配电网故障诊断技术探讨

配电网故障诊断技术探讨

发表时间：2019-05-06T10:26:10.137Z 来源：《电力设备》2018年第31期作者：朱金华胡名龙曲长英[导读] 摘要：随着我国社会经济和电力行业的不断发展，配电网运行管理水平有了很大程度的提升，但实践中依然存在着一些运行故障问题。

（山东省产品质量检验研究院山东济南 250102）摘要：随着我国社会经济和电力行业的不断发展，配电网运行管理水平有了很大程度的提升，但实践中依然存在着一些运行故障问题。如何正确判断故障，并通过有效的探测方法，精确的判断出故障的性质以及产生的原因，进而判断出故障点，提高故障的处理速度和效率，已成为目前急需解决的问题。因此，本文结合笔者工作实际，对配电网故障类型、故障原因以及主要故障诊断技术进行了探讨分

析，以供参考。

关键词：配电网；电网故障；诊断技术

现代电力的迅猛发展，电力需求的不断扩大，配电网规模的不断增大，使得其一旦发生故障，对配电网本身、工农业生产和日常生活产生的影响也会随之增大。配电网作为电力网的末端，直接反映着用户在电能安全、优质、经济等方面所提出的要求，然而配电网故障具有不可避免性。因此，一旦发生配电系统故障，准确迅速判断故障地点位置、缩短非故障停电区域的供电恢复时间，将对减少经济损失、提高安全性具有重要意义。

一、配电网的故障主要类型

小电流接地故障、负荷线路单相接地、母线单相接地等多发故障可能引起单相接地、两相短路或三相短路、缺相等故障，可能使电气设备损坏，发生停电事故。在线路故障中单相接地是出现机率最多的电气故障，有可能引发非故障相绝缘的破坏；两相短路使通过导线的电流比正常时增大许多倍，形成强烈电弧以致烧坏导线，中断供电；而三相短路发生率低严重度高。

目前很多采用利用接地故障特征分量的选线方法、利用故障相暂态特征分量的方法、不利用接地故障特征分量的选线方法等进行故障选线选线及定位。同时，小电流接地系统故障测距问题的研究相对较少，现有故障测距方法有一定的局限性，真正用于现场实际的测距装置更是少见，这与配电网自动化水平不适应，因此还需要对此进行深入研究。

二、线路故障原因分析

2.1因线路设备自身缺陷造成线路故障

部分未改造配电线路的一般情况是线路长，分支多，设备老化严重，低值绝缘子较多，避雷器损坏的也较多，导线松弛，部分档距弧垂过大，导线易混线等。这些都有可能引起线路故障，造成故障率居高不下。在运行方面，因零值、低值绝缘子得不到及时更换，容易造成接地故障。部分配电线路避雷器长期不作维护，防雷效果较差，容易造成线路接地或雷雨天引起雷电过电压事故。

在户外电缆头的制作方面，由于工艺较粗糙，电缆头密封、接地等处理不良，使得电缆头抵御雷电攻击的能力较差。容易造成电缆头雷击烧毁，进而使线路发生跳闸。配电变压器发生故障也易造成线路跳闸，如跌落式熔断器烧毁、引线断落等造成线路故障。

2.2因外部因素造成线路故障

树障是引起线路跳闸的一个重要原因，尤其在大风大雨天的动作跳闸，重合成功的，有可能就是树障引起的。树障清理一直是供电企业线路运行的一个难题，清理树障的难度主要是难砍伐、难修剪、与树主矛盾大，随清随种的现象比较严重。

用户设备故障引起的线路跳闸也比较多。长期以来，部分用户的设备得不到维护，设备老化、陈旧，绝缘状况差，容易发生故障，而这种故障往往会引起配电线路跳闸。

外力破坏是造成线路跳闸的又一主要因素。这种破坏主要来自村民私自操作变压器、盗窃分子在线路上盗窃电力设备或盗割电线，发生以上现象，有可能使裸金属直接搭接在运行的裸导线上，造成相间短路故障跳闸。车辆撞击电杆也是重要的外力破坏因素，电杆被撞后很容易引起线路跳闸，这种现象主要发生在市区、县城或集镇等人口密集地区，在这些地区电杆密度较大，车辆较多，电杆被撞的几率也较大。

异物导电也是引起线路跳闸的外部因素。当铁丝等被投掷到线路上，立即造成线路跳闸。

三、配电网故障诊断技术

3.1故障电流法

故障电流法是以图论为基础，根据配电网的拓扑模型进行故障诊断。其基本原理是根据配电网络的结构写出网络描述矩阵和根据故障信号写出配电网络故障信息矩阵，进而由网络描述矩阵和故障信息矩阵相乘后得到一个描述矩阵，随后对描述矩阵进行规格化处理，得到故障判断矩阵，当发生故障时，依据故障判断矩阵进行故障判别和定位。该方法依据系统潮流的变化来判断的，当发生故障时，系统的结果和参数变化，使得潮流的计算和分析处理耗时较长，会影响诊断和恢复处理速度，难以达到理想的效果。

3.2人工神经网络诊断方法

基于人工神经网络，是模仿动物神经网络行为的诊断方法，是一个进行分布式并行处理算法的数学模型，比专家系统学习能力强，容错能力强，鲁棒性好。在电力系统发生故障时，因为故障模式组合发生变化就会产生不同的故障信息，所以将故障诊断问题看成是模式识别问题，可以采用人工神经网络的方法进行处理。主要方法有基于BP算法的前向神经网络和基于径向基函数的神经网络等，该方法适用于故障类型与信号之间的逻辑表述困难和专家经验不丰富的情况。

人工神经网络诊断方法也存在很多问题：使用时需要学习大量的样本，算法收敛速度慢，学习完成后，如果系统结构发生变化还需要重新学习。

3.3专家系统法

专家系统是利用计算机技术将相关领域的理论知识和专家的经验知识融合在一起，通过数据库、知识库、推理机、人机接口、解释程序和知识获取程序的有机连接，达到具备解决专业领域问题的能力。专家系统在配电网故障诊断中的典型应用是基于生产式规则的系统，它把保护、断路器的动作逻辑以及运行人员的诊断经验用规则表示出了，形成故障诊断专家系统的知识库，通过查找知识库对报警信息进行推理，获得诊断结论。专家系统虽然能够有效模拟故障诊断专家完成故障诊断，但是在实际应用中存在知识库建立困难、校核和维护困难、容错能力差等局限性，容易造成诊断错误。

3.4电桥法

电桥法主要是利用电桥平衡原理，包括电阻电桥法和电容电桥法，常用的是电阻电桥法。电阻电桥是利用电阻的与大小与电缆的长度成正比的原理，测出故障相电缆的端部与故障点之间的电阻大小，并将其与无故障相对比，从而确定故障点与端部的距离。利用电阻电桥法查找电缆故障，简单、方便，准确度高，但是也有其局限性，只适用于单相或者两相接地的低阻故障（一定要有完好相，且只能有一个故障点），如遇到高阻或者断路（即无限大绝缘电阻），电桥电阻很小，一般无法测出。

四、结语

总之，配电系统的安全运行不仅关系到城市经济的发展，更与人们的起居生活息息相关。我们必须加强对配电线路的监控，尽量避免线路跳闸，采取科学有效的方式来排除故障。针对配电线路可能出现的故障，本文提出了相应的故障分析排除方法。同时建议电力部门从制度入手，建立并完善员工监管考核制度，提高员工的自身素质以及工作积极性。监管部门也要加大监管力度，防止人为破坏，双管齐下，才能保障配电线路的正常运行。

参考文献：

[1]何正友. 配电网故障诊断[M]. 西南交通大学出版社，2011.

[2]郭欣. 配电网运行中的故障检测技术及解决方法[J]. 中国高新技术企业，2016，26（1）：143-144.

[3]黄锦丰. 配电网运行中的故障检测技术及解决方法[J]. 科技展望，2016，26（9）：143-144.