35kV线路故障快速定位系统故障判断

35kV线路故障快速定位系统故障判断

陈凯 ,周自更 ,侯建勋 ,许保瑜

云南电网有限责任公司昆明供电局  云南昆明  650000

摘要：35kV输电是国内各大中压配网中常用的电力用户分布比较集中的区域，因而35kV输电线路的长度比普通输电线路要长。同时，35kV配电网存在着T接、π接等错综复杂的拓扑，以适应电力系统中的分散型客户的需要。35kV配电网在出现短路、接地失效后，其故障位置要远高于10kV，其危险性较大，常规的故障位置检测方法已不能适应实际情况。文中将故障选相与故障定位结合起来，给出了一种基于多个终端的快速定位算法，并结合多个终端的数据，给出了快速的故障区域识别及快速定位的解决方案，帮助用户迅速查找故障，为恢复电力提供了依据，并增加了供电可靠性。

关键词：35KV线路；快速定位系统；故障判断

引言

云南电力公司管辖区域广泛，电力客户分布比较分散，35kV等级电力由各乡镇和较大的客户提供，所以35kV是云南电力公司目前最大的电力供应级别。35kV输电线路中T接线路和π接线路较多，有些线路具有多条支线，一般都是几十千米长。35kV配电装置设于变电所输电线的输出端，当干线或支线出现事故时，能迅速启动或发出警报，但由于缺少一种快捷、准确的故障检测方法，因此，当出现永久失效时，运检员要对干线、支线等所有的电力进行全面检查，耗时较多，工作效率低下，造成了停电后的电力回收工作难度较大。因而，要对35kV输电线路的快速故障定位技术进行了深入的探讨与实践。

1、研究背景

国内现有的电力系统中，常用的故障位置检测手段为双端行波法。采用双端型行波测距法，通过对线路两端的故障起始行波的时滞进行定位。故障初期的运行不会受到系统的振动、变压器的饱和、线路的分配、转换电阻等因素的干扰。因此，在天气条件变化较大的情况下，行波法能够准确地判定故障的类型、性质和位置。当前在电力系统中采用的双端行波法在单线上测量精度高。而在T接线路、π接线路、多支线路等复杂的线路中，目前的线路行波测距已不能完全适应，而精确、可靠的线路定位还需要进一步的探索。35kV电网快速故障定位的课题，是根据多端故障前后的电流量数据，根据35kV电网T、π接线路的失效情况，确定故障区间。基于失效区段的位置，采用多端群合法测距技术对线路进行测距，为后续的故障诊断和诊断工作奠定了坚实的依据。该课题所研制的故障快速检测技术，为快速排除、迅速的电源恢复、提升运行检查的效能，是改善电力系统运行的可靠度[1]。

2、故障快速定位原理

在配电网络出现问题时，通过故障位置的精确、快捷地将其位置信息反馈给维修工作者，使其能够在最短的时间内判断出线路的具体位置，减少巡线的距离，从而大大减少由于网络的失效所造成的停电。实际应用中的配电网络故障定位可以分成两个阶段：判断局部失效和局部局部距离。在失效区域，通过现场定位和行波形的判断，可以迅速判断出失效区域；在定位时，根据不同的故障类型和不同的情况，采用有目标定位方法，可以精确地检测出不同的故障点。当配电网发生事故时，该系统会依据现场的故障分离等相关的信息，迅速判断出故障区域，并依据相应区域的保护端子采集到的数据，判断出故障的种类和相位；在这一理论的指导下，本文提出了一种基于单端阻抗和双端行波等故障定位的新方法。

（1）故障类型判断与故障选相。为了适应现场定位的要求，要求在现场进行故障定位后，必须从现场采集到的测试资料，正确地判定出配电网络的故障种类和不同的故障。

图1 故障类型判断与故障选相示意图

（2）故障测距算法。①单相接地故障。当单相接地故障时，三相的大短路不会出现；这时可使导线短暂运转，而保护器不能正常工作，这时，运检工要判断出地的故障所在，并对其进行检修。该方法采用了线路行波的指向性，对线路进行了线路定位和线路定位，从而减少了线路的非常规运转。该方法的主要思路是：故障后，故障行波由故障点向供电和负载方向扩散，故障前后的保护端将会收到正向行波和逆行波的行波，通过对行波的极性的判定，可以迅速判定出故障的单相故障区域；在此基础上，采用在故障点处两端的保护终端所接受的行波信号的时延差异，实现了对单相接地的定位。例如，云南供电局所属变电站线路，在线路中出现了一次单相地故障，在F处出现了一次单相接地失效后，行波信号会在线路两端以V的速率向线路两端扩散，线路两端E、H处的保护端会同时收到正向行波和反向行波，从而判定出故障区域；终端检测到所述行波，将记录其到达时间tE,tH，并由此计算出故障点位置lEF（或lFH）。②两相（接地）故障。在配电网出现双相（地）失效的情况下，两个失效的相互连接构成了一个短路回路，大量的电流会通过该电路，这时的保护必须快速启动并进行现场绝缘。该方法首先从故障分离的角度判断出各部分的失效区域，然后按顺序进行选相和定位。故障部分决定了由上述现场化成的失效部分，由此迅速判定两个（地）失效部分。在故障定位上，针对配电网单供电的辐射式接线特性，对两相位（地）失效时，用单端阻抗进行故障定位。其次，从故障选相的角度出发，考虑到线路阻抗与导线的长度呈比例关系，求出了故障回路的阻抗值，并在电路中采用了对故障回路的虚部分，以减少转换阻抗对测阻的作用，从而精确地对两相（地）失效进行了精确的定位。假定通过渡线RF在云南供电公司管辖变电站F点处出现AB双相（地）失效，从断开位置到此部分的保护端距lF。③三相故障。三相发生故障后，三相之间的三相之间会产生一个失效回路，大量的短路电流通过馈线，这个时候，保护器会快速启动，从而达到现场绝缘的目的；通过现场故障分离的分析，可以迅速判定三相馈线的失效部位。在故障定位上，针对配电网的单供电辐射特性，对三相线路的故障定位，提出了一种单端阻抗方法。在判定三相失效时，三相与二相失效时的三相短路到保护端的间距大致相当，也就是选择短路回路并求出测电阻；该方法根据导线电阻与导线的长度呈比例关系，对三相故障进行精确的定位。

4、复杂拓扑线路故障快速定位原理

云南供电局35kV配电网因其客户分布比较零散，在35kV配电网中有很多T、π型线。对这种复杂的拓扑结构进行快速的故障检测，必须利用多个终端的数据进行集成。35kV电力设备的故障快速诊断系统主要由两个模块构成：故障点定位终端设备和背景设备。对于35kV电网T接线路及π-接线路，在变电所的出线及室外支线与干线交叉处设置有端子设备。终端设备可通过有线或无线电通信访问主机或调度控制系统，接收命令和上载资料。该终端设备的功能是对所需要的电能进行故障检测，然后储存起来。收到后台指令后，将所需资料上载到主机。在支线与干线交叉处设置位置终端设备，能够为故障的发生提供所需的方位信息，从而为故障区域的快速确定提供了可靠的数据源。根据多个终端的数据，对多个区域进行了全面的分析和故障的位置分析。

（1）基于多端故障方向信息的故障区段综合研判当出现一个故障时，该体系的电力容量含有零模电流波极性、零序电压和电流相位差、负序电压和电流相位差等。在多终端设备中，可以根据故障的方位来判断其是否存在。具体过程是这样的：①从保护设备上载的错误报告消息判断出故障的时间点，后台主机发出命令，以获取在全部设备出现故障之前和之后一期间的工频电力和行波电力的数据。②零模电传播波振幅的确定，在振幅超过一定数值时，判定为线路有接地问题。通过对邻近的零模电流波的极性进行对比，判定出其失效范围。③当零模电流波振幅低于一定数值时，根据邻近的接线端的负序列故障信息来判定其是否存在。

（2）基于多端故障信息的组合测距。①基于以上分段辨识的结论，如果在主干道出现了线路故障，则采用双端行波方法进行定位。②当在支线上出现故障时，采用支路终端站的数据进行群集定位。通过采用电阻法来近似地判断出线路的失效区域，然后采用单端的线路进行线路的定位[2]。

5、结语

通过对35kV线路的故障快速查找，可以大幅度提高35kV线路的故障诊断速度。通过对线路的正确辨识，可以大大减少线路巡视的距离，对线路进行定位，从而加速线路的故障诊断和处置，减少线路运行的次数，从而增强电力系统的运行可靠性。

参考文献

[1]韦勇,鲍勇彬,黄鹏天,等.35kV线路故障快速定位系统故障判断[J].电器工业,2021(1):60-63.

[2]叶烜荣.就一次线路故障浅谈如何判断35kV系统缺相运行[J].机电信息,2017(33):5-6.