新型电力系统的配电网故障检测与处置要点探究

新型电力系统的配电网故障检测与处置要点探究

张宇峰

杭州汉铭电力建设有限公司

摘要：随着能源互联网和智能电网的发展，配电网作为电力系统的新型形态，不仅改变了电力系统的结构与运行方式，也对其线路监测与故障检测技术提出了更高的要求。加强对新型电力系统配电网故障的检测，能够及时解决配电网故障，维持电力系统的正常运行，为广大用电户稳定输送电能，保证社会生活的增长秩序。现阶段新型电力系统运营管理过程中，配电网故障检测与处置是关键性工作，因此本文围绕新型电力系统配电网故障检测展开讨论，重点分析配电网故障的识别与处置方案，以期为电力企业管理提供更多参考。

关键词：电力系统；配电网；故障检测

引言

在现代社会中，电力供应的可靠性和稳定性对于保障社会经济的正常运行至关重要。配电网作为电力系统的最后一级，直接关系到终端用户的用电质量和供电可靠性。

1新型电力系统的配电网特点

新型电路系统的核心是“碳达峰碳中和”，在满足正常电力需求的基础上，新型电路系统需保持自身配电网的安全性，同时向清洁低碳、灵活高效、安全可控的方向发展。与传统电力系统配电网相比，新型电力系统配电网具有以下技术特点：第一，发电侧。新能源发电转变为主体性发电，具有高质量、市场化与高占比特征，但新能源发电不稳定问题亟待解决，制约发电侧系统的进一步发展。第二，电网侧。新能源发电系统、柔性输电技术在电力系统中的作用愈发显著，电力系统发展朝着动态化特征快速发展，系统能源发电的分布式接入，促使传统电力系统向扁平化、分布式的新型电力系统转变，电力系统架构出现重大变革。第三，负荷侧。在新型电力系统中，增加多元化储能单元、多种新型负荷，系统自动分类接入的负荷，实现电力系统资源的高效、有效配置与应用，电力系统对接的各个单元都能充分发挥自身作用。

2新型电力系统的配电网故障检测

2.1配电网交流侧对称故障检测

对于新型电力系统配电网来说，其能量还是来自于交流电源，当电力系统配电网的交流侧电源出现故障时，会通过换流器对电力系统配电网的直流侧产生影响。对于电力系统配电网，其交流侧出现三相接地短路时，对直流侧的影响是最大的。虽然影响最大，但是发生的概率也最低。在三相接地短路故障发生之前，如果相电压的波形位于正半周，则换流器的上桥臂工作在充电状态，换流器的下桥臂工作在放电状态；在三相接地短路故障发生之后，产生的故障电流会从直流侧流向交流侧；如果相电压的波形位于负半周，则换流器的上桥臂工作在放电状态，换流器的下桥臂工作在充电状态；在三相接地短路故障发生之后，产生的故障电流会从交流侧流向直流侧。

2.2短路故障检测

一相接地或多相接地或者相互接触，导致线路运行受阻，是电力系统配电网短路故障的主要体现。电力系统配电网的短路故障类型包括：①两相短路：三相电路中，任意两相出现短路；②两相接地短路：三相电路中，同一地点出现两次或多次任意两相接地短路；③不同点两相接地短路：三相电路中任意两相电路发生接触短路，不限制短路发生地点。

2.3被动式定位故障检测

被动式定位接地故障，可采用阻抗法、相关法、暂态无功功率方向法等对接地故障进行定位。例如在阻抗法中，按照线路参数单一原则，在不同条件下，故障时线路中电抗值的大小，根据正比关系预先得到的系数，预测故障点位置。阻抗法测算故障点具有投资小、操作方便等优势，但定位精度不足，通常用于单辐射线路的故障定位。

3新型电力系统的配电网故障处置要点

3.1智能安全技术

智能保护技术可以通过实现检测配电网系统中的异常电流、电压等参数来识别可能存在的故障，然后利用智能保护装置对电路进行快速的隔离，从而确保保护电力设备不会受到损坏。智能保护装置通常采用现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）技术，对电流、电压等参数进行快速计算分析，实时输出控制信号实现对电路的快速隔离。智能短路分析技术通过对配电网系统中的电流、电压等参数进行实时监测和分析，来判断可能存在的短路故障，从而能够提前进行预警和定位，有助于快速修复故障，保障电力系统的正常运行。智能短路分析技术一般采用模糊逻辑、神经网络等人工智能技术来实现，通过对大量历史数据的分析和学习，建立短路识别模型，实现对短路故障的准确判断和定位。故障检测技术通过对配电网系统中的电流、电压等参数进行实时监测和分析，来判断可能存在的故障，并对故障进行准确定位和诊断，一般采用基于数据驱动的方法，通过对历史数据的分析和学习，建立故障检测模型，并对新的数据进行分析和匹配，实现对故障的准确诊断和定位。

3.2基于数据挖掘技术的智能评价

全面整合用户档案、配网设备台账、停电信息、抢修工单、非抢工单及其他用户相关数据，通过横向拼接方式，形成统一的配抢档案数据库。利用语音识别技术，面向配抢班组值班人员，通过人机交互方式，实现用户档案、停电情况及抢修进度的快速查阅；结合故障监控、预警场景，基于配抢档案库，实现关联数据主动推荐。以配电网故障抢修“虚拟指挥员”为支撑平台，汇总历史抢修数据，基于数据挖掘技术，从抢修时限、抢修质量、用户满意度等维度，分析故障抢修各重要节点完成质量及用户反馈信息，辅助决策学习算法，量化评价抢修运维服务质量，建立协调有序、执行力、考核有据、指挥高效的配网抢修服务能力管控模式。以“量化指标和客观评价”推动“主动优化和服务提升”。

3.3保护判据及保护动作策略

电力系统配电网会对直流电压进行实时检测，当检测到直流电压出现持续波动的情况，则触发启动保护判据，如果检测到直流侧发生故障，则触发母线保护判据，进行故障类型辨识，并将故障线路切除掉，具体的动作流程为：①实时检测直流侧电压，监测到直流电压持续出现波动情况，触发启动保护判据；②如果检测到的直流电压的变化率一直超过阈值，并且持续监测时间也超过阈值，则诊断出电力系统配电网的直流侧发生了故障，触发母线保护判据；③如果电力系统配电网的直流侧发生了故障，与其相连的全部直流线路上的断路器全部断开，将故障切除掉；如果电力系统配电网的直流侧没有发生故障，再推断出故障发生在其他直流线路上。④计算相关故障参数，如果故障参数满足相关的判定条件，则判定该条直流线路故障，执行步骤五；如果故障参数不满足相关判定条件，则判定相邻直流线路故障，执行步骤六。⑤如果判定为直流线路故障，则进行故障极判定，如果换流器上和下桥臂等效电压的变化率乘积大于零，则发生单极接地故障；反之，则发生双极接地故障，进行分闸保护，隔离故障线路；如果换流器上和下桥臂等效电压的变化率都大于零，则发生负极接地故障，进行分闸保护，隔离故障线路；如果换流器上和下桥臂等效电压的变化率都小于零，则发生正极接地故障，进行分闸保护，隔离故障线路。⑥如果判定故障发生在相邻的故障线路，则返回步骤一，重新进行诊断。

结语

保持配电线路正常工作，对维持电力系统稳定有重要的推动作用，加强配电线路故障的检测与处置，对减少线路故障，维持电力系统稳定有重要作用。现阶段我国的配电网检测与处置技术多样化，在日常工作中，可根据配电网线路的故障情况，选择合适的处置方式，加快恢复线路通电，提高配电网故障的处理水平。

参考文献

［1］李晓明，刘翔宇，李安昌，等.配电网电压控制的分布式光伏无功仿射可调鲁棒优化方法［J］.电力系统保护与控制，2021（12）：124-131.

［2］杨文，崔凡.新型电力系统配电网设备状态监测与故障诊断［J］.中国科技期刊数据库工业A，2021（12）：33-34.

［3］宋秀芳，果然，赵明，等.电力系统配电自动化和故障处理措施［J］.今日自动化，2021（12）：79-80.