摘要：配电网处于电力系统的末端，是直接向广大电力用户分配电能的网络，是电力系统中与客户直接相联系的一环，对整个系统的供电可靠性影响巨大。电力线路的故障大致可分为瞬时性故障和永久性故障两大类。其中瞬时性故障占绝大多数。本文主要对配电线路短路故障、配电线路短线故障、电缆故障进行了分析，并对配电线路智能装置诊断装置设计进行了阐述。
关键词：配电线路；故障；智能装置；诊断
1 配电线路的简介
配电网是电力系统的基础，直接与电力用户相联系，因此，配电网的安全稳定运行与广大人民群众息息相关。配电网遍布城市、农村，其线路主要由架空裸导线、架空绝缘导线和电缆线路组成。目前，城市配电网的趋势是尽量采用电缆或架空绝缘导线，而农村大多数采用架空裸导线。在网络结构方面，配电网目前分为三种，即辐射状网、树状网和环状网，其结构示意图如图1所示。
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图1 配电网结构示意图
a表示辐射状网；b表示树状网；c表示环状网
配电网是电力生产和供用电的最后一个环节，直接与各种用户相关联，也是保证对用户安全、稳定、连续供电的一个重要环节。但是与输电网相比，由于配电网的绝缘水平较低，运行环境恶劣，网络结构复杂，各种防护措施不完善等因素的影响，使得配电网故障率居高不下，极大地影响了配电网的供电可靠性。
2 配电线路短路故障分析
在电力系统尤其是配电网中，短路故障的危害最为严重，且电力系统短路故障大多数发生在架空线路部分(约占70％以上)。配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接，是系统常见故障之一。短路发生的主要原因是系统中某一部位的绝缘遭到破坏所致，具体主要有如下几个方面：
（1）雷击或高电位入侵。电气设备的绝缘都有一定的介电强度，即绝缘耐压值；超过规定的介电强度，绝缘就会被击穿。雷击或高电位入侵是系统常见的过电压形式，一旦过电压超过电气设备的耐压值，绝缘就会被击穿，从而造成短路。
（2）元件损坏，如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等。
（3）气象条件恶化，例如架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。
（4）人为事故，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线便加上电压等。
（5）动植物造成的短路。如鸟兽跨接在相导体之间或相导体与地之间，藻类植物生长使相导体绝缘净距离减小，霉菌造成的绝缘性能下降，都可能引发短路。
3 配电线路断线故障分析
我国配电网大量采用架空绝缘导线，特别是在城市配电线路中，采用绝缘导线已成为当前城网改造的发展方向。架空绝缘导线是介于裸导线与电缆线路之间的配电线路，与裸导线相比，能有效地降低“线树矛盾”引起的停电事故；而与电缆相比，可避免道路开挖，投资相对较少。但是，架空绝缘导线雷击断线事故比较频繁，并且随着绝缘导线线路长度的增加而呈上升趋势，已成为严重威胁配电线路安全运行的主要原因之一。
4 电缆线路的故障分析
电缆在长期运行过程中，由于过载或受外力的破坏，使芯线和绝缘遭到不同程度的损伤，造成电缆事故。比较常见的电力电缆的故障主要有以下几种：
（1）低阻故障，即低电阻接地或短路故障。电缆一芯或者数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于10 Zc（ Zc为电缆特性阻抗，一般不超过40Ω）时，而导体连续性良好者称为低阻故障。一般常见的低阻故障有单相接地、两相短路或接地等。
（2）高阻故障，即高电阻接地或短路故障。电缆一芯或数芯对地绝缘电阻或芯与芯之间的绝缘电阻低于正常值很多，但高于10 Zc，而导体连续性良好者称为高阻故障。一般常见的高阻故障有单相接地、两相短路或接地等。
（3）断线故障。电缆各芯绝缘均良好，但有一芯或数芯导体不连续。
（4）断线并接地或短路故障。电缆有一芯或数芯导体不连续，经过（高或低）电阻接地或短路。
（5）闪络故障。在电压达到某一数值时，电缆相间或相对地闪络击穿，当电压降低时击穿停止。有时即使再提高电压，也不会出现击穿现象，而经过一段时间后又会发生。
电缆线路的故障类型是多种多样的，而致使电缆线路发生故障的原因也是多方面的。常见的主要原因有机械损伤、绝缘受潮、绝缘老化、过电压、过热、产品质量缺陷以及设计不良等。
5 配电线路智能装置诊断装置设计
传统的自动重合闸装置在保证电力系统安全供电和稳定运行中起到了重要作用，然而，目前的自动重合闸都是在断路器跳闸后盲目进行重合的。由于其具有无法判断故障是属于瞬时性故障还是永久性故障这一原理性的缺陷，当其重合于永久性故障时，往往会对电力系统及电气设备造成更大的危害。
针对目前自动重合闸装置存在的突出问题，研究开发一种能正确识别线路故障类型的故障智能诊断装置。该装置应用于配电线路中，替代传统的自动重合闸装置，用于克服自动重合闸动作的盲目性。
装置大致分为控制模块、线路状态传感器模块和人机交互模块三大部分。控制模块主要用于接收外部信号、发出控制信号、进行数据分析处理；传感器模块主要用于对线路故障参数进行采集；人机交互模块主要用于实现人机对话及信息的相互传递。当配电线路发生故障而使断路器跳闸之后，该故障智能诊断装置的控制模块通过接收断路器分闸回路的跳闸信号而启动，并立即将断路器合闸回路闭锁，禁止断路器动作；经过一定的延时后，启动线路状态传感器对线路的故障参数进行采集，通过对故障参数的快速析处理，判别出线路故障属于瞬时性故障还是永久性故障，故而决定断路器是否重新合闸。如果判断结果为瞬时性故障，则发出重合信号使断路器重新闭合，线路恢复正常运行；若为永久性故障，则发出闭锁信号，断路器不再动作，并通过人机交互模块将线路故障情况反馈给工作人员，向其发出报警信号，请求进行线路检修。每次故障诊断完成之后，该装置将自动保存和统计相关数据，以供日后随时调用、查阅和分析。其工作流程如图2所示。
图2 配电线路故障智能诊断装置工作流程图
6 总结
配电线路发生故障后，对其故障属性进行正确判断显得异常重要；准确的故障诊断，能使故障处理得以及早进行，保证迅速恢复供电，明显降低因故障造成的综合经济损失。配电线路故障智能诊断装置的研究开发，不仅对提高配电网安全性和稳定性具有重要意义，同时还能创造巨大的社会效益和经济效益。
参考文献
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论文作者:张晓波,王辉
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第7期
论文发表时间:2017/9/6
标签：故障论文; 线路论文; 导线论文; 装置论文; 断路器论文; 电缆论文; 配电网论文; 《电力设备管理》2017年第7期论文;