35kV配电系统电路在线故障距离检测仿真研究

摘要：对于35 kV 交联聚乙烯材质不导电型电缆进行研究，使用电磁原理工作的暂态模拟设备 PSCAD/EMTDC 构造了虚拟的 35 kV 配电系统电路设施，对不相同的中性触点连接地面形式中的对于产生故障时系统中的电流的波动形态的特征进行了模拟，研究结果显示中性的接触点无效的与地接触电缆也可以发出有作用的故障波动。本文对于会造成配电系统电路产生问题的原因进行了调查研究，使用小波变换局部模极大值的方法对于故障波动的突变出点进行检查，使用构建的方针电缆系统对于很多种可能会出现的问题进行了数次模拟实验，对于行波法能否有效进行故障检测做了实验，并且对于相关的计算方法给出了意见。

关键词：配电系统电路；故障距离检测；行波；小波变换

在我国目前使用的中压或者低压的电力配给系统之中，电缆的适用范围越来越广。为了寻找高效、精确地配电线路电缆产生问题时的寻找以及修复方法时，世界上电力方面的广大工作者努力研究实践。相较于离线距离检测，在线距离检测可以节省大量时间以及人工，可是由于对于故障的检测并不够准确，而且存在着一些目前无法攻克的问题，所以时至今日还并没有大面积使用。

1.不同中性点接地方式下的接地故障仿真研究

1.1.单相接地问题模拟实验

为了对比起来更加简单，遂与拥有相同横截面但拥有不相同的中性触电接触地表方法的配电线路系统进行故障模拟，与地面的接触方式具体分为直接与地面接触、不与地面接触、经过消弧线圈后与地面接触以及经过小阻值电阻后再与地面接触几种形式。而电缆的绝缘外科则使用两种不相同的与地面相接触的方式，故障的形式是A相与地面接触，故障产生的电流波动性态如图 1。从图表中可以得出的结论是：1）直接与地面接触的系统与不与地面接触的系统，在故障产生的电流的波动形态方面的共同点是有着大量的高频电流产生，这些信息数据可以在故障距离检测方面进行使用；2）直接与地面接触的系统以及经过小电阻以后与地面接触的系统的单方面接地故障产生的电流的波动情况有着很高的相似度，不仅如此不与地面接触的系统以及经过消弧线圈后与地面接触的系统的故障电流波动情况有着很高相似度。

经小阻值电阻后接地的故障电流波动程度与直接接地的系统产生的故障电流波形有很高的相似度，如图 2 所示。由此可见，伴随着接地电阻值不断变大，各章电流的波动幅度不断减小，但是波的波源变化可以忽略不计，这个特性也侧面显示出了行波法距离检测离的优势。

图2 中性点经小电阻接地条件下的故障电流变化特征

综上所述，在产生单方面接地问题时，各个系统都可以发出可以被距离检测利用的波动，只要对于波源信息进行解读，就可以进行故障的距离检测工作。

1.2.两相及三相短路接地故障仿真研究

电力配给系统之中产生的故障主要是单方面与地面接触，相比之下两相接地以及三相接地的很少，而且很多的两相接地故障以及三相接地的故障产生的主要原因是由于产生的单相接地的故障，其产生故障的主要形式是与地面接触导致的短路。为了对于故障进行全方位的研究，下面对于中性触点各种接地情况进行分别模拟，并且对于不同种类接地方式产生的故障电流波动情况进行对比。

图 3 显示在不相同的电阻情况下 A、B 相发生接触地面短路故障的时候 A 相的电流波动情况。由此可以得出结论：1）行波产生的反射现象非常剧烈，波源传达的信息相对解读起来比较容易；2）随着故障触点的过渡电阻不断增大，故障电流波动程度随之减弱，但是其中的高频率部分依旧明显。

2.配电系统电路在线故障距离检测算法的实现

2.1 .影响配电系统电路在线故障距离检测精度的原因研究

使用行波法进行故障的距离测量比之以前使用的抗阻法，有很多优势，因此在目前的线路在线故障距离检测的工作中有了大量应用。配电系统电路的在线故障距离检测在有一定误差的情况下，其精确度相比起架空线路的精确度比较低，与实际应用过程中对于误差的要求有比较大的出入，误差产生的主要原因如下：

2.1.1.等电压的架空线系统与电缆输配电系统相比，后者的长度小的多，在同等的无可变误差的前提下，后者的误差会远远大于前者。

2.1.2.电缆的横向构架较之架空线路比较繁复，而且一条电缆往往是由极端电缆拼接而成，不利于行波的传导。

2.1.3.架空线路产生问题以后进行线路巡逻的时候，一般只需要定位到两杆塔，其精准度误差允许范围是百米级别；但是进行电缆修复要破土动工，所以对于定位精准度的要求是十米级别，这也给在线故障定位提出了更高的要求。从技术层面上讲，也有着很多的困难摆在行波法故障测距定位精确度提高的道路上。第一，不论使用何种设施来接收信号，都会或多或少的对定位精确性产生影响。再次，由于故障产生的不同时刻以及各种外因的不确定性，对于收集到的故障信号进行解析也有着同样的难度。

2.2 .信号研究工具的选择

故障状态的波动是一个突然产生的信号，不论使用何种方法都无法对于此类信号进行完美的解析。而我们需要得到故障发生的具置信息，所以完全的频域设施使用是并不可取的。只有将多种设备同时使用将其能力综合才可以更好地发挥行波法测距的能力。

3.总结

笔者通过对于实际情况的调查以及研究，对于行波法的适用范围有了更为深入的了解，对于其检测时令的故障也有了一定的了解，笔者认为如果在实际测量过程中如果电流行波测量的方法出现了问题可以使用电压行波测量的方法进行替代。

参考文献

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作者简介：

康春梅（1971.5），女，汉族，湖北江陵人，工程师，本科，单位：特变电工（德阳）电缆股份有限公司，研究方向：电线电缆制造与运行