可以统一选择故障波形前5个奇异值作为配电线路故障类型识别的特征量，且良好的鲁棒性和泛化能力是奇异值的突出优势，能够适应复杂配电线路的多种变化。

3.结语

中压配电网络安全与我国电力事业发展和社会经济发展之间息息相关。因此，有关电网工程建设单位要切实保证中压配电线路施工质量，借助信息传输平台、多种识别算法等手段来提高中压配电线路在线故障监测、识别技术能力。本文主要通过在线故障监测识别方法进行中压配电线路在线故障问题研究，并分析其在发展中存在的不足之处，最后结合实际问题进行在线监测和在线识别应用研究，以促进我国电力事业的长远发展。

参考文献:

[1]张碧慧,杨帆,刘坚,郭谋发.中压配电线路故障在线监测与识别[J].电气技术.2017(11)

[2]陈忠仁,张波.基于小世界网络模型的补偿电网单相接地故障识别与选线[J].电力系统保护与控制.2013(3)

[3]高作毅,艾玲,张占龙.配电线路运行状况分布式监测系统[J].电气自动化.2014(2)