10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)應(yīng)用探討

王志敏

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，與此同時，10kV配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)重要組成部分，承擔(dān)著城鄉(xiāng)供電的任務(wù)，所以10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中有著舉足輕重的重要作用，快速高效的故障定位能夠大大縮短故障處理時間，降低企業(yè)損失，提高供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng)；故障智能定位系統(tǒng)；應(yīng)用探討；實(shí)現(xiàn)效果

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16723198（2015）26027302

1前言

隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。10kV配電網(wǎng)頻繁發(fā)生故障不但影響用戶正常生產(chǎn)和生活，而且加大了巡檢人員勞動強(qiáng)度，增加了人工成本，所以加強(qiáng)配電網(wǎng)故障定位勢在必行。配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)能夠快速智能定位點(diǎn)位故障，縮短故障排除時間，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，首先對10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)進(jìn)行了概述，然后講述了一種實(shí)用性10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要講述了軟硬件設(shè)計(jì)，最后講述了故障智能定位系統(tǒng)的應(yīng)用效果，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和參考價值。

210kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)概述

在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，短路故障、接地故障是主要的運(yùn)行故障，按照傳統(tǒng)方式采用逐段、逐線、逐桿的方式不容易排查，造成了巨大的成本投入，增加了工作難度，所以建立一整套系統(tǒng)化、智能化的電力故障定位系統(tǒng)來快速定位故障、解決故障，縮短故障處理時間，減少故障損失具有重要意義。經(jīng)過多年發(fā)展，我國已經(jīng)形成了一系列故障定位方法，概括起來包括三種：故障測距法、信號注入法、戶外探測法。具體情況如表1所示。

表1常見配電網(wǎng)故障定位法

序號故障定位常用方法備注說明1故障測距法阻抗法、行波法、電流對比法線路始端測量故障距離2信號注入法S注入法、加信傳遞函數(shù)法、端口故障診斷法故障發(fā)生時，向系統(tǒng)內(nèi)部注入信號實(shí)現(xiàn)循跡功能。3戶外探測法零序電流發(fā)、諧波電流法利用故障探測器檢測故障點(diǎn)前后信息不同，確定故障區(qū)段。10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效提高配電網(wǎng)運(yùn)行水平，減少故障停電次數(shù)和停電范圍，縮短故障處理時間，最大限度降低故障帶來的損失。此外，故障智能定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)實(shí)時監(jiān)控，大幅度改善了電壓質(zhì)量，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和，降低了無功功率和電能損耗，提高了供電設(shè)備利用率和企業(yè)現(xiàn)代化管理水平。配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)中的故障指示器主要應(yīng)用在電力系統(tǒng)配電線路上面，能夠檢測出線路短路故障、接地故障和接地短路故障，并且能夠?qū)⒐收闲畔⑸蠄?bào)到管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障自檢測功能。

310kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將故障傳遞到故障管理系統(tǒng)，并且將報(bào)警數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行整合處理，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)實(shí)時監(jiān)控功能。

3.110kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)組成

10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)作為一種遠(yuǎn)程傳輸智能化故障檢測系統(tǒng)，具有分布式監(jiān)控、即時消息交互、集中管理、分散控制特點(diǎn)。故障單元檢測到故障信號（線路過流）之后，通過光纖等物理媒介將信號傳遞到中央控制模塊，再通過GPRS或者GSM將故障信號（地點(diǎn)、時間等信息）準(zhǔn)確及時傳遞到中央主站控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時監(jiān)控和快速智能定位功能，縮短故障巡查和故障處理時間。配電網(wǎng)故障智能定位原理：某線路發(fā)生故障，故障檢測模塊檢測到故障信息，給故障節(jié)點(diǎn)發(fā)送切斷動作信號，對故障信息進(jìn)行分析，并且發(fā)送給管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)對信號進(jìn)行分析，通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算分析出故障位置，并且顯示在GIS地理背景上。配電網(wǎng)故障自動定位及定位過程：配電網(wǎng)線路發(fā)生故障（短路、接地）時，故障線路從變電站出口到故障點(diǎn)的指示器全部有故障警告顯示，然后將故障信息發(fā)送到后臺管理系統(tǒng)中，并且顯示在地圖上。其信息流向?yàn)楣收现甘酒鳌叹嚯x無線調(diào)頻通訊→數(shù)據(jù)采集器→GPRS（CDMA）/SMS→主站前置機(jī)→（TCP/IP）→主站SCADA/GIS系統(tǒng)。

3.2故障指示器終端設(shè)計(jì)

故障指示器終端主要功能是故障檢測、信息傳遞，首先要初始化管理板上的資源，然后檢測線路運(yùn)行狀態(tài)，并且進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)處理上傳。本文采用分布模塊化設(shè)計(jì)思路，包括中央處理模塊、通信模塊、射頻模塊、采集模塊、執(zhí)行模塊組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1故障指示器終端結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)中央控制器選用STC12LE5A60S2，本款產(chǎn)品是低功率雙串口51內(nèi)核的芯片，使用簡單方便，中央控制模塊具有兩個串口，其中一個串口功能是對下通信，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和傳送，另一個串口功能是和GPRS模塊進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送。檢測模塊主要功能是進(jìn)行電流檢測，進(jìn)而判斷工作狀態(tài)，通常的電流電壓檢測所需要的電流電壓不能太大或者太小，但是如果電流過大或者過小，接入的電阻會對整個電力系統(tǒng)造成重大影響或者測量不精確，所以本系統(tǒng)采用霍爾元件磁敏元件進(jìn)行電流檢測。電流互感器將大電流轉(zhuǎn)化成5A電流，為檢測電路提供檢測電流，同時能夠?qū)崿F(xiàn)一次電路和二次設(shè)備之間的電氣隔離，減少電磁干擾?；魻栐琶粼你Q形圓環(huán)中產(chǎn)生磁場，磁場轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號，最終實(shí)現(xiàn)電流檢測的目的。GPRS通信模塊主要功能是進(jìn)行通信，分析數(shù)據(jù)并且進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，最大限度保證信息傳遞的準(zhǔn)確性和可靠性。采用獨(dú)特的交流采樣和先進(jìn)的微功耗數(shù)字無線物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，再配合后臺強(qiáng)大的GIS物理定位管理系統(tǒng)，可在不更換設(shè)備，不停電，不安裝PT和CT的前提下，快速實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型的配電網(wǎng)智能化，該系統(tǒng)具備投資少、見效快、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)。

3.310kV配電網(wǎng)故障智能定位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

管理系統(tǒng)主要功能是“積聚”線路信息，顯示電路實(shí)時電流數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確定位配電網(wǎng)故障區(qū)域，記錄故障電流突變數(shù)值，實(shí)時獲取遙控開關(guān)信息量，實(shí)時顯示電纜運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)具有可視化界面，能夠與GIS系統(tǒng)結(jié)合更加直觀地展現(xiàn)運(yùn)行狀況和直觀的故障定位，預(yù)留出通信端口，可以滿足遙信、遙測的功能。系統(tǒng)分為6個模塊：圖形顯示、負(fù)荷電流、接地基準(zhǔn)、電壓數(shù)據(jù)、對地絕緣和故障歷史，并且還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的全方位立體化監(jiān)控。

4系統(tǒng)應(yīng)用效果

本系統(tǒng)應(yīng)用在分支較多、故障頻繁的10kV配電網(wǎng)線路中，分別對故障定位和主站軟件進(jìn)行了測試，前者主要測試故障定位的準(zhǔn)確性和及時性，后者主要測試圖形編輯和功能顯示。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行之后，工作人員能夠準(zhǔn)確及時發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的地點(diǎn)，并且在最短時間內(nèi)排除故障，將故障排除時間縮短了2-3小時，最直觀效果就是停電范圍變小，恢復(fù)供電時間縮短，降低了故障巡查時間，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

5結(jié)語

10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確定位故障地點(diǎn)，并且有效降低故障率，隨著新技術(shù)和新工藝的不斷涌現(xiàn)，10kV配電網(wǎng)故障智能定位系統(tǒng)的定位功能必將越來越精確，最大限度提高經(jīng)濟(jì)和社會效益。

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