智能型故障指示器在配網(wǎng)中的應(yīng)用

姚建華

（德清縣供電局，浙江 德清313200）

配網(wǎng)線路傳輸距離遠(yuǎn)、支線多，大部分是架空線，環(huán)境和氣候條件惡劣、外破、設(shè)備故障和雷電等自然災(zāi)害造成故障率較高。一旦出現(xiàn)故障停電，首先給人民群眾生活帶來不便，干擾了企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營；其次給電力企業(yè)造成較大損失；再者一條線路距離較長，分支又多，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，查找故障，非常困難，浪費(fèi)了大量的人力、物力。

線路故障指示器在配網(wǎng)線路上的運(yùn)用，使得配網(wǎng)線路在線監(jiān)測系統(tǒng)更加完善。該系統(tǒng)可以幫助電力運(yùn)行人員實(shí)時了解線路上各監(jiān)測點(diǎn)的電流、電壓、溫度的變化情況，在線路出現(xiàn)短路、接地等故障后給出報(bào)警信號，電力運(yùn)行人員可迅速準(zhǔn)確趕赴現(xiàn)場進(jìn)行處理。系統(tǒng)除了顯示線路故障電流途徑和位置外，還能顯示線路負(fù)荷電流、零序電流、線路對地電場、接地尖峰電流的變化等情況。

1 線路故障指示器的介紹

1.1 普通型故障指示器

當(dāng)線路故障時，故障指示器本體通過發(fā)光或翻牌的形式來告警線路故障巡視人員。普通型故障指示器在實(shí)際應(yīng)用中存在以下不足：

（1）故障指示器采用鋰電池作為電源，電池需定期更換，維護(hù)工作量較大。

（2）無通信功能，無法及時發(fā)送故障信息，配電運(yùn)行人員仍需現(xiàn)場沿線巡視才能判斷線路故障點(diǎn)，延長了停電時間。

（3）僅支持故障檢測，無法監(jiān)視線路運(yùn)行狀態(tài)下的電流情況。

（4）僅作為獨(dú)立的線路故障指示設(shè)備，未能充分利用配電信息系統(tǒng)的資源。

1.2 智能型故障指示器

集短路、接地監(jiān)測、遠(yuǎn)程通信為一體的智能型故障指示器，當(dāng)線路故障時，通過穩(wěn)定的GPRS通信平臺，能及時將故障信息上報(bào)到遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)中，系統(tǒng)會給出故障分支線，可指導(dǎo)故障巡視人員直達(dá)故障區(qū)段?，F(xiàn)場故障指示器本體通過發(fā)光、翻牌的形式來告警線路故障巡視人員。智能型故障指示器具有以下特點(diǎn)：

（1）采用獨(dú)特的外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，操作更方便，可在線路不停電的狀態(tài)下進(jìn)行安裝。

（2）卡線結(jié)構(gòu)采用特殊配比的不銹鋼軟磁材料和熱處理工藝，其起始導(dǎo)磁率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通故障指示器的鐵素體和電工純鐵材料。

（3）采用數(shù)字化硬件平臺，提供了雙向、多主無線通信組網(wǎng)技術(shù)，具備“四遙”通信、故障定位、在線監(jiān)測功能。

（4）提供上報(bào)短路故障電流、負(fù)荷電流和線路對地電場，使得檢測短路故障更靈活、更準(zhǔn)確。同時提供瞬時性、間歇性過流故障事前預(yù)警和事后分析功能。

（5）提供本地?zé)o線和遠(yuǎn)程無線“在線”維護(hù)手段。

2 應(yīng)用設(shè)計(jì)思路及方案

當(dāng)線路正常運(yùn)行時：系統(tǒng)能夠及時掌握線路運(yùn)行情況，并將線路負(fù)荷電流、首半波尖峰突變電流、線路對地電場、太陽能充電電壓、電池電壓等信息處理后發(fā)送至顯示終端，在顯示終端能夠方便地查詢有關(guān)實(shí)時信息和歷史數(shù)據(jù)。為線路故障檢測提供技術(shù)手段。

當(dāng)線路發(fā)生故障時：系統(tǒng)能夠及時判斷出短路、過流和接地故障點(diǎn)，并將動作信號、短路動作電流、尖峰電流、對地電場、接地動作電流等故障信息處理后發(fā)送至顯示終端。

故障定位并告警顯示，根據(jù)故障時接受到得相關(guān)數(shù)據(jù)，在顯示終端系統(tǒng)圖上通過顏色和聲音發(fā)出告警信號，以便提示值班人。

應(yīng)用方案，由若干個故障定位點(diǎn)（監(jiān)測點(diǎn)）和1套主站系統(tǒng)組成，每個故障監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)備組成，由3只智能型故障指示器（含太陽能電池板／開口CT取電裝置、后備電池）組成，系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 智能型故障指示器應(yīng)用系統(tǒng)框架圖

3 應(yīng)用前后對比

3.1 智能型故障指示器應(yīng)用前

當(dāng)一條總長為15 k m的線路出現(xiàn)單相接地或相間短路故障時，線路運(yùn)行單位派人從變電所出口線路開始巡查，直到發(fā)現(xiàn)故障位置。如故障點(diǎn)在線路末端，巡視人員至少需要3 h才能確定故障范圍及故障點(diǎn)。

3.2 智能型故障指示器應(yīng)用后

安裝了智能化故障指示后，一條線有4個監(jiān)測點(diǎn)，即將線路分割為4個區(qū)塊。當(dāng)發(fā)生單相接地或相間短路故障時，通過配電線路在線監(jiān)控系統(tǒng)，能及時掌握故障是發(fā)生在那個區(qū)塊，巡線人員可立即前往故障區(qū)塊進(jìn)行查找故障點(diǎn)，比實(shí)施前可節(jié)省3／4的時間。

在線監(jiān)控系統(tǒng)畫面截圖如圖2、圖3、圖4。

圖2 配電線路在線監(jiān)控系統(tǒng)界面

圖3 水庫線故障指示器安裝分布界面

圖4 監(jiān)控點(diǎn)模擬量和設(shè)備狀態(tài)量顯示界面

本系統(tǒng)能及時顯示出線路故障范圍，大大縮短了線路運(yùn)行單位人員巡線查找故障的時間，從而有效地縮短了故障處理的時間，提高了供電可靠性，對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和提高人民生活水平具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

4 應(yīng)用成效分析

4.1 準(zhǔn)確定位故障范圍，提高供電可靠性

安裝了智能型故障指示器后，一條線路有4個監(jiān)測點(diǎn)，即將一條線路分割為4個區(qū)塊。當(dāng)發(fā)生單相接地或相間短路故障時，通過配電線路在線監(jiān)控系統(tǒng)，能及時掌握故障發(fā)生在那個區(qū)塊，巡線人員可立即前往故障區(qū)塊進(jìn)行查找故障點(diǎn)，比原先全線巡視的方式下可節(jié)省3／4的巡視時間。

如按每小時巡查5 k m計(jì)算，已安裝智能化故障指示器的線路，當(dāng)發(fā)生故障時節(jié)省時間及等效時戶數(shù)計(jì)算如下：

（1）秋山271線總長36.787 k m，用戶94個，共4個監(jiān)測點(diǎn)，如全線巡視約7 h左右，分塊巡視可節(jié)省5 h，等效節(jié)省470個時戶數(shù)。

（2）水庫323線總長29.237 k m，用戶51個，共4個監(jiān)測點(diǎn)，如全線巡視約6 h，分塊巡視可節(jié)省4 h，等效節(jié)省204個時戶數(shù)。

（3）三橋228線總長35.608 k m，用戶91個，共4個監(jiān)測點(diǎn)，如全線巡視約7 h，分塊巡視可節(jié)省5 h，等效節(jié)省455個時戶數(shù)。

（4）城北269線總長27.354 k m，用戶58個，共3個監(jiān)測點(diǎn)，如全線巡視約5 h，分塊巡視可節(jié)省3 h，等效節(jié)省174個時戶數(shù)。

（5）光華224線總長18.238 k m，用戶52個，共4個監(jiān)測點(diǎn)，如全線巡視約3 h，分塊巡視可節(jié)省2 h，等效節(jié)省104個時戶數(shù)。

（6）上柏339線總長46.334 k m，用戶117個，共3個監(jiān)測點(diǎn)，如全線巡視約9 h，分塊巡視可節(jié)省6 h，等效節(jié)省702個時戶數(shù)。

4.2 隱性經(jīng)濟(jì)效益分析

智能化故障指示器應(yīng)用的隱性經(jīng)濟(jì)效益是不可估算的。配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)能及時顯示出線路故障范圍，大大縮短了線路運(yùn)行單位人員巡線查找故障的時間，從而有效地縮短了這個故障處理的時間，提高了供電可靠性，對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和提高人民生活水平具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

5 結(jié)束語

無線通訊的短路接地二合一智能型故障指示器在配網(wǎng)線路安裝應(yīng)用，不僅可以迅速定位配網(wǎng)供電線路故障范圍，縮短停電時間，而且還能提供故障前后電流、電壓的數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)，為日常配電線路運(yùn)行分析提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。

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