配电网故障定位方法研究

配电网故障定位方法研究

【关键】对配电网故障定位技术方法研究的重要意义进行阐述后，对配电网故障定位方法进行了归纳总结，重点分析了短路故障定位技术方法和接地故障定位技术方法的工作原理和技术特点。最后，对基于GSM技术的配电网故障自动定位系统的逻辑组成和工作原理进行了认真分析研究。

【关键词】配电网；故障定位；GSM技术

1、配电网故障定位方法概述

配电网故障类型较多，同时导致故障发生的影响因素较多，针对不同故障类型有不同的故障定位方法。限于文章篇幅，本文将重点详细分析研究工程实际应用中常用的短路故障定位技术和小电流接地故障定位技术。

1.1 短路故障定位技术方法

配电网系统中短路故障是指由于某种原因，引起系统中电流急剧增大、电压大幅下降等不利运行工况，同时该故障发生后会进一步引发配电网系统中变配电电气设备损坏的相与相、相对地间的大电流短接故障。按照短路发生部位，可以分为三相短路、两相短路、两相对地短路、以及单相对地短路故障。由于配电网发生短路故障后，其电流、电压等特征故障参量较为明显，故障定位技术方法的实现相对较为简单，工程中最常用的是“过电流法”。

当配电网系统发生短路故障后，其短路故障电流幅值非常大，易于监测，因此，工程中常选用电流作为短路故障监测对象，即采用“过电流法”来实现对配电网系统短路故障区段的定位判断，其定位判断原理与过流保护相同。配电网系统“过电流法”故障定位手段，需要充分借助安装于线路中的馈线终端装置（FTU）来实现短路故障区段的正确定位，其工作原理如图1所示：

从图1可知，在“过电流”法故障定位系统中，以馈线终端装置（FTU）为现地监测终端，以FA控制主站为系统控制中心，通过光纤通信网络形成了配电网馈线自动化环网，从而实现对配电网短路故障的准确定位。“过电流”法故障定位系统中，当线路出现短路故障（如图1中故障点F）时，馈线终端装置FTU就会自动检测到分支线路出现过流现象，并通过通信网络系统上报给FA控制主站，由主站内部DSP数据处理单元自动运算分析后，形成对应的调整保护决策，操作变电站内部对应线路保护单元跳闸保护，将故障分支线路从整个配电网系统中有效隔离开，确保其它正常线路的正常供电，提高配电网供电可靠性。“过电流法”法的保护原理较为简单，同时判据较为明确，在短路故障发生后具有较好的灵敏度和动作可靠性，在配电网短路故障定位领域应用较为成熟，大大提高了配电网系统短路故障定位可靠性、准确性，以及故障切除动作的灵敏性。

1.2 接地故障定位技术方法

为了提高配电网系统供电可靠性，绝大多数采用中性点非有效接地方式。此种运行方式下，当配电网系统发生接地故障时，不会形成明显的故障回路，也就是此种运行方式下故障信号不太明显，进而大大影响了故障定位装置选线过程中的准确可靠性。加上配电网系统逐步向多分支复杂结构方向发展，其单相接地故障电流也较小，给故障定位带来了非常大的困难。目前，对于非有效接地配电网故系统而言，其故障选线定位较为实用的方法是“C型行波法”。在故障定位中，“C型行波法”不受故障时刻行波信号的强弱的影响，其可以通过多次信号采集进行综合分析判断，也就是说当一次系统接收到的信号不清楚或信息不完整时，可以重新发射一次脉冲信号对系统故障进行重新准确定位[2]。

利用“C型行波法”进行配电网系统接地故障定位时，由于行波在经过每条分支节点和接地点时，其幅值均会产生一定程度的衰弱，也就是当整个配电网系统分支线路较多或接地电阻较大时，由于行波在传输过程中衰弱较大，其返回的行波就可能不被检测装置检测到，从而导致故障定位不准确或行波检测失效。因此，在实际工程中，常采取分线路分区域相互结合的综合检测技术方法，以实现对配电网接地故障的准确定位。

2、基于GSM技术的配电网故障自动定位系统研究

2.1 系统逻辑组成方案

从图1可知，配电网故障定位方法中，要实现馈线自动化自动定位，就需要由安装在分支线路上的故障检测终端和监控主站系统共同组成。为了提高故障定位的准确可靠性，将先进的GSM通信技术、GIS地理信息系统技术等引入到配电网故障定位领域，形成配电网故障自动定位系统，其逻辑组成方案如图2所示：

从图2可知，配电网故障自动定位系统定位的准确性、可靠性等，关键性影响因素来源于线路故障指示器FI在检测系统故障信号的准确率和精确性。随着电力电子技术的进一步发展，故障指示器在经多年研发和实际应用完善改进后，其性能得到了大大提高，可以有效提高其对配电网系统短路和接地故障信号检测的准确率。按照在分支线路节点处的通信终端，再接受到配电网故障指示器动作信号后，就通过GSM/GPRS通信网络，将分支线路节点故障信号远传到配电网监控中心的监控主站系统中，经内部分析运算实现对配电网故障的实时准确定位。主站系统主要完善配电SCADA数据信息采集、故障自动定位、以及其它功能子系统接口通信共享等功能，同时还可以将其所采集到的数据信息，在整个网络系统中实现交互共享和互操作，从而为配电网故障诊断提供一个集约化、信息化、网络化的技术平台。

2.2 系统逻辑工作原理

当配电网系统中某分支线路发生故障后，线路故障指示器就会自动检测到故

障信号从而驱动监测终端动作指示，同时将故障信号发送到分支线路节点通信终端；通信终端在接收到故障指示器动作信号后，就会按照地址信息要求将故障信息通过GSM/GPRS通信网络，远传给配电网监控主站，形成相关跳闸保护动作决策和命令。配电网监控主站在收到通信网络远传回的动作信号后，就会根据配电网结构进行实时网络拓扑计算分析，同时与GIS地理信息系统等相结合，直接确定故障点得空间地理位置，并在显示屏上动态显示出来，并通告短信等方式通知相关线路运行管理和检修维护人员，以便其制定高效合理的调度决策。

3、结束语

通过准确的配电网故障定位技术方法和设备系统，有效提高配电网系统运行可靠性和供电电能质量，缩短停电检修时间，提高电力企业电能供应服务水平和运营经济效益，具有非常重要的工程实际意义。

参考文献

[1] 梅念,石东源,杨增力,等.一种实用的复杂配电网故障定位的矩阵算法[J].电力系统自动化,2007,31(10):66-70．

[2] 刘建,毕鹏翔,杨文宇,等.配电网理论及应用[M].北京:中国水利水电出版社, 2007.