西南油氣田分公司川中北部采氣管理處 古 勇 張小剛 黃 希 魏 瑞 劉富權

1 引言

在社會經濟快速發(fā)展的背景下，用戶自身的用電需求也明顯增大，因此對配電線路的故障識別和診斷也有了全新要求。在電網系統中，配電線路是十分重要的組成部分，但同時也相對脆弱，一旦受到外力破壞，或者人員出現操作失誤，將會引發(fā)大面積停電事故，嚴重情況下甚至造成電網癱瘓，進而給電力企業(yè)造成嚴重的經濟損失。因此，需要合理構建在線識別與診斷系統，確保有效識別和診斷線路故障問題，從而有效處理故障問題，使供電系統運行得到快速恢復，進一步保證供電質量。

2 配電線路故障在線識別與診斷系統特性

對于配電線路故障在線識別與診斷系統，可以在配電線路上安裝監(jiān)測裝置，以此來對配電線路的運行狀態(tài)信息進行實時記錄，有效落實狀態(tài)監(jiān)測，準確識別故障，并完成具體的在線操作。通過有效研發(fā)和應用故障識別技術，可以更好地實現狀態(tài)檢修，此系統對無線通信、互聯網、故障定位與相關的電力傳感器進行了充分融合，針對故障制定智能化的解決方案。如果配電網出現故障問題，例如接地、線路老化、短路以及雷擊等，系統能夠及時報告故障類型，并顯示具體位置，確保維護人員能夠快速排查此類故障，使供電能夠恢復正常。針對配電線路故障的在線識別與診斷系統特性展開分析，具體包括以下幾個方面。

2.1 監(jiān)測范圍廣

針對配電線路故障的在線識別與診斷系統，可以對各個監(jiān)測點電流具有的狀態(tài)信息進行實時采集，具體需要涉及負荷、短路和接地等電流，并向主站系統上報這些信息，對接地和短路等故障監(jiān)測參數實現在線調整，全面監(jiān)控轄區(qū)當中的配電線路，確保對線路故障問題作出準確和及時的判斷[1]。

2.2 適應嚴苛的外部環(huán)境

在監(jiān)測配電線路的故障問題時，需要確保相關監(jiān)測裝置可以有效適應嚴酷的外部環(huán)境，避免影響到監(jiān)測精度。在系統中安裝具體的監(jiān)測裝置后，所使用的電源壽命通常為5年，而且具有較高的防護等級，可以有效解決老化問題，并承受-40～70℃的工作溫度，而且在海拔高度不超過4000m，相對濕度在95%以下，風速低于34m/s，可以維持正常工作，具有極為廣泛的適用范圍，而且運行可靠性相對較高。

2.3 具備遠程操控功能

對于系統的通信方式，具體需要采用雙向短距離無線調頻通信模塊，在遠程通信過程中需要運用GSM網絡通信監(jiān)測中心，以此來遠程配置、監(jiān)控和調試現場故障，并對配電線路的接地電流、短路電流和負荷電流進行實時監(jiān)測[2]。

2.4 智能化故障監(jiān)測

此系統能夠實時凍結和查詢故障監(jiān)測器的相關數據信息，并嚴格監(jiān)測相應暫態(tài)下的電流凍結采樣信息，從而對三相暫態(tài)電流信息進行獲取，準確判斷故障，防止在重合閘時由于負載變化而造成非故障分支誤報，使故障的診斷精確性得到提高。

3 配電線路故障類型

電網運行的正常與否，對人們自身的生活和生產具有重要影響，一旦配電線路出現故障問題，除了會影響到人們正常生活和工業(yè)生產以外，還會給電力企業(yè)帶來嚴重損失?，F如今，比較常見的配電線路故障問題具體包括間歇性故障、高空線路故障、高阻接地故障以及中性接地故障等，需要有效運用配電線路故障在線識別與診斷系統，結合故障的具體類型，從而對故障發(fā)生位置加以判斷，有效排除與處理故障問題[3]。

3.1 中性接地故障

針對10kV電網，其需要合理采用電流接地方式，為了使單相的接地電流得到降低，保證電網的穩(wěn)定運行，應采用變壓器接地方式。在此情況下，可以將變壓器電位有效固定成地電位，一旦出現單相接地故障，將會增大非故障相電壓，暫態(tài)過電壓水平相對較低，具有較大的故障電流，可以在跳閘后快速發(fā)生漏電保護動作，使故障得到有效切除，使系統當中設備的過電壓時間得到縮短。對于電力系統故障而言，中性接地對電網系統的繼電保護、供電可靠性、絕緣水平、通信穩(wěn)定性等具有直接影響。變壓器參數見表1。

表1 變壓器參數

3.2 高阻接地故障

針對高阻故障展開分析，一般是指配電線路和高阻抗地面出現接觸或者能夠正常運行的物體以及電纜線路。例如，建筑物和樹木在絕緣子閃絡、短路或者雷擊等因素影響下出現的故障問題。當電纜出現高阻故障時，電流與直接短路所產生的接地故障電流相比要較低，一旦對傳統監(jiān)測方法進行采用，則無法使監(jiān)測結果準確性得到保證，一旦線路故障時間較長，則會造成相間的絕緣擊穿，進而出現相間故障問題，給電力企業(yè)造成巨大損失[4]。

3.3 間歇性故障

對于間歇性的故障問題，其具體表現為配電線路的間歇性放電，在對故障進行監(jiān)測后，相關故障問題可能會消失，但實際上故障仍然存在。間歇性故障表現出重復性與瞬時性的特點，因此使用傳統繼電保護裝置，無法有針對性地處理間歇性故障。除此之外，由于間歇性故障的電弧無法自熄，而且具有較大的單相接地電流，持續(xù)時間相對較短，因此容易出現永久性的接地故障問題，嚴重危害到電網系統的正常運行。

3.4 高空線路故障

對于高空中的電纜，長時間暴露于環(huán)境當中，會受到雷電、風、雪、雨等環(huán)境因素帶來的影響，嚴重的可能出現腐蝕現象，此外電纜自身重量也會發(fā)生相應的變化，進而容易引發(fā)故障問題，甚至引發(fā)火災，對線路的安全運行產生了嚴重影響。

電纜具有一定的特殊性，在被外界因素影響后，需要采取有效的防雷保護措施，防止電纜受到破壞。除此之外，在高空對電纜進行布置時，需要有效避開一些高大樹木以及建筑物。高空當中的電纜通?？梢詫σ黄瑓^(qū)域用電進行控制，因此具有較大的覆蓋面積，如果沒有及時處理故障問題，將會對多個地方的正常用電產生影響。所以，需要有效實現配電線路故障的在線診斷和分析，并對故障問題及時有效的進行處理，從而促進社會的和諧發(fā)展。

4 配電線路故障在線識別與診斷系統的設計對策

4.1 系統診斷流程設計

對于配電線路的故障在線識別與診斷系統，其工作流程具體涉及數據的采集和預處理、數據處理、決策診斷、技術措施等組成部分，在線診斷流程如圖1所示。

圖1 在線診斷流程

對于數據采集和預處理，其可以對配電線路的故障狀態(tài)信息進行測取，以此來為故障診斷提供有力依據。所以，在實際監(jiān)測時需要對傳感裝置加以使用，確?？梢约皶r獲取到被監(jiān)測對象的相關狀態(tài)信息。在獲取到配電線路的相關參數信息后，傳感裝置能夠通過信號調制解調器進行傳輸與轉換，將原本連續(xù)的信號轉變?yōu)殡x散狀態(tài)，結合具體的診斷目的以及對象，選擇能夠反映被監(jiān)測對象狀態(tài)的信號，并進行具體的分類和整理，對數據信息有效采集，以此來合理構建狀態(tài)信息庫。

數據處理能夠對被監(jiān)測對象數據信息特征進行有效提取。傳感器所采集的信號具體包括外部噪聲、冗余信息，因此未能直接運用到故障診斷當中，需要分析和處理這些信號。例如，信號放大或壓縮、噪聲處理等。從而對故障狀態(tài)所反映出的特征進行提取，為故障識別與診斷提供方便。

診斷決策需要參考配電網的故障數據庫，可以將新獲得的故障信息利用特征抽取，然后將其放入到待檢模式當中，通過對數據庫進行對比，可以進一步確定異常情況故障類型。在配電線路運行過程中，有著極為復雜的故障類型，需要對故障做好建檔保存工作，根據基準模式詳細分析故障征兆和狀態(tài)，從而對故障的產生原因以及類型加以明確。

技術措施應對故障線路趨勢進行分析，對其運行時間加以預估，根據故障產生原因做好維護和搶修工作，降低由于線路故障所造成的經濟損失。

4.2 配網故障識別和定位設計

結合配電線路的故障類型和產生原理展開分析，通過此系統可以準確預測故障點，并進行定位追蹤，是系統的重要核心功能。在該系統的運行過程中，可以針對配電網有效診斷，具有廣泛的監(jiān)控范圍，而且線路環(huán)境十分復雜，所以在故障監(jiān)測與定位過程中，需要對沖擊高壓閃絡法、低壓脈沖反射法和高壓閃絡法加以運用。對于低壓脈沖反射法，其可以精確和快速的識別與定位低阻接地、開路故障，并嚴格監(jiān)測配電線路電波在傳播過程中的長度和速度。一旦配電線路出現開路故障，故障的等效阻抗具體包括特性阻抗與故障電阻串聯。所以，開路的故障電阻無窮大，在接入低壓脈沖測試儀器后，可以使脈沖信號有效形成全反射狀態(tài)。測試端能夠接收同極性脈沖反射信號，并在故障點發(fā)射具體的波形，對此區(qū)域的線路運行狀態(tài)進行準確判斷。

在對高壓閃絡測試法進行設計之后，能夠對配電線路高阻故障進行有效監(jiān)測，具體包括閃絡性故障和高阻泄漏等。一旦在配電線路故障點位置存在的直流電阻，大于電纜特性阻抗后，即成為高阻故障。在配電線路的實際運行過程中，許多故障都是高阻故障。對于直流高壓閃絡法，其可以有效監(jiān)測高阻閃絡故障，有著比較直觀和簡單的監(jiān)測波形。

對于低脈沖法進行應用，無法對高阻故障準確測試，因此對于故障點等效阻抗，其比較接近電纜特性阻抗，具有較小的反射系數，無法保證測試工作的正常開展。對于該類問題，系統需要有效應用沖擊高壓閃絡法，提高配網線路對故障的識別率，使故障診斷結果的準確性得到提高。此方法屬于高壓閃絡，所以試驗電路具有較高的相似性，在沖擊高壓閃絡法應用過程中，其對閃絡等故障測試十分適用。對于沖擊高壓閃絡法而言，應在配電線路與充電電容器之間，對相應的球型放電間隙加以增加。在監(jiān)測系統的過程中，要有效充電電容，并在充滿配電線路的電壓后，確保球型放電間隙能夠有效擊穿放電，配電線路具有相應的瞬時高壓。在此情況下，一旦配電線路的電壓，大于故障點位置處的臨界擊穿電壓，故障點將會有效擊穿放電，將電流電壓信號向兩端有效傳播[5]。

5 結語

在電網的實際運行期間，需要高度重視配電線路運行，一旦線路發(fā)生故障，則可能會出現大面積停電事故，對人們正常生活產生影響。為了確保配電線路的安全穩(wěn)定運行，應有效識別和診斷配電線路故障，并在此基礎上加以維修，從而恢復配電線路的正常運行。