10KV配电网故障定位系统研究与应用

摘要：随着我国社会进步和市场经济的不断发展，国民生活水平显著提高。在人们日常生活中对使用电能的需求变得越来越大，大众对于供电可靠性和电能质量的要求也越来越高。配电网的故障不能及时解决将给国民的生产、生活带来极大不便，如何快速、准确的找到配电网的故障点已经成为供电企业亟待解决的重要问题。本文将针对10KV配电网故障定位系统进行一些简单的分析和探究。 关键词：10KV；配电网；故障；定位系统

前言：近年来我国电力网络的建设取得了一定进步，但是对比国外发达国家的电力技术水平仍有待提高。目前，我国很多供电公司对于配电网故障点的定位工作，仍然采取传统的人工巡线方式，由于我国电网运行环境的复杂性、地区气候情况的多样性，所以这种配电网故障点定位方式的使用通常需要耗费大量资金、人力和时间，并且存在一定的安全隐患。 一、10KV配电网电路特征

10KV配电网是配电网的一种，对比其他的配电网种类具有以下三种特征： 1线路分支多

因为10KV配电网的分支较多，而且有时分支又会产生子分支，有时甚至会产生多至十几代的子分支，所以在运用传统行波法检测配电网故障点时，通常电信号会被严重减弱，导致正常检测作业无法顺利进行。即使能够检测到电路故障的反射波，也只能提供故障点存在大概距离的信息，而通常会有多个点满足满足距离条件，还需要电网维修人员对所有点进行逐个排查，直到维修人员能够找到真正的故障点为止，其中所消耗的人力与时间，难以计数。 2地电阻大

在我国，通常情况下将10KV杆塔建造成石灰杆，受接地介质等诸多因素的影响，10KV配电网一旦出现接地故障，其电阻往往能够达到几千欧姆，有时甚至达到几十千欧。故障信号受高电阻影响会变弱，很容易被其他电子信号覆盖，无法准确传达故障点信息。所以就有很多故障点查找方法无法正常在10KV配电网系统中运作，诸如“s注入法”就只适用于接地电阻不大于一千欧的配电网系统[1]。过强的接地电阻一直是困扰10KV配电网研究学者的一个难题，如何有效的解决高电阻给10KV配电网故障点定位检测工作带来的影响，将是我国供电行业一同关注的焦点问题。

3总体长度长，对地电容大

对地电容，对注入配电网的交流信号有着显著的分流作用，10KV配电网的线路很长，至少都要铺设几十公里，有时候甚至能够达到上百公里长。在配电网线路电容大且接地电阻高的情况下，对地电容对注入电流的分流作用甚至会超过流过接地电阻的电流。一般情况下，配电网线路越长，线路的对地电流就越大，造成的分流作用就越强，配电网故障点所给出的电流信号就越小，也就造成了10KV配电网故障点检测定位工作十分困难的现状。 二、定位目标的实现方法 1 二分法定位

在配电线路很长且分支很多的情况下，如果盲目的根据检测信号提供的不准确信息寻找线路故障点，将会对工作时间造成严重浪费，降低电路维修效率。其实这个问题我们可以通过对数学中二分法的运用有效的解决。将配电网线路进行拓扑分析，然后进行线路中点对折检测，以此减少电网故障点的存在范围，直到

顺利找到故障点。在无法对线路故障点进行准确定位时运用二分定位法将有效提高检修工作效率，节省故障点排查时间。 2 直流法定位

配电网线路故障点检测定位方法中的直流注入法是向故障电路注入差不多一百毫安的直流电，通过零到五千伏之间的可调电源电压，始终让故障电路保持注入一百毫安的电流，再使用直流检测器对电路故障路径进行辨别，以此将故障范围逐渐缩小到小段电路中，并沿着线路一直找到故障点。因为直流定位法不受到电路电容的影响，所以具有很多优点[2]。线路中的分布电容与无功补偿电容以及架空线路中存在电缆，都不会影响其定位效果。 3 交流法定位

在配电网线路故障点的定位工作中，直流定位法有着显而易见的效果，但是，直流定位法的操作流程比较繁琐，所以为了能够实现对配电网故障的快速反应，我们在直流定位法已经确定电路故障段时，可以通过利用交流定位法快速的寻找具体故障点。交流定位法的主要操作思路是，通过向已知电路故障段注入五千伏特左右的一百毫安到四百毫安恒流交流电，再使用交流检测器沿电路沿线寻找故障点。当检测到电路中有电流通过时说明故障点在测量点下游，如果没有电流则故障点在测试点上游。

三、定位系统的设备设计

配电网故障点定位的硬件系统设计主要由交流检测器设计和直流检测器设计组成。

1 直流检测器设计

直流检测器是直流定位法的关键设备，其设计的核心理论是霍尔效应原理、单片机技术以及无线传播技术。当直流电流从导线中通过时，导线的周围会产生磁场，其磁场的大小与电流大小成正比，并可以用软磁材料进行收集，再用霍尔器件检测出来，因为磁场和霍尔器件的输出具有很好的线性关系，所以检测人员能够通过霍尔器件检测出讯号的大小，以此反应出导线中电流的大小。其中得到的电流实际上是一种模拟信号，需要先通过单片机对电流信号做数字化处理，然后通过无线数据传输技术将数字化信息反映到显示器中，检测人员就是通过显示器得到可视化的电流信息，以此判断并定位电路故障点的。图1为直流检测器的设计示意图。

图1 直流检测器设计示意图 2 交流检测器设计

交流检测器，是检测维修人员在地面上的手持检测设备，对信号发生器的敏感性很高，能够有效的接收并反馈交流信号。在交流检测器的设计概念中，注入导线中的交流电基波频率大小十分重要，如果基波频率f太小很容易收到现场50HZ工频以及其他信号的干扰，无法进行正常的检测工作，而如果基波频率f太大根据抗容公式Zc=1/jwc=1/j2πf中的反比关系，将使抗容变小，从而造成注入信号的分流增加，不利于信号检测[3]。

结论：综上所述，通过寻找一种新的检测手段、缩短配电网故障定位时间，让检修人员能够及时对故障点进行修复，是我国供电行业的急切愿望。配电网故障定位系统就是基于我国供电行业的这种急切愿望所提出的，通过此系统的应用，能够有效的提高配电维修人员的工作效率，改善其维修作业环境，提高工作安全性。 参考文献：

[1]何德平. 基于GIS的配网故障快速定位的设计与实现[D].电子科技大学，2013.

[2]卢占庆. 基于支持向量和小波变换的配电网单相接地故障分析及系统设计[D].东北大学，

2011.

[3]翟进乾. 配电线路在线故障识别与诊断方法研究[D].重庆大学，2012.