基于負(fù)序電壓的配電網(wǎng)故障定位方法

摘要：結(jié)合我國配電網(wǎng)的實(shí)際情況，文章提出一種能夠確定配電網(wǎng)故障點(diǎn)確切位置的實(shí)用方法，此方法通過比較各節(jié)點(diǎn)負(fù)序電壓確定故障區(qū)段，并將故障區(qū)段始端負(fù)序電壓與本線路始端和末端短路時的故障負(fù)序電壓進(jìn)行運(yùn)算得出故障點(diǎn)距離。此方法適用于配電網(wǎng)的各種短路故障的定位，并可應(yīng)用于故障的自動在線檢測。
關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；故障定位；相間短路；負(fù)序電壓

0 引言
提高供電可靠性是供電企業(yè)一項(xiàng)基本任務(wù)，也是一項(xiàng)常規(guī)任務(wù)。供電可靠性不僅涉及到供電企業(yè)本身的經(jīng)濟(jì)效益，更涉及到用戶的經(jīng)濟(jì)利益。隨著電力市場化程度和人民生活水平的提高，供電可靠性越來越受到人們的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力用戶遭受的停電事故95％以上是由配電網(wǎng)引起的(扣除發(fā)電不足因素)，其中大部分是故障原因。我國配電網(wǎng)停電的主要原因有限電(電源不足或線路過負(fù)荷)、計(jì)劃檢修、事故檢修、市政建設(shè)等。隨著電力供需關(guān)系的緩和以及城網(wǎng)改造和建設(shè)的深入，備用容量和線路增多，限電和計(jì)劃檢修造成的停電時間都大幅度減少，故障檢修停電逐步成為影響供電可靠性的主要因素。當(dāng)前的城網(wǎng)改造采用了線路自動分段器，當(dāng)發(fā)生永久性故障時可以隔離出故障線路區(qū)段，減少停電范圍，但檢修時還是要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。在故障段內(nèi)有很多分支和配電變壓器，要查找故障點(diǎn)位置需要較長時間。配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)有很大的不同，很多輸電網(wǎng)成熟的技術(shù)并不適用于配電線路。
目前針對配電線路的實(shí)用故障診斷方法仍很匱乏。故障距離的計(jì)算一般是根據(jù)短路的特點(diǎn)及邊界條件，利用首端開關(guān)采集到的三相電流、三相電壓及線路參數(shù)來計(jì)算故障點(diǎn)到首端開關(guān)的距離。由于配電線路較短，線路阻抗較小，阻抗計(jì)算誤差較大。本文結(jié)合我國配電網(wǎng)的實(shí)際情況，采用比較各節(jié)點(diǎn)電壓確定故障區(qū)段，然后將故障區(qū)段始端故障電壓與本線路末端短路時的故障電壓對比，從而能夠找出故障點(diǎn)的確切位置。

1 相間短路故障定位原理
以BC相問短路為例，如圖1。

首先對各個節(jié)點(diǎn)相間電壓進(jìn)行排序，最終確定負(fù)序電壓BC相間電壓最高點(diǎn)m，即
max(Ul2)=Ui2≠0 (1)
而m點(diǎn)之后的某節(jié)點(diǎn)n，BC相間電壓為零，
即Uj≠0
其中，Ul為第1節(jié)點(diǎn)相間電壓；
那么可以確定，此時相問短路故障發(fā)生在支路ij上。然后確定短路點(diǎn)距離f節(jié)點(diǎn)的距離。由于配電線路長度較短，所以配電線路的阻抗相對較小，分段器之間負(fù)荷分支又很多，很難做到精確的定位，本文提出一種負(fù)序電壓比對的方法，避免了上述問題，取得相當(dāng)不錯的效果，能夠給出較為準(zhǔn)確的距離定位。

首先進(jìn)行離線的短路計(jì)算，計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)短路時，其本身和上游節(jié)點(diǎn)的短路負(fù)序電壓。
考慮到10kV線路節(jié)點(diǎn)之間的長度較短，計(jì)算中采用的是進(jìn)一步簡化了的：II型電路，即忽略了對地導(dǎo)納，只計(jì)及導(dǎo)線的阻抗。