10kV配電網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)的應(yīng)用研究

陳建良（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺山供電局，廣東 臺山 529200）

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10kV配電網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)的應(yīng)用研究

陳建良
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺山供電局，廣東 臺山 529200）

摘 要：傳統(tǒng)的配網(wǎng)故障定位與診斷主要采用逐段逐層查找模式，延長了故障定位時間，影響了系統(tǒng)的安全用電。創(chuàng)建故障快速定位系統(tǒng)，發(fā)揮該系統(tǒng)的智能化故障定位作用對于10kV配網(wǎng)系統(tǒng)具有十分積極的意義。本文分析了10kV配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)的構(gòu)造與應(yīng)用原理。

關(guān)鍵詞：10kV配網(wǎng)；故障定位系統(tǒng)；應(yīng)用

1 系統(tǒng)概況

某地區(qū)10kV配電網(wǎng)最初采用傳統(tǒng)的故障檢修方式，也就是逐段、逐線嘗試性送電來逐步定位故障區(qū)域。此類檢修方法不僅會影響故障定位與檢修工作效率，也可能對配網(wǎng)線路、電氣設(shè)備的安全運行帶來不良影響，如果引入故障指示設(shè)備，能夠?qū)ε渚W(wǎng)線路故障進(jìn)行逐段、逐層定位，然而，其中依然少不了人工檢查與輔助，也帶來了故障定位困難。

對此，需要創(chuàng)建一個故障快速定位系統(tǒng)，依靠高集成的配網(wǎng)終端來發(fā)揮對配網(wǎng)故障的定位、判斷、分離等目的，達(dá)到對配網(wǎng)故障的自動化、智能化檢測，此方案必然會成為配網(wǎng)故障定位檢修的一大發(fā)展趨勢。

10kV配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)是一個基于現(xiàn)代化智能技術(shù)、通信技術(shù)為一體的故障定位系統(tǒng)。其故障定位的大體原理為：故障指示器負(fù)責(zé)收集來自于故障系統(tǒng)的信息，在通信系統(tǒng)的支持下，將該故障信息傳輸至主站系統(tǒng)，利用主站系統(tǒng)的自動化定位功能，來及時定位故障，并發(fā)出警示信息，此系統(tǒng)有著其天然的優(yōu)勢特點，體現(xiàn)在：成本低、運用方面、便于操作、行為精準(zhǔn)、使用高效、安全等。

2 10kV配網(wǎng)線路特征分析

10kV配網(wǎng)屬于低壓配網(wǎng)線路，擁有自身的特征，對應(yīng)的故障定位系統(tǒng)也要根據(jù)其特征進(jìn)行設(shè)計，10kV配網(wǎng)系統(tǒng)特征如下：

（1）線路較多、分支線路復(fù)雜。10kV配網(wǎng)線路數(shù)量較多、分布廣泛，單個分支線路中又包含多個次分支，最多達(dá)到幾十代的分支，這樣其中的信號就顯得不再敏銳，從而為故障定位帶來困難。

（2）桿塔的不良影響。如果桿塔采用石灰桿，就會影響故障的高效定位與檢測，因為當(dāng)接地故障出現(xiàn)后，其電阻值可能飛速上升，達(dá)到上千歐，故障信號無法被有效定位與監(jiān)測。

（3）線路長度較長。配網(wǎng)線路長度過長，會導(dǎo)致對地電容的上升，從而對注入交流信號產(chǎn)生分流作用，導(dǎo)致故障信息逐漸變?nèi)?，無法對故障進(jìn)行高效查找。

3 10kV配電網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)介紹

配網(wǎng)運轉(zhuǎn)工作中常出現(xiàn)的故障為：短路故障與接地故障。以往通常選擇逐個桿塔、線路進(jìn)行定位排查，不僅浪費時間，也會增加排查成本。創(chuàng)建故障快速定位系統(tǒng)，積極利用現(xiàn)代化智能技術(shù)，達(dá)到高效智能定位的目標(biāo)。從目前來看，在電力領(lǐng)域主要采用的故障定位法主要有：故障測距法、戶外探測法、信號注入法，各類方法的適用范圍見表1。配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的構(gòu)成：數(shù)字故障指示器、主站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集中器。其中主站系統(tǒng)則又涵蓋：服務(wù)器、工作站等。

4 10kV配電網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)研究應(yīng)用

4.1 故障指示器

（1）工作原理

故障指示器針對不同的故障類型，有著不同的指示原理，具體體現(xiàn)在“相間故障，參照線路電流動態(tài)變化情況來指示該故障。

對于單相接地故障，信號源能夠監(jiān)測到接地相，并對應(yīng)傳遞接地信號序列，對此故障指示器收到此信號，發(fā)出警示信息。

表1配網(wǎng)故障定位的技術(shù)和方法

圖1故障定位原理圖

（2）指示器終端設(shè)計

故障指示器發(fā)揮著配網(wǎng)故障檢測、故障信號傳輸?shù)茸饔?。第一步對資源實施初始化處理，第二步監(jiān)控線路運轉(zhuǎn)情況并傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。

4.2 通信子站的應(yīng)用

通信子站主要發(fā)揮故障信息的傳輸作用，通常設(shè)置于配網(wǎng)系統(tǒng)分支線路的電線桿處，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信傳輸，能及時檢測到故障信息，同遠(yuǎn)處的主站系統(tǒng)中繼的功能。位于各個線路故障指示器發(fā)出故障信號時，通信子站將及時收到編碼信息，對這些信息實施解碼，再將其傳輸至主站系統(tǒng)。通信子站需要一個完備的電源系統(tǒng)提供電能，通常依賴于太陽能來供電發(fā)電。

4.3 故障監(jiān)測終端的運用

在已有的故障指示設(shè)備、通信系統(tǒng)的支持下，創(chuàng)建一個故障監(jiān)測終端，采用分布模塊的設(shè)計理念，對系統(tǒng)進(jìn)行模塊化劃分，其中包括：CPU核心模塊、故障檢測模塊、通信模塊、射頻模塊、輸入與輸出模塊。在眾多的模塊中，CPU核心模塊為主體，主要對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)。具體的工作原理為：從下方收集來自于射頻模塊的故障信號，將該信號轉(zhuǎn)發(fā)至通信系統(tǒng)，在通信系統(tǒng)的支持下，將該故障信息進(jìn)一步傳輸，使其抵達(dá)主站系統(tǒng)。

故障監(jiān)測終端系統(tǒng)通常選擇16位芯片，其體現(xiàn)出一定的功能優(yōu)勢：安全運行、能耗少、外設(shè)健全等。取能CT材質(zhì)較高，當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)線路的電流超出常規(guī)范圍時，取能CT將處于過飽和狀態(tài)，從而維護(hù)終端系統(tǒng)的安全，防止過熱現(xiàn)象。

為了有效防范線路忽然斷電現(xiàn)象，可以打造出一個超級電容，具體方法為：將兩個電容串聯(lián)起來，這樣就能延長系統(tǒng)失電運行的時間，在此時間段，系統(tǒng)可以發(fā)出故障警示信號，也為信號的傳輸贏得了時間。

在軟件方面，根據(jù)該系統(tǒng)的整體構(gòu)造、信息傳輸方向等，其軟件系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成：A/D采樣程序、無線通信程序、故障判定程序等，不同模塊程序的實際編寫通常是參照其實際功能進(jìn)行的，也需要不斷地調(diào)試。

4.4 主站系統(tǒng)的應(yīng)用

主站系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)對故障點的定位、分析與處理。來自于通信系統(tǒng)的故障信息，在應(yīng)用程序的處理下被傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)，主站系統(tǒng)有一個接線圖界面，該界面能夠清晰地顯示出故障點的具體位置，所在的相，清晰地反饋出具體的故障信號，并及時啟用報警系統(tǒng)，來對應(yīng)發(fā)出聲響，同時將該信號傳輸至運維人員隨身攜帶的通信設(shè)備中，以此達(dá)到對故障定位的目標(biāo)。

當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障點會釋放出一些信號、信息，對應(yīng)的故障指示器會有所感應(yīng)，指示燈將變色或變亮，此時，這一故障信號會被傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)，從而定位故障。對應(yīng)的原理如圖1所示。

當(dāng)2號線B相以及3號線C相指示器出現(xiàn)變光、變色等現(xiàn)象時，故障信號會經(jīng)過通信子站逐漸傳輸至主站。而對應(yīng)的其他指示器未做出任何反應(yīng)，則不會傳輸故障信號。

主站收到故障信號后，會結(jié)合通信網(wǎng)的運行狀態(tài)稍微緩沖一段時間，讓各方信息統(tǒng)一集合，再憑借較強(qiáng)的拓?fù)渑袛嗔?，就能夠飛快地定位故障的位置。對此，主站將發(fā)出警示信號，同時將故障情況以詳細(xì)的信息形式發(fā)送到維修人員的通信設(shè)備，其中包括：故障的具體位置、故障類別和時間點等，維修人員通過分析這些信息精準(zhǔn)定位故障。

5 配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)運用要注意的問題

故障定位系統(tǒng)的運用要切實結(jié)合所用地區(qū)的具體特點，例如：地理條件、地形狀況、地貌特征和線路距離等。為了保護(hù)線路安全，防止出現(xiàn)線路過熱現(xiàn)象，應(yīng)該將自動斷開裝置配置于干線和支線連接的位置。

同時，也要注意把握好故障指示器的安裝位置，可以在變電站出口位置，這樣有利于準(zhǔn)確判斷故障的來源，或者將其設(shè)置于專用設(shè)備高壓引線，也能從中斷定出此故障與用電客戶有無關(guān)聯(lián)。如果將其設(shè)置于配網(wǎng)線路的分支位置或中間位置，則能夠?qū)Υ司€路進(jìn)行專門監(jiān)測。

結(jié)語

10kV配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)是基于現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為一體的智能化故障定位系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對配網(wǎng)系統(tǒng)故障的實施監(jiān)測，也能及時發(fā)出警報信號，是對傳統(tǒng)故障定位模式的優(yōu)化，提高了故障處理工作效率，從而控制了人力、物力等的投入，降低了故障查找成本，維護(hù)了配網(wǎng)系統(tǒng)的安全、高效運行，提高了配網(wǎng)運行效率，當(dāng)故障問題發(fā)生時，能夠以最快的速度定位并監(jiān)測該故障，從而高效地解決故障問題。

參考文獻(xiàn)

［1］周強(qiáng)輔，屈莉莉，李斌銀，等.基于故障指示器的配電線路故障自動定位系統(tǒng)研發(fā)［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2013，4（5）：21-23.

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中圖分類號：TM73

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A