配電線路故障分析及自動化技術(shù)應用

張巖峰

【摘 要】針對配電線路故障分析及自動化技術(shù)應用問題，對國內(nèi)配電線路的應用現(xiàn)狀分析和應用進行了介紹，主要是國內(nèi)配電線路的應用現(xiàn)狀、不同故障的三種類型進行了分析，探討了饋線自動化實現(xiàn)方式，分別對他們的工作原理個工作特點進行了分析。

【關(guān)鍵詞】配電線路；故障分析；自動化技術(shù)；應用問題

0.引言

配電線路是從降壓變電站，通過線路把電力送到配電變壓器或?qū)⑴潆娮儔浩鞯碾娏λ偷接秒妴挝坏耐?。配電線路電壓一般為3.6kV～40.5kV，習慣上稱為高壓配電線路；把配電電壓不超過1kV、頻率不超過1000Hz、直流不超過1500V的線路，稱低壓配電線路。饋線是配電網(wǎng)中的一個術(shù)語，它可以指與任意配網(wǎng)節(jié)點相連接的支路，可以是饋入支路，也可以是饋出支路。饋線自動化是指變電站出線到用戶用電設備之間的饋電線路自動化，饋線自動化技術(shù)，是指對配電線路運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制的技術(shù)，在故障發(fā)生后實現(xiàn)快速準確定位和迅速隔離故障區(qū)段，恢復非故障區(qū)域供電（以下用FA表示）。對于系統(tǒng)中兩種類型輸電線路而言，架空線路自動化技術(shù)實現(xiàn)的主要方式。這些方式是主站集中性、電壓電流型、電壓時間型和分布智能型等；對于電纜線路，其自動化技術(shù)的實現(xiàn)方式則只有主站集中性、電壓時間型和分布智能型三種。這些自動化技術(shù)能夠快速完成線路故障的定位、隔離和復電功能。在配電線路中，針對架空線路、混合線路和電纜線路的故障停電，現(xiàn)在常用的最佳解決原則是就地智能處理原則，采用這種處理原則，從技術(shù)上分析具有免維護，不依賴通信和主站的優(yōu)點，從經(jīng)濟上分析，具有投資少、見效快、在技術(shù)上實施簡便等優(yōu)點。

1.配電線路的應用現(xiàn)狀分析和應用

1.1國內(nèi)配電線路的應用現(xiàn)狀

在城市的主城區(qū)，配電網(wǎng)的線路以電纜線路居多，它們常用地下電纜；在一般偏遠城區(qū)，城市遠郊區(qū)和農(nóng)村常以架空線路居多，在主城區(qū)與一般城區(qū)的交界處則是架空和地下電纜混合線路，架空線路多數(shù)是開關(guān)本體，基本不具備自動化接口和改造條件。

1.2國內(nèi)配電線路的故障類型分析

配電線路要實現(xiàn)配網(wǎng)的自動化，就要對各輸電線路故障進行正確的分析、隔離和復電，通過理論及實踐總結(jié)，對配電線路的故障類型進行分析。

1.2.1架空線路故障類型特點的介紹

架空線路如果出現(xiàn)故障，常常具有如下特點。第一，是饋線故障頻繁，容易造成大面積停電；第二，是瞬時性故障和單相接地故障多，容易造成停電，甚至破壞絕緣，損壞設備；第三，是用戶故障不斷增加，容易使用戶出現(xiàn)故障造成大面積停電。

1.2.2電纜線路故障類型特點的介紹

架空線路如果出現(xiàn)故障，它的故障類型常常具有如下特點。第一，是饋線故障概率小，停電次數(shù)少；第二，是永久性故障至大面積停電居多；第三，是多分布在配電站點內(nèi)和電纜接頭處，屬發(fā)展性故障，破壞絕緣甚至損傷設備；第四，是用戶故障不斷增加用戶故障會造成大面積停電。

1.2.3混合線路故障介紹

架空線路和架空電纜混合線路的故障停電問題則是配網(wǎng)自動化就地智能處理重點解決的問題。

2.饋線自動化實現(xiàn)方式

結(jié)合配電網(wǎng)的故障類型和特點，為提高配電網(wǎng)發(fā)現(xiàn)、隔離、恢復故障的能力，實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化，現(xiàn)階段主要的配網(wǎng)自動化實現(xiàn)方式如下：

2.1主站集中型FA技術(shù)的實現(xiàn)

2.1.1 FA技術(shù)的工作原理

主站系統(tǒng)根據(jù)配電終端檢測的故障告警信息，結(jié)合變電站保護動作信號綜合判斷，確定故障類型和故障區(qū)段，自動或手動隔離故障點，恢復非故障區(qū)段供電。

2.1.2 FA技術(shù)的特點

FA技術(shù)的特點如下，第一，線路類型無限制，架空、電纜、混合都適合；第二，不要求變電站重合閘配合；第三，無須保護配合，便實施，管理簡；第四分段不受限，擴展靈活；第五，主干線路開關(guān)采用蓄電池為后備電源，分界開關(guān)配置超級電容為后備電源；第六，依賴通信及主站，投資較大，每次故障，整條線路存在短時停電。

2.2 分布智能型FA技術(shù)的實現(xiàn)

2.2.1分布智能型工作原理

配電饋線主干線上各個相鄰開關(guān)的配電終端通過通信網(wǎng)絡，相互交換電壓/過流、開關(guān)位置和故障狀態(tài)等多種信息。發(fā)生故障時不需主站參與控制快速隔離；而后通過通信獲得相關(guān)的開關(guān)已經(jīng)隔離故障信息，按預定的恢復機制恢復正常區(qū)間供電的一種饋線自動化系統(tǒng)。

2.2.2分布智能型的特點

第一，DTU可自行收集處理相關(guān)故障信息并進行控制決策；第二，不會對系統(tǒng)造成多次過流沖激；第三，架空與電纜線路都適用；第四，不依賴于主站完成配電網(wǎng)故障自愈控制，動作速度快；第五、對通信的速度、穩(wěn)定、要求比較高；投資比較大運維要求高。

2.3電壓時間型FA技術(shù)的實現(xiàn)

2.3.1電壓時間型FA技術(shù)工作原理

主干線分段及聯(lián)絡開關(guān)采用" 電壓-時間型"負荷開關(guān)，與變電站重合閘配合，自動隔離故障，恢復非故障區(qū)間的供電。當線路發(fā)生短路故障時，變電站保護跳閘，第一次重合閘，開關(guān)得電后逐級延時合閘，當合閘到故障點后，變電站再次跳閘，同時 FTU 通過電壓-時間邏輯判斷出故障點并閉鎖兩端開關(guān)；故障隔離后，變電站二次重合，恢復故障點前段線路供電，聯(lián)絡開關(guān)延時合閘，自動恢復故障點后段線路供電。

2.3.2電壓時間型FA技術(shù)的特點

電壓時間型FA技術(shù)特點有以下幾點。第一，開關(guān)采用"來電即合、無壓釋放"的原理，無蓄電池，真正免維護；第二，是不依賴通信及主站實現(xiàn)就地智能保護功能；第三，是資金投入小，周期短，見效快；第四，是適合城郊或農(nóng)村架空中壓配電；第五，需要變電站重合閘配合，用戶受短時停送電影響。

2.4電壓電流型FA技術(shù)的實現(xiàn)

2.4.1電壓電流型FA技術(shù)工作原理

電壓電流型饋線自動化是在電壓-時間型基礎上，增加了故障電流輔助判據(jù)。使非故障區(qū)間分段開關(guān)在第一次重合閘后閉鎖分閘，減少第二次重合閘后恢復供電時間。 其次主干線設置帶時限和二次重合閘的分段斷路器，其后端線路發(fā)生故障自行切除，大大減少變電站出線斷路器的跳閘次數(shù)。

2.4.2電壓電流型FA技術(shù)特點

電壓電流型FA技術(shù)特點有以下幾點。第一，是減少 50%變電站出線斷路器跳閘，縮小故障引起的停電范圍；第二，是變電站出線斷路器重合成功率大幅提高，可達到90%以上；第三，是減少重合閘恢復供電時逐級合閘時間，減少非故障區(qū)段停電時間；第四，是無通信可對故障就地迅速隔離；第五，是適用于10kV架空、電纜等結(jié)線。

3.結(jié)語

采用FA就地智能故障處理，可實現(xiàn)對線路運行狀態(tài)的管、監(jiān)、控、優(yōu)的管理，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復雜，配網(wǎng)中某條線路的小故障若不及時切除將會影響到其他線路，甚至演變成為三相短路，擴大故障的影響范圍，實現(xiàn)配網(wǎng)自動控制能夠有效解決上述問題，保障小康社會的用電安全。

【參考文獻】

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