电网工程中配电线路故障定位技术的应用

王庆华

（滁州供电公司，安徽 滁州 239000）

0 引 言

电力是现代城市发展的重要基础之一，而城市的经济发展对电力的供应和质量要求越来越高。随着智慧城市建设的推进，配电线路故障定位技术也得到了发展和应用。在10 kV 电网中，通过利用智能化的故障监测系统，可以实时监测配电线路的运行状态，及时发现故障并进行定位。这不仅可以提高故障定位的准确率，还可以缩短故障处理时间，降低故障造成的损失。

1 配电线路故障定位技术原理

在10 kV 电网中，线路放电接地问题是一个常见的故障，而小电流接地系统、单相接地和两相接地则是防止线路放电接地问题产生的有效手段。然而，即使有了这些预防措施，配电线路故障还是难以避免。当出现故障时，需要及时进行处理，避免相间短路等情况的发生，否则会导致系统过流跳闸等后果。在故障检修时，可以通过智能化故障定位技术快速定位故障点，这种技术可以通过在线监测数据实现。通过监测数据，可以了解配电线路的状态，及时发现故障，并快速采取措施进行修复。在定位故障点时，可以利用两相接地的方式，根据系统过流跳闸的情况判断故障点的位置[1]。

2 配电线路故障定位技术在10 kV 电网中的应用

配电线路故障定位技术在10 kV 电网中的应用，是电网工程中至关重要的一环。故障在线监测系统的引入，使得故障排查变得更加迅速，能够准确定位，详细分析并及时示警。在发现故障后，高效开展电路检修工作是关键。检修前的准备工作十分必要，应用分析能够帮助工作人员快速掌握故障情况，为检修工作提供有力的支持。此外，配电线路故障定位技术在10 kV 电网中的应用包括采取适当的方法和工具，如红外线测温仪、接地电阻测试仪等，以确保检修工作的高效率和高质量。

2.1 故障在线监测系统的使用特点

故障在线监测系统的使用特点主要包括以下几个方面：（1）故障在线监测系统可以实现对输电线路的实时监测，通过对电力传输设备进行指示和传输信号，可以快速发现线路上的故障，并及时采取措施进行处理，从而大大提高配电线路的安全性和稳定性；（2）故障在线监测系统的传输精准度非常高，可以精确地定位故障点，避免了传统检修工作中需要花费大量时间进行搜索和排查，同时系统的信号分析能力非常强，可以对各种信号进行分析，帮助工程人员快速确定故障原因；（3）故障在线监测系统的安装数量可以灵活控制，可以根据不同电网规模进行调整，系统外壳材料也可以根据不同的使用环境和要求进行选择，并且系统的运行效率非常高，可以在短时间内完成大量监测和分析工作；（4）故障在线监测系统具有优越的功能，可以对10 kV 电网进行监测和分析，实现信号的迅速查找和传递，为电力企业的检修工作提供了很大的帮助，并且系统线路的安全也得到了有效保障，减少了因故障而造成的经济损失和安全风险；（5）故障在线监测系统的应用还可以提高电力企业的管理水平和服务质量，通过对系统的数据分析和监测，电力企业可以了解电网的运行情况，并及时进行调整和优化，提高电网的稳定性和可靠性[2]。

2.2 故障在线监测系统的特殊功能

在过去，通常使用传统配电线路故障检测模式，即人工巡逻排查故障。但是，这种方法存在漏洞，效率低下，不能满足现代电网的需求。因此，需要一种更加先进、高效、精准的故障在线监测系统。故障在线监测系统是一种基于现代通信和计算机技术的故障检修系统，可以实时监测配电线路的运行状态，并自动检测和定位故障。这种系统可以安装在变电站输出口、高压引落线处、长线路中段或分支处、与电缆线路连接的架空处、高压柜或电缆分支箱处等位置，以便实现对配电线路的全面监控和检测。

故障在线监测系统具有多种特殊的应用功能，如精准定位、准确且快速地传递故障信号、缩小故障范围、精确判断故障地点和故障类型等。这些功能可以帮助系统快速定位故障，并提示维护人员进行相应的处理。同时，这种系统可以弥补传统人工巡逻排查故障方法的漏洞，提高工作质量和效率，维护线路运行平稳，保障正常输电。在实际应用中，故障在线监测系统可以通过多种方式与维护人员进行交互，以方便故障检修程序和做法的实施。例如，该系统可以通过手机App、计算机终端等方式向维护人员发送故障信息，并提供详细的故障定位和提示功能。这些信息可以帮助维护人员快速准确地判断故障原因，并采取相应的措施进行修复[3]。

3 工程案例分析

3.1 故障概述

配电线路是电网系统中的重要组成部分，其正常运行对于供电可靠性至关重要。然而，在实际运行中，配电线路故障的发生不可避免，给供电系统造成很大的影响。本文将针对一起发生在10 kV 配电线路中的单相故障接地进行分析，并探讨故障定位技术在电网工程中的应用。据统计，该配电线路在过去的时间内发生了24次故障，其中29.3%来自单相故障接地，这说明该类型故障是该配电线路的主要故障类型。同时，单相接地概率高达85%，增加了故障发生的风险。根据情况分析，恶劣天气可能是导致配电线路故障的一个重要因素。此外，该配电线路采用了小电流接地系统特征，这意味着故障的电流较小，难以被快速检测，增加了故障定位的难度。

在故障处理时间方面，该配电线路的故障定位和排除工作需要1 ～2 h 的时间。这个时间比较长，说明故障点的定位比较困难，需要更加精细的技术手段来解决。故障对于供电系统的影响也是需要考虑的，故障可能导致停电、设备损坏等问题，给用户和供电单位造成经济和社会损失。此外，永久性故障的影响也需要被重视，因为这可能影响配电线路的长期运行。故障定位技术在电网工程中的应用非常广泛，可以帮助工程师快速、准确地找到故障点，缩短故障处理时间，降低故障对供电系统的影响。常用的故障定位技术包括高压频率响应法、绝缘电阻测量法、时域反演法等。其中，高压频率响应法是一种非常有效的故障定位方法，可以通过测量电网的高频响应特性确定故障点的位置[4,5]。

3.2 出现故障的原因

天气变化是配电线路故障的一个常见原因。首先，在大雨或大雪天气中，导线容易受到冰雪覆盖或积水浸泡，导致线路短路；雷暴天气中，放电可能会损坏线路设备；强降雨和强降雪还会导致倾倒等其他故障。其次，台风是造成线路故障的主要因素之一。台风强度大、风速快，易导致线路设备受损，如导线断线、杆塔倾倒等。再次，单相接地故障也是常见的故障类型。当线路设备或导线出现绝缘损坏、接触不良等问题时，可能会导致单相接地故障。除此之外，10 kV配电线路的安装质量、材料的选择等也会影响线路的运行，如瓷瓶破损、导线老化等问题都有可能导致线路故障发生，而熔断器、分支器件等配电设备的损坏也会影响线路的正常运行。最后，用电负荷分配也是影响线路故障的一个重要因素。当用电负荷不均衡或过大时，会导致线路过载，从而引发故障。在电网工程中，配电线路故障定位技术的应用十分重要。通过现代化的监测技术和智能化的故障定位设备，可以快速准确地定位故障点，并进行修复。这不仅可以缩短故障处理时间，保障供电质量，还可以降低事故发生的概率，提高电网运行安全性和可靠性。

3.3 定位方法

3.3.1 人工巡线定位法

在使用人工巡线定位法时，首先需要考虑线路的电压等级，如10 kV 配电线路，从而选择合适的巡线设备。其次，根据故障类型进行判断，如单相接地故障。在巡线过程中，需要使用故障指示器来检测故障信号，以确定故障位置。最后，对于小电流接地故障，可以通过增加巡线频率来提高故障检测率。

3.3.2 注入法

注入法的实现过程如下：首先在故障发生点注入高频信号，其次通过耦合设备将信号注入配电线路中，最后使用变电站母线电压互感器采集信号，通过信号消失点的数据分析可以确定故障的位置。同时，为了保证注入法的准确性，需要在接地电阻处放置监测装置，对注入信号的强度进行监测。

3.3.3 阻抗法

故障回路阻抗的变化会导致线路参数发生变化，因此阻抗法需要收集故障发生点附近的电压、电流等参数，计算出故障回路阻抗，再与正常回路阻抗作比较，以确定故障发生点。阻抗法中需要涉及配电线路的参数、故障回路阻抗、投入电阻以及消弧线圈等数据，其中零序电流可以反映故障类型、位置等信息。接地故障是比较常见的故障类型，会导致零序电流增大、电压降低等现象，需要在故障定位时予以重视，具体如图1 所示。

图1 故障线路线号的阻抗法定位

3.3.4 行波法

行波法利用了电力系统中的行波现象，即故障电流在电力系统中产生传播的速度固定，这种特点可以用来定位故障的位置。其定位精度高，可以达到米级甚至更高的水平，因此可以快速准确地定位故障点。行波法的检测装置通常由行波发生器和行波接收器组成，通过发射行波信号并接收反射信号来确定故障位置。传送距离较远时，行波法的精度也能够得到保证，因为其不受电阻影响，而且不需要在故障点进行测量。然而，行波法的抗干扰能力相对较弱，外界的干扰可能会影响定位结果。因此，在应用行波法进行故障定位时，需要注意消除外界干扰的影响。同时，行波法避免不了在电力系统中存在的一些局限性，例如，其在高阻抗接地系统中的应用受到限制。

3.4 方法的确定

电网工程中，配电线路的故障定位技术可以采用注入法。该方法通过在故障点注入信号，利用接收端对信号的监测和分析确定故障点位置。注入法具有定位精度高、速度快、适用范围广等优势，但需要专业设备和技术支持，且不能适用于所有类型的故障。

4 结 论

在现代化的电网建设中，配电线路故障定位技术的应用已经成为了不可或缺的一部分。通过10 kV配电网的故障定位识别技术，可以大大提高电路检修效率，降低成本，同时保障工作人员的人身安全。在技术发展的今天，应该积极采用新的技术手段，如可穿戴识别设备，进一步提高故障定位技术的应用效果。这些新技术的应用，将为电网工程师提供更加精准和高效的故障诊断手段，从而在最短时间内解决电网故障问题。