隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面發(fā)展，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的供電可靠性提出了更高的要求，由于配電網(wǎng)直接接觸最終用電客戶，服務(wù)對(duì)象從居民到工業(yè)、商業(yè)等廣大用戶，覆蓋面很廣，除了給人們供應(yīng)基本的生活用電，還為中小企業(yè)提供電能供應(yīng)，幾乎所有的用電客戶都是由中低壓配電網(wǎng)接入，占每年售電量的四分之三還多。然而配電網(wǎng)的重要性在電網(wǎng)發(fā)展的過程中前期并沒有引起足夠的重視，隨著電力設(shè)備多樣化的出現(xiàn)，電能供應(yīng)的可靠性、和電能質(zhì)量逐漸引起人們重視。伴隨著這樣的現(xiàn)象，配電網(wǎng)自動(dòng)化開始得到快速發(fā)展。配電網(wǎng)自動(dòng)化利用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料學(xué)、通信技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，其中的故障定位系統(tǒng)能夠檢測(cè)故障發(fā)生的范圍，在故障發(fā)生時(shí)，檢測(cè)故障點(diǎn)，隔離故障區(qū)，減小停電范圍，使電網(wǎng)能夠安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效的運(yùn)行，為廣大用戶提供穩(wěn)定、可靠的電能。
1 10kV配電網(wǎng)線路特征
本文著重對(duì)10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)進(jìn)行研究，10kV配電網(wǎng)特點(diǎn)具體如下。
（1）線路分支多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。10kV配電網(wǎng)分支較為復(fù)雜，過多的分支，使得信號(hào)的傳輸能力變?nèi)酰^難檢測(cè)出故障點(diǎn)的具體位置，容易出現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的誤判斷。
?。?）接地電阻較大。10kV配電網(wǎng)受接地介質(zhì)的影響，接地電阻很大，配電網(wǎng)如果發(fā)生單相接地，故障信號(hào)微弱，使得故障較難發(fā)現(xiàn)。如何克服高電阻的影響是配網(wǎng)故障定位研究的重點(diǎn)。
（3）對(duì)地電容過大。10kV配電網(wǎng)線路過長(zhǎng)，一般由幾公里到幾十公里。線路越長(zhǎng)，線路對(duì)地電容越大，電容對(duì)注入交流信號(hào)分流越大，而定位是需要的電流信號(hào)較小，這就給定位也帶來了困難。
2 配電網(wǎng)故障分析
配電網(wǎng)中影響正常供電的原因有很多，有自然原因如：雷、雨、雪、凝凍等引起；有設(shè)備方面的原因，包括設(shè)備老化、過負(fù)荷等；還有人員責(zé)任的原因，包括運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)、外力破壞、盜竊等；最后是小動(dòng)物影響。從影響配電網(wǎng)停電時(shí)間上大體可以分為兩類：暫時(shí)性故障和永久性故障，一般暫時(shí)性故障的處理是通過變電站出口處的斷路器一次重合閘進(jìn)行消除。永久性故障則要進(jìn)行配網(wǎng)故障排查及處理直至恢復(fù)電網(wǎng)運(yùn)行。
配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)是指在故障發(fā)生后，根據(jù)配電網(wǎng)采集到的信息進(jìn)行匯總，結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行，判斷出故障點(diǎn)所在位置，反映在電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上。智能配電網(wǎng)將會(huì)沿著可能導(dǎo)致故障點(diǎn)的電路進(jìn)行排查，檢查開關(guān)的正常狀態(tài)，設(shè)備的正常運(yùn)行，得到故障點(diǎn)的具體位置之后，將故障點(diǎn)隔離，進(jìn)行修復(fù)。在對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)的同時(shí)，為了盡快恢復(fù)故障點(diǎn)的電力供應(yīng)，需要采取備用設(shè)備，重新調(diào)配到配電網(wǎng)中，回復(fù)區(qū)域供電。
配電網(wǎng)發(fā)生故障，有時(shí)故障時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，嚴(yán)重影響了用戶的正常用電，在農(nóng)村，這種現(xiàn)象更是較為常見，為了提高整個(gè)配電網(wǎng)的可靠性。就需要提高配電網(wǎng)自動(dòng)化智能水平，使配電網(wǎng)動(dòng)化做到自動(dòng)檢測(cè)到配電網(wǎng)故障點(diǎn)，自動(dòng)隔離，自動(dòng)切換重構(gòu)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，最大限度的縮短停電時(shí)間。為了進(jìn)一步提高配電網(wǎng)故障電位的可靠性，現(xiàn)在可以采取的措施有：優(yōu)化配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)一些設(shè)備進(jìn)行新老更替，增加智能化采集，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的可靠性，實(shí)現(xiàn)主要設(shè)備的實(shí)時(shí)測(cè)試和控制，為提高配電網(wǎng)自動(dòng)化故障定位系統(tǒng)的可靠性，提供堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
3 故障定位方法研究
目前，我國(guó)中低壓配電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)非有效接地運(yùn)行方式（俗稱為小電流接地系統(tǒng)）。配電線路故障，尤其是單相接地故障的快速、準(zhǔn)確定位，不僅對(duì)修復(fù)線路和保證可靠供電，而且對(duì)保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有十分重要的作用。配電網(wǎng)故障定位法據(jù)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來看主要分電力電纜故障定位法、架空線路故障定位和適用于架空線與電力電纜混合敷設(shè)的故障定位方法。
3.1 電力電纜故障定位
3.1.1 測(cè)量阻抗定位故障點(diǎn)
阻抗法的故障測(cè)距原理是假定線路為均勻線，是通過測(cè)量故障點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)之間的阻抗，得出所需參數(shù)，聯(lián)立故障定位方程，解得故障距離。這種方法的較為簡(jiǎn)單，為廣大工作人員所接受。這種測(cè)量故障距離的方法稱為電橋法，電橋法分為電阻電橋法和電容電橋法。兩者的測(cè)量范圍不同，電阻電橋法一般用于測(cè)量電阻不高的故障點(diǎn)，一般要求5000歐以內(nèi)，測(cè)量原理是根據(jù)電橋平衡原理得到故障距離。這兩種方法原理類似，適用于電纜斷線故障測(cè)量，不適合測(cè)量高電阻。電容電橋法在測(cè)量時(shí)必須知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度和一些原始材料，如果電纜線路構(gòu)成比較復(fù)雜，計(jì)算比較復(fù)雜；電橋法不能測(cè)量三相短路故障。阻抗法具有投資少的優(yōu)點(diǎn)，但受路徑阻抗、線路負(fù)荷和電源參數(shù)的影響較大，對(duì)于帶有多分支的配電線路，阻抗法無(wú)法排除偽故障點(diǎn)，它只適合于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的線路。
3.1.2 行波法
根據(jù)行波理論，無(wú)論是相間短路故障還是單相接地故障，都會(huì)產(chǎn)生向線路兩端傳播的行波信號(hào)，利用在線路測(cè)量端捕捉到的暫態(tài)行波信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)各種類型短路故障的測(cè)距。行波法是通過測(cè)量故障產(chǎn)生的行波在故障點(diǎn)及母線之間往返一趟的時(shí)間或利用故障行波到達(dá)線路兩端的時(shí)間差來計(jì)算故障距離。行波法也較常用于電纜故障測(cè)距，以測(cè)量速度快，精度高著稱，有A、B、C、D型行波測(cè)距法。A型行波測(cè)距法原理簡(jiǎn)單，所需設(shè)備少，理論上有較高的精確度，由于需要高速采樣系統(tǒng)和精準(zhǔn)時(shí)間的限制，應(yīng)用的廣泛度不夠，近來，主要用這種方法測(cè)試的有：脈沖電流法和脈沖電壓法。B型行波測(cè)距需要借助于通信通道進(jìn)行故障測(cè)距，應(yīng)用場(chǎng)合較廣，需要精確的故障行波到達(dá)測(cè)量端的時(shí)間。C型行波測(cè)距通過發(fā)生高頻脈沖，計(jì)算脈沖信號(hào)在故障點(diǎn)和裝置之間的距離得到故障距離，主要的測(cè)試方法有低壓脈沖發(fā)射法和二次脈沖法。 3.2 交流、直流定位
直流法是通過向故障點(diǎn)注入定量的直流電流，保證直流電壓輸出在某一范圍內(nèi)可調(diào)，通過調(diào)節(jié)直流電壓的值，保證注入的直流電流不變，之后應(yīng)用直流檢測(cè)器找出故障發(fā)生的路徑，進(jìn)一步檢測(cè)縮小故障點(diǎn)范圍，最終確定故障點(diǎn)位置。直流法確實(shí)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但為了進(jìn)一步快速的確定故障點(diǎn)位置，將兩種檢測(cè)方法相結(jié)合，在用直流檢測(cè)法檢測(cè)出故障路徑之后，利用交流法確定故障點(diǎn)的具體位置，通過注入的交流電流產(chǎn)生與電網(wǎng)頻率相同的磁場(chǎng)，由磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)地面檢測(cè)。交流檢測(cè)可以在地面進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，檢測(cè)的方法非常方面，只需手持檢測(cè)設(shè)備在地面就可以得到線路的電流。
采用上述方法進(jìn)行故障定位，工作人員假設(shè)10kV配網(wǎng)單相接地故障。
3.2.1 直流判定
從故障相注入直流電流130mA，根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)鋱D確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置1，用直流信號(hào)檢測(cè)器分別檢測(cè)位置1處的電流情況，結(jié)果測(cè)量到分支線2處沒有報(bào)警聲，分支線3處出現(xiàn)報(bào)警聲，如此便可確定故障點(diǎn)在分支線3處。用同樣的方法，以分支線3處為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可以確定分支線3處下屬小分支故障點(diǎn)存在的位置，進(jìn)一步精確故障位置所在。
3.2.2 交流判定
在故障相處注入交流電流150mA，通過對(duì)比各線路點(diǎn)的電流強(qiáng)度，可以看出，故障路徑所在。從檢測(cè)點(diǎn)尋跡，線路電流點(diǎn)即為故障點(diǎn)，在檢測(cè)時(shí)，倘若該點(diǎn)的顯示值瞬間減小，說明該點(diǎn)為故障點(diǎn)。交流檢測(cè)法查找故障在時(shí)間上有很大優(yōu)勢(shì)，只用了半個(gè)小時(shí)，就確定了故障點(diǎn)位置，操作方便，容易控制。
配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，為千家萬(wàn)戶提供用電，配電網(wǎng)的可靠性至關(guān)重要，本文對(duì)配電網(wǎng)中關(guān)鍵的故障定位系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，分析了配電網(wǎng)故障的危害性，結(jié)合10kV配電網(wǎng)，分析了10kV配電網(wǎng)的特點(diǎn)，根據(jù)10kV配電網(wǎng)的特殊性，給出了集中配電網(wǎng)故障點(diǎn)的檢測(cè)方法，然而有的傳統(tǒng)的方法比較局限，本文在此基礎(chǔ)上給出了一些解決辦法，相信隨著電力設(shè)備的發(fā)展以及電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，故障檢測(cè)系統(tǒng)可靠性隨之得到進(jìn)一步提高。
