中國(guó)石油大港油田電力公司 鄭雙建

1 引言

在我國(guó)配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是配電網(wǎng)單相接地故障定位，要求相關(guān)工作人員運(yùn)用專業(yè)的知識(shí)和科學(xué)的方法進(jìn)行快速的故障定位，從而及時(shí)修復(fù)電網(wǎng)當(dāng)中的漏洞，盡快恢復(fù)用電效率，保障人民日常生活和生產(chǎn)的正常有序運(yùn)行。本文共分為五個(gè)部分，前面四個(gè)部分主要介紹故障定位的具體方法，包括故障測(cè)距法、注入法、單相接地故障綜合定位法，以及單相接地故障的主要選線方法，是與實(shí)際操作密切相關(guān)的部分，將通過(guò)具體闡述來(lái)解釋各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及使用場(chǎng)景。第五部分從宏觀的角度，對(duì)于當(dāng)前我國(guó)配電網(wǎng)單相接地故障定位工作進(jìn)行社會(huì)背景、發(fā)展趨勢(shì)、發(fā)展措施的系統(tǒng)考察，提高本文的理論科學(xué)性和總結(jié)性。

2 故障測(cè)距法

2.1 行波定位法

在正常工作的情況下，行波在線路中傳播的電壓和電流比值保持固定，但是如果線路的某一點(diǎn)發(fā)生故障，行波的故障點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)全部或者是部分的折射或者反射現(xiàn)象。通過(guò)行波的反射或者折射距離，可以進(jìn)行故障位置的計(jì)算[1]。這是利用同等情景之下的具體差異，來(lái)獲得故障信息的方法之一，需要相關(guān)工作人員密切關(guān)注信息的對(duì)比和細(xì)微差別，要求相關(guān)人員提高橫向?qū)Ρ人季S和專業(yè)思維水平，提高謹(jǐn)慎性。行波分析過(guò)程如圖1所示。

圖1 行波分析過(guò)程

2.2 阻抗定位法

阻抗法是利用故障時(shí)測(cè)到的電壓和電流求取故障回路的阻抗，又因故障回路阻抗與故障距離成正比，從而據(jù)此定位故障。奧地利采用的是將饋線預(yù)先分段，利用標(biāo)準(zhǔn)的電力系統(tǒng)分析軟件對(duì)各段線路進(jìn)行離線短路計(jì)算。在我國(guó)配電網(wǎng)單相接地故障定位工作當(dāng)中，這種方法比較常用，且安全性較高，適用范圍較廣。

2.3 故障指示器定位方法

對(duì)故障發(fā)生線路的電流進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而指示出發(fā)生故障的出線、分支以及區(qū)段。此種方法主要應(yīng)用在重要作用線路的短路故障。這種方法涉及第三者機(jī)器的使用，并且對(duì)于實(shí)際的操作環(huán)境要求較高，因此性價(jià)比較低，實(shí)效性相對(duì)較弱。故障測(cè)距儀如圖2所示。

圖2 故障測(cè)距儀

3 注入法

3.1 直流注入故障定位方法

將發(fā)生故障的線路注入直流電質(zhì)，然后對(duì)各個(gè)分支節(jié)點(diǎn)處的分支電流進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，進(jìn)行順向檢測(cè)和逆向回檢來(lái)確定故障位置，確定周期較長(zhǎng)。這是一種比較直接的故障定位方法，能夠比較好地提升工作效率，但使用場(chǎng)景有限，操作難度較大。

3.2 交流注入故障定位方法

在配電網(wǎng)單相接地發(fā)生故障的時(shí)候，把具有特定性的電流信號(hào)通過(guò)母線傳感器注入故障區(qū)當(dāng)中，然后再利用指定性的電流信號(hào)探測(cè)裝置，進(jìn)行信號(hào)的追蹤。

4 單相接地故障綜合定位法

4.1 行波法與直流注入法相結(jié)合

先計(jì)算后定位，利用支流注入法進(jìn)行具體故障地點(diǎn)的準(zhǔn)確認(rèn)定。將行波法與直流注入法相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)方法交叉的綜合性效果的提升，能夠幫助相關(guān)工作人員一方面通過(guò)波長(zhǎng)，另一方面通過(guò)注入法獲得故障定位的更多信息，提高工作效率和工作準(zhǔn)確性[2]。

4.2 直流注入法與交流注入法結(jié)合

從兩種方法的單獨(dú)運(yùn)用來(lái)看，交流注入法在小范圍內(nèi)的效果較為明顯，而直流注入法則主要在大范圍定位中發(fā)揮突出作用。通過(guò)這兩種方法的結(jié)合，在進(jìn)行故障地位的時(shí)候，可以先利用直流注入法進(jìn)行大范圍的定位，然后再利用交流注入法進(jìn)行小范圍的確定。

5 單相接地故障的主要選線方法

5.1 基于穩(wěn)態(tài)量的選線方法

可以分為零序電流幅值法、零序電流相對(duì)相位法、最大值法、五次諧波分量法、群體比幅比相法、有功分量法、負(fù)序電流法以及零序?qū)Ъ{法和電流增量法。不同的方法對(duì)應(yīng)不同的使用場(chǎng)景，而各個(gè)方法之間的差別，需要相關(guān)工作人員具備足夠的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備和技能儲(chǔ)備，才能夠應(yīng)對(duì)所有復(fù)雜的情況。

5.2 基于暫態(tài)量的選線方法

包括首半波法、暫態(tài)能量法、相關(guān)分析法、小波分析法、相電流特征分析法以及無(wú)功檢測(cè)的選線法。要具體情況具體分析，探索最為合適的選線方法及其組合，根據(jù)詳細(xì)而徹底的調(diào)查采證，從而確定具體的工作方案，減少工作失誤。

5.3 注入信號(hào)的選線方法

包括注入恒頻率信號(hào)、由消弧線圈二次側(cè)注入變頻信號(hào)兩種。由PT 二次側(cè)向電網(wǎng)注入一個(gè)恒頻率的信號(hào)，后通過(guò)信號(hào)探測(cè)器檢測(cè)出故障線；為故障線路注入相等頻率的信號(hào)頻率與網(wǎng)絡(luò)諧振后，檢測(cè)各線路的阻尼率最大的線路。

6 配電網(wǎng)故障定位方法的發(fā)展趨勢(shì)

一是配電網(wǎng)故障定位方法的發(fā)展背景良好。社會(huì)層面來(lái)說(shuō)，我國(guó)當(dāng)前的發(fā)展用電需求量不斷增大，對(duì)于配電網(wǎng)的綜合運(yùn)行效率和安全性提出了更高的要求。同時(shí)，我國(guó)新能源的發(fā)展和清潔能源的使用技術(shù)不斷成熟，從而在供求兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了用電的綜合提升。而用電供求量的加大，本身也為配電網(wǎng)整體運(yùn)作的可靠性提出要求，因此配網(wǎng)故障定位工作在當(dāng)前具有重大的發(fā)展必要性和改進(jìn)的重要性[3]。

二是當(dāng)代社會(huì)生活對(duì)配電網(wǎng)故障定位方法的優(yōu)化提出了新要求。當(dāng)前，我國(guó)社會(huì)工作和生活步伐都在加快，要求一切行業(yè)都要注重效率的提升，對(duì)于配電網(wǎng)單相接的故障定位方法來(lái)說(shuō)也是一樣，必須提高其工作效率，減少由于配電網(wǎng)故障造成的時(shí)間浪費(fèi)，以及進(jìn)而帶來(lái)的損失。質(zhì)量和安全是當(dāng)前發(fā)展的重要要求，必須以安全性和可靠性為基本的規(guī)范，來(lái)提升配電網(wǎng)故障定位工作的水平。同時(shí)，要完善相關(guān)的備用設(shè)備和體系，加強(qiáng)預(yù)案審核，提高前期工作的周全性和計(jì)劃性，提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。

因此，配電網(wǎng)故障定位方法的發(fā)展趨勢(shì)如下。

一是體系化、系統(tǒng)優(yōu)化。我國(guó)整體的社會(huì)運(yùn)作就是一個(gè)大的系統(tǒng)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為其中的一個(gè)子系統(tǒng)，其下又設(shè)有多個(gè)分支，配電網(wǎng)故障定位工作就是其中的重要組成部分。在未來(lái)，配電網(wǎng)故障定位工作本身也會(huì)呈現(xiàn)出更加體系化、條理化、程序化的發(fā)展趨勢(shì)，各項(xiàng)工作將會(huì)按照重要緊急性和不同的使用場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行分門(mén)別類的劃分，從而形成整體的定位方法系統(tǒng)，針對(duì)不同的個(gè)性化場(chǎng)景和用戶需求來(lái)鎖定具體的工作方法，在提高工作方法針對(duì)性的同時(shí)，提高整體工作效率。此外，通過(guò)體系化的發(fā)展還能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化的效果，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)展帶動(dòng)部分發(fā)展，以及要素發(fā)展推動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化的效果，使得配電網(wǎng)故障定位方法，不僅能夠在縱向上實(shí)現(xiàn)單個(gè)工作方法的改善，而且能夠使其作為一個(gè)整體展現(xiàn)出更加科學(xué)的發(fā)展面貌。

二是模式化、模塊化。配電網(wǎng)故障定位工作本身有一定的工作步驟和流程。而隨著工作方法不斷成熟、相關(guān)技術(shù)不斷改進(jìn)，這項(xiàng)工作的流程化水平、模式化水平將會(huì)得到更大幅度的提升。每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作將會(huì)作為一個(gè)單獨(dú)的模塊和單元進(jìn)行拆解和建構(gòu)，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同工作細(xì)節(jié)和步驟的提升，能夠更詳細(xì)更具體地提升個(gè)別工作方法的實(shí)效性，還能夠使得整個(gè)配電網(wǎng)單相接的故障定位工作體現(xiàn)出鏈條化的區(qū)塊化的發(fā)展趨勢(shì)。

三是自動(dòng)化、智能化。我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，第二產(chǎn)業(yè)中的自動(dòng)化技術(shù)也在不斷普及，人工智能的發(fā)展也為當(dāng)前配電網(wǎng)故障定位方法的提升，帶來(lái)了新的機(jī)遇。因此可以預(yù)見(jiàn)，智能化自動(dòng)化發(fā)展對(duì)于配電網(wǎng)故障定位工作的實(shí)質(zhì)性影響。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)的引進(jìn)，能夠大大提升故障定位工作的針對(duì)性，盡可能地解放生產(chǎn)力、減少工作失誤、提升工作程序化水平，并且能夠根據(jù)具體的實(shí)際場(chǎng)景和不同需求，智能地匹配對(duì)應(yīng)的工作方法。對(duì)于目前已經(jīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的工作方法進(jìn)行調(diào)取和搭配，從而確定最科學(xué)最高效的故障定位方案。

四是環(huán)?；Ｎ覈?guó)已經(jīng)進(jìn)入綠色發(fā)展新階段，對(duì)于環(huán)保綠色健康發(fā)展的需求已經(jīng)成為全行業(yè)發(fā)展的重要方向。配電網(wǎng)故障定位方法本身處在第二產(chǎn)業(yè)的體系之下，涉及能源、資源以及人力資源的使用，因此必須探尋更加高效更加環(huán)保的改進(jìn)方案，減少實(shí)際工作過(guò)程當(dāng)中造成的資源浪費(fèi)和時(shí)間浪費(fèi)，注意處理故障定位工作的相關(guān)殘余，減少噪聲污染、環(huán)境破壞。

優(yōu)化配電網(wǎng)故障定位方法的實(shí)際措施如下。

建立故障管理系統(tǒng)。要進(jìn)行系統(tǒng)化提升，建設(shè)故障管理系統(tǒng)，設(shè)置專門(mén)的管理人員，進(jìn)行規(guī)章制度的制定，使得整體配電網(wǎng)故障定位工作被限制在一定的系統(tǒng)之內(nèi)，只有這樣才能夠更好地提升其工作效率和安全性，提高其規(guī)范性。

根據(jù)分布式電源的并網(wǎng)要求完善保護(hù)方案。配電網(wǎng)故障定位方法之所以會(huì)存在，是因?yàn)榕潆娋W(wǎng)實(shí)際運(yùn)作過(guò)程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)多種故障和失誤，如果能夠從源頭上減少故障發(fā)生的頻率，就會(huì)在本質(zhì)上提高配電網(wǎng)運(yùn)作安全性、減少能源浪費(fèi)。因此要在源頭上根據(jù)分布式電源的并網(wǎng)要求完善保護(hù)方案，提前制定好應(yīng)對(duì)措施，能夠切實(shí)地起到養(yǎng)護(hù)和維持作用，其正常運(yùn)行的效果[4]。

完善相關(guān)制度，打造良好運(yùn)作秩序。涉及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，就會(huì)與國(guó)家政府密切相關(guān)，其中就會(huì)涉及企業(yè)與政府的關(guān)系、資金預(yù)算的審核審批工作，以及相關(guān)的制度性措施。必須完善相關(guān)的制度和體制機(jī)制，營(yíng)造良好的工作秩序，為配電網(wǎng)故障定位工作打造良好的運(yùn)作環(huán)境，更好地提升配電網(wǎng)工作整體規(guī)范性，促進(jìn)其健康有序發(fā)展。

7 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)配電網(wǎng)單相接地故障定位工作是關(guān)乎整體配電網(wǎng)運(yùn)作的重要工作之一，重點(diǎn)考察配電網(wǎng)體系的完整性和科學(xué)性。當(dāng)配電網(wǎng)整體經(jīng)過(guò)生產(chǎn)和建設(shè)投入運(yùn)營(yíng)之后，最重要的工作就是進(jìn)行故障的檢測(cè)、維修與保養(yǎng)，這是提高配電網(wǎng)使用壽命和安全性的關(guān)鍵措施，因此需要專門(mén)的工作人員運(yùn)用科學(xué)性和實(shí)操性兼?zhèn)涞亩ㄎ环椒ㄟM(jìn)行實(shí)際工作，在結(jié)合當(dāng)前已有的各項(xiàng)具體方法的基礎(chǔ)之上，深化綜合性、交叉性方法的探索與使用，并且通過(guò)體系化建設(shè)、人才培養(yǎng)、科學(xué)技術(shù)的引進(jìn)，來(lái)切實(shí)地提高實(shí)際工作成效。