配电网单相接地故障定位方法的研究

中国石油大港油田电力公司 郑双建

1 引言

在我国配电网运行过程当中，非常重要的一个环节就是配电网单相接地故障定位，要求相关工作人员运用专业的知识和科学的方法进行快速的故障定位，从而及时修复电网当中的漏洞，尽快恢复用电效率，保障人民日常生活和生产的正常有序运行。本文共分为五个部分，前面四个部分主要介绍故障定位的具体方法，包括故障测距法、注入法、单相接地故障综合定位法，以及单相接地故障的主要选线方法，是与实际操作密切相关的部分，将通过具体阐述来解释各个方法的优缺点以及使用场景。第五部分从宏观的角度，对于当前我国配电网单相接地故障定位工作进行社会背景、发展趋势、发展措施的系统考察，提高本文的理论科学性和总结性。

2 故障测距法

2.1 行波定位法

在正常工作的情况下，行波在线路中传播的电压和电流比值保持固定，但是如果线路的某一点发生故障，行波的故障点会出现全部或者是部分的折射或者反射现象。通过行波的反射或者折射距离，可以进行故障位置的计算[1]。这是利用同等情景之下的具体差异，来获得故障信息的方法之一，需要相关工作人员密切关注信息的对比和细微差别，要求相关人员提高横向对比思维和专业思维水平，提高谨慎性。行波分析过程如图1所示。

图1 行波分析过程

2.2 阻抗定位法

阻抗法是利用故障时测到的电压和电流求取故障回路的阻抗，又因故障回路阻抗与故障距离成正比，从而据此定位故障。奥地利采用的是将馈线预先分段，利用标准的电力系统分析软件对各段线路进行离线短路计算。在我国配电网单相接地故障定位工作当中，这种方法比较常用，且安全性较高，适用范围较广。

2.3 故障指示器定位方法

对故障发生线路的电流进行检测，进而指示出发生故障的出线、分支以及区段。此种方法主要应用在重要作用线路的短路故障。这种方法涉及第三者机器的使用，并且对于实际的操作环境要求较高，因此性价比较低，实效性相对较弱。故障测距仪如图2所示。

图2 故障测距仪

3 注入法

3.1 直流注入故障定位方法

将发生故障的线路注入直流电质，然后对各个分支节点处的分支电流进行强度检测，进行顺向检测和逆向回检来确定故障位置，确定周期较长。这是一种比较直接的故障定位方法，能够比较好地提升工作效率，但使用场景有限，操作难度较大。

3.2 交流注入故障定位方法

在配电网单相接地发生故障的时候，把具有特定性的电流信号通过母线传感器注入故障区当中，然后再利用指定性的电流信号探测装置，进行信号的追踪。

4 单相接地故障综合定位法

4.1 行波法与直流注入法相结合

先计算后定位，利用支流注入法进行具体故障地点的准确认定。将行波法与直流注入法相结合，能够实现方法交叉的综合性效果的提升，能够帮助相关工作人员一方面通过波长，另一方面通过注入法获得故障定位的更多信息，提高工作效率和工作准确性[2]。

4.2 直流注入法与交流注入法结合

从两种方法的单独运用来看，交流注入法在小范围内的效果较为明显，而直流注入法则主要在大范围定位中发挥突出作用。通过这两种方法的结合，在进行故障地位的时候，可以先利用直流注入法进行大范围的定位，然后再利用交流注入法进行小范围的确定。

5 单相接地故障的主要选线方法

5.1 基于稳态量的选线方法

可以分为零序电流幅值法、零序电流相对相位法、最大值法、五次谐波分量法、群体比幅比相法、有功分量法、负序电流法以及零序导纳法和电流增量法。不同的方法对应不同的使用场景，而各个方法之间的差别，需要相关工作人员具备足够的专业知识储备和技能储备，才能够应对所有复杂的情况。

5.2 基于暂态量的选线方法

包括首半波法、暂态能量法、相关分析法、小波分析法、相电流特征分析法以及无功检测的选线法。要具体情况具体分析，探索最为合适的选线方法及其组合，根据详细而彻底的调查采证，从而确定具体的工作方案，减少工作失误。

5.3 注入信号的选线方法

包括注入恒频率信号、由消弧线圈二次侧注入变频信号两种。由PT 二次侧向电网注入一个恒频率的信号，后通过信号探测器检测出故障线；为故障线路注入相等频率的信号频率与网络谐振后，检测各线路的阻尼率最大的线路。

6 配电网故障定位方法的发展趋势

一是配电网故障定位方法的发展背景良好。社会层面来说，我国当前的发展用电需求量不断增大，对于配电网的综合运行效率和安全性提出了更高的要求。同时，我国新能源的发展和清洁能源的使用技术不断成熟，从而在供求两个方面实现了用电的综合提升。而用电供求量的加大，本身也为配电网整体运作的可靠性提出要求，因此配网故障定位工作在当前具有重大的发展必要性和改进的重要性[3]。

二是当代社会生活对配电网故障定位方法的优化提出了新要求。当前，我国社会工作和生活步伐都在加快，要求一切行业都要注重效率的提升，对于配电网单相接的故障定位方法来说也是一样，必须提高其工作效率，减少由于配电网故障造成的时间浪费，以及进而带来的损失。质量和安全是当前发展的重要要求，必须以安全性和可靠性为基本的规范，来提升配电网故障定位工作的水平。同时，要完善相关的备用设备和体系，加强预案审核，提高前期工作的周全性和计划性，提高应对突发事件的能力。

因此，配电网故障定位方法的发展趋势如下。

一是体系化、系统优化。我国整体的社会运作就是一个大的系统，基础设施建设作为其中的一个子系统，其下又设有多个分支，配电网故障定位工作就是其中的重要组成部分。在未来，配电网故障定位工作本身也会呈现出更加体系化、条理化、程序化的发展趋势，各项工作将会按照重要紧急性和不同的使用场景来进行分门别类的划分，从而形成整体的定位方法系统，针对不同的个性化场景和用户需求来锁定具体的工作方法，在提高工作方法针对性的同时，提高整体工作效率。此外，通过体系化的发展还能够实现系统优化的效果，实现系统发展带动部分发展，以及要素发展推动系统优化的效果，使得配电网故障定位方法，不仅能够在纵向上实现单个工作方法的改善，而且能够使其作为一个整体展现出更加科学的发展面貌。

二是模式化、模块化。配电网故障定位工作本身有一定的工作步骤和流程。而随着工作方法不断成熟、相关技术不断改进，这项工作的流程化水平、模式化水平将会得到更大幅度的提升。每一个环节的工作将会作为一个单独的模块和单元进行拆解和建构，因此可以实现对于不同工作细节和步骤的提升，能够更详细更具体地提升个别工作方法的实效性，还能够使得整个配电网单相接的故障定位工作体现出链条化的区块化的发展趋势。

三是自动化、智能化。我国科学技术水平不断提升，第二产业中的自动化技术也在不断普及，人工智能的发展也为当前配电网故障定位方法的提升，带来了新的机遇。因此可以预见，智能化自动化发展对于配电网故障定位工作的实质性影响。通过自动化技术和智能化技术的引进，能够大大提升故障定位工作的针对性，尽可能地解放生产力、减少工作失误、提升工作程序化水平，并且能够根据具体的实际场景和不同需求，智能地匹配对应的工作方法。对于目前已经存储在数据库中的工作方法进行调取和搭配，从而确定最科学最高效的故障定位方案。

四是环保化。我国已经进入绿色发展新阶段，对于环保绿色健康发展的需求已经成为全行业发展的重要方向。配电网故障定位方法本身处在第二产业的体系之下，涉及能源、资源以及人力资源的使用，因此必须探寻更加高效更加环保的改进方案，减少实际工作过程当中造成的资源浪费和时间浪费，注意处理故障定位工作的相关残余，减少噪声污染、环境破坏。

优化配电网故障定位方法的实际措施如下。

建立故障管理系统。要进行系统化提升，建设故障管理系统，设置专门的管理人员，进行规章制度的制定，使得整体配电网故障定位工作被限制在一定的系统之内，只有这样才能够更好地提升其工作效率和安全性，提高其规范性。

根据分布式电源的并网要求完善保护方案。配电网故障定位方法之所以会存在，是因为配电网实际运作过程当中会出现多种故障和失误，如果能够从源头上减少故障发生的频率，就会在本质上提高配电网运作安全性、减少能源浪费。因此要在源头上根据分布式电源的并网要求完善保护方案，提前制定好应对措施，能够切实地起到养护和维持作用，其正常运行的效果[4]。

完善相关制度，打造良好运作秩序。涉及基础设施建设，就会与国家政府密切相关，其中就会涉及企业与政府的关系、资金预算的审核审批工作，以及相关的制度性措施。必须完善相关的制度和体制机制，营造良好的工作秩序，为配电网故障定位工作打造良好的运作环境，更好地提升配电网工作整体规范性，促进其健康有序发展。

7 结语

我国配电网单相接地故障定位工作是关乎整体配电网运作的重要工作之一，重点考察配电网体系的完整性和科学性。当配电网整体经过生产和建设投入运营之后，最重要的工作就是进行故障的检测、维修与保养，这是提高配电网使用寿命和安全性的关键措施，因此需要专门的工作人员运用科学性和实操性兼备的定位方法进行实际工作，在结合当前已有的各项具体方法的基础之上，深化综合性、交叉性方法的探索与使用，并且通过体系化建设、人才培养、科学技术的引进，来切实地提高实际工作成效。