10KV配電線路故障分析及其自動化技術(shù)淺析

（紅河學(xué)院工學(xué)院，云南蒙自 661199）

一、概述

饋線自動化是指對配電線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制，在故障發(fā)生后實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確定位和迅速隔離故障區(qū)段，恢復(fù)非故障區(qū)域供電（Feeder Automation，簡稱FA）。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(shí)現(xiàn)的主要方式有：主站集中性、電壓電流型、電壓時間型、分布智能型等；而對于電纜線路，其自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式則只有主站集中性、電壓時間型、分布智能型三種。上述幾種自動化技術(shù)均能夠快速完成線路故障的定位、隔離、復(fù)電。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，采用該種處理原則，在技術(shù)上具有免維護(hù)，不依賴通信和主站的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)上看，具有投資少、見效快、易實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，就地智能處理原則可分為三種處理策略：主干分段就地智能處理，分支分界就地智能處理，用戶分界就地智能處理。

二、10KV配電線路的現(xiàn)狀分析

（一）國內(nèi)10KV配電線路現(xiàn)狀

在城市核心區(qū)，配電網(wǎng)線路以電纜線路居多，在一般城區(qū)，城市遠(yuǎn)郊區(qū)及農(nóng)村又以架空線路居多，在核心區(qū)與一般城區(qū)的交界處則是架空電纜混合線路 ，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；電纜線路多數(shù)是開關(guān)柜，除新裝設(shè)備，也基本不具備改造條件。

（二）10KV配電線路故障類型分析

要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化，應(yīng)對各輸電線路故障進(jìn)行正確的分析、隔離和復(fù)電，通過理論及實(shí)踐總結(jié)，可得到下述結(jié)論：

（1）架空線路故障類型特點(diǎn)

① 饋線故障頻繁，造成大面積停電；

② 瞬時性故障和單相接地故障多，會造成停電，甚至破壞絕緣，損壞設(shè)備；

③ 用戶故障不斷增加，用戶出門故障造成大面積停電。

（2）電纜線路故障類型特點(diǎn)

① 饋線故障概率小，停電次數(shù)少；

② 永久性故障至大面積停電居多；

③ 多分布在配電站點(diǎn)內(nèi)和電纜接頭處，屬發(fā)展性故障，破壞絕緣甚至損傷設(shè)備；

④ 用戶故障不斷增加用戶出門故障會造成大面積停電。

（3）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(diǎn)解決的問題。

三、饋線自動化實(shí)現(xiàn)方式

結(jié)合10KV配電網(wǎng)的故障類型和特點(diǎn)，為提高配電網(wǎng)發(fā)現(xiàn)、隔離、恢復(fù)故障的能力，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動化，現(xiàn)階段主要的配網(wǎng)自動化實(shí)現(xiàn)方式如下：

（一）主站集中型FA 技術(shù)

1 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(hù)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(diǎn)，恢復(fù)非故障區(qū)段供電

2 特點(diǎn)

⑴ 線路類型無限制，架空、電纜、混合都適合

⑵ 不要求變電站重合閘配合

⑶ 無須保護(hù)配合，便實(shí)施，管理簡

⑷ 分段不受限，擴(kuò)展靈活

⑸ 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

⑹ 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

（二）分布智能型FA 技術(shù)

1 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(luò)（光纖/GPRS），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(yù)定的恢復(fù)機(jī)制恢復(fù)正常區(qū)間供電的一種饋線自動化系統(tǒng)。

2 特點(diǎn)

⑴ DTU可自行收集處理相關(guān)故障信息并進(jìn)行控制決策

⑵ 不會對系統(tǒng)造成多次過流沖激

⑶ 架空與電纜線路都適用

⑷ 不依賴于主站完成配電網(wǎng)故障自愈控制，動作速度快

⑸ 對通信的速度、穩(wěn)定、要求比較高；投資比較大運(yùn)維要求高

（三）電壓時間型FA 技術(shù)

1 工作原理

主干線分段及聯(lián)絡(luò)開關(guān)采用"電壓-時間型"負(fù)荷開關(guān)，與變電站重合閘配合，自動隔離故障，恢復(fù)非故障區(qū)間的供電。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，變電站保護(hù)跳閘，第一次重合閘，開關(guān)得電后逐級延時合閘，當(dāng)合閘到故障點(diǎn)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(diǎn)并閉鎖兩端開關(guān)；故障隔離后，變電站二次重合，恢復(fù)故障點(diǎn)前段線路供電，聯(lián)絡(luò)開關(guān)延時合閘，自動恢復(fù)故障點(diǎn)后段線路供電。

2 特點(diǎn)

⑴ 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(hù)；

⑵ 不依賴通信及主站實(shí)現(xiàn)就地智能保護(hù)功能；

⑶ 資金投入小，周期短，見效快；

⑷ 適合城郊或農(nóng)村架空中壓配電；

⑸ 需要變電站2 次重合閘配合，用戶須受2 次短時停送電影響；

⑹ 故障區(qū)負(fù)荷側(cè)恢復(fù)供電大于45S。

（四）電壓電流型FA 技術(shù)

1 工作原理

電壓電流型饋線自動化是在電壓-時間型基礎(chǔ)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(fù)供電時間。 其次主干線設(shè)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 特點(diǎn)

⑴ 減少50%變電站出線斷路器跳閘，縮小故障引起的停電范圍；

⑵ 變電站出線斷路器重合成功率大幅提高，可達(dá)到90%以上；

⑶ 減少重合閘恢復(fù)供電時逐級合閘時間，減少非故障區(qū)段停電時間；

⑷ 無通信可對故障就地迅速隔離；

⑸ 適用于10KV架空、電纜等結(jié)線；

⑹ 變電站保護(hù)動作時間至少在0.15S。

結(jié)語

將主站系統(tǒng)接入升級線路中，采用FA就地智能故障處理方可在輸電線路中實(shí)現(xiàn)對線路運(yùn)行狀態(tài)的管、監(jiān)、控、優(yōu)，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(fù)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(kuò)大故障的影響范圍，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化將能夠有效解決上述問題。

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