1、中壓配電網單相接地故障定位方法的研究摘 要：本文通過確定C型行波法的適用范圍，當在C型行波法部分或全部失效后，采用注入直流的故障定位方法作為補充，利用方法的互補性來提高故障定位的準確性。經過理論分析和ATP仿真表明該綜合故障定位方法可以實現精確故障定位，在中壓配電網故障定位中具有很好的應用前景。關鍵詞：中壓配電網 C型行波 直流 綜合定位1 引言我國中壓配電網架空線路（6-66kV）一般采用中性點非有效接地方式，在線路發生單相永久性接地故障后，先將線路斷開，然后由工作人員沿線巡視來查找故障點。這種故障定位方式的效率低下，需要研究和探索高效和精確的故障定位方法。目前國內外故障定位的研究成果很多，

2、按原理可以分為阻抗法、注入法、行波法和故障指示器技術2-3。但一般是針對110kV及以上的高壓輸電線路4-6。相對于輸電線路，廣大的配電網線路結構復雜，節點多，分支多，對地電容大，分支點對暫態信號有衰減和畸變作用，很多定位方法都會失效。本文針對以上難題以及我國配電網的特點和實際的接地故障的特點，提出了開發利用多種信息構造綜合定位方法，利用方法的互補性來提高故障定位的準確性。2 綜合定位法2.1C型行波定位C型行波定位方法的思路是在故障發生后由裝置發射高壓窄帶脈沖信號，根據脈沖信號從裝置至故障點往返時間進行定位。特征波是線路首端發射信號到達某一阻抗不連續點，然后該點反射回線路首端的所有波形中最先

3、到達的波形。即特征波是線路首端接收到的某一阻抗不連續點反射的第一個波形。圖1 C型行波定位方法示意圖在線路的拓撲簡單且已知的情況下，特征波到達線路首端的時間可以確定、波形容易辨識。高壓輸電線路結構比較簡單，且沒有分支線路，利用行波方法進行故障定位時，只要找到來自故障源于：7彩論文網論文格式范例點的反射波，就能夠確定故障位置。針對這個問題，本文提出了結合注入直流的故障定位方法來確定故障分支。2.2直流定位法直流定位法的主要思路是在首端向故障相注入直流信號，通過調整電源的電壓控制注入電流的大小，一般要將電流控制在0200mA，通過檢測電流信號就可以確定故障區段。首先由交流信號源產生1000Hz，2

4、00V交流信號，用高頻高交流產生直流，然后升壓，再整流變成直流。2.3綜合定位方法圖3為綜合定位方法的實現流程。通過切換開關分別向三相導線注入高壓脈沖信號，其中兩個非故障相反射波形完全相同，而故障相有明顯的故障特征，因此與非故障相的波形不同，從而確定出故障相。圖3 綜合定位方案流程圖本文提出的綜合故障定位的方法結合了行波法和直流法的優點。C型定位方法不受故障時刻線路本身產生的行波信號強弱的影響；發射的行波波形和強度可以人為控制；不怕故障點有接地電阻，通過調整電源輸出電壓的大小可以保證直流信號的指定數值；不怕線路的電感、電容，它們都對直流不起作用。3 仿真試驗對于所述的綜合故障定位方法，在帶分支

5、的線路上進行了仿真試驗，通過仿真驗證其正確性。圖4為仿真的線路圖。用ATP軟件仿真全長15km帶3個分支的線路，在線路CN上距離首端14km處設置金屬性單相接地故障和電阻接地故障，采用幅值10kV，寬度為2s的高壓窄帶脈沖信號源。圖4 仿真線路示意圖在線路首端采用100M的采樣率進行采樣，仿真試驗分別得到開路波形與金屬性單相接地故障波形的相減波形（圖5）和開路波形與接地電阻為3000歐時單相接地故障波形的相減波形（圖6）。對圖5和圖6所得到的波形差信號用matlab小波分析得到故障時刻t=93.44s，根據s=vt/2，v為行波速度，取v=300m/s，則s=（300*93.44）/2=140

6、16m，與實際的14km相差16m，誤差僅1%。說明C型行波定位的故障距離精度滿足實際要求。圖5 開路波形與金屬性接地 圖6 開路波形與電阻接地 故障波形的波形差 故障波形的波形差從圖5和圖6可以看出，圖形的第一個不為0點的時刻，即故障特征時刻是相同的，但是在有接地電阻的情況，第一個反射波的幅值比金屬性接地的情況明顯小很多。在C型行波法部分失效的情況下，先確定故障距離，在此基礎上，在線路首端M點注入直流信號，通過調節電源，使電流為0.1A，分別檢測分支線路AB、AD、BE、BC和CG，得到的波形如圖7所示。在線路首端M點注入直流信號，在節點A處分別檢測分支線路AB和AD，結果是AD電流為0，A

7、B電流為0.1A，說明故障區段在分支BE或下游，檢測到節點E，分支BE的電流為0，可知故障F點在節點E前的BE線路上，電流經MA-AB-BF-FM形成回路，經過這幾步，確定分支線路BE就是故障分支。經過大量仿真試驗發現接地電阻越大，反射波的幅值越小，當接地電阻大到一定程度（比如3000歐），反射波的幅值已經小于0.5A，加上現場的干擾，C型行波定位方法將完全失效。此時，我們利用直流注入法按照上述的方法，首先確定故障分支，并沿線路繼續向前查找，直到找到電流消失點，就是故障點。4 結論本文在C型行波定位法部分或全部失效的情況下，采用直流注入法定位的綜合定位方法，理論分析和ATP仿真試驗證明，該綜合方法該方法結合了行波法定位快和直流法誤差小的優點，技術先進，定位準確性高，在中壓電網的故障定位中是切實可行的，具有很好的應用前景。參考文獻：李潤先.諧振接地是我國配電網最理想的接地方式J.高電壓技術，1994，20（1）：30-32.覃劍.輸電線路單端行波故障測距的研究J.電網技術，2005，29（15）：65-70.3梁軍，麻常輝基于線路參數估計的高壓架空輸電線路故