農(nóng)網(wǎng)故障定位與隔離系統(tǒng)應(yīng)用研究

譚守國

（國網(wǎng)四川省電力公司巴中供電公司，四川 巴中 636600）

以四川巴州供電公司的農(nóng)網(wǎng)配電線路為例，在其轄區(qū)內(nèi)共有10千伏線路212條，包括公用線路134條，線路總長1875.12千米，在公用線路中，其中單幅射線路共有118條，占到了88.10%，手拉手線路共有15條，占11.85%。2011年配電線路共發(fā)生異常故障205條次，故障中接地60條次，短路故障達(dá)146條次。2012年發(fā)生的異常故障共有205條，在同一條供電線路上，發(fā)生2次以上故障共有34條，是發(fā)生故障最多的線路。

在這205次的電路故障情況中，均導(dǎo)致變電站的保護(hù)工作停滯，整條線路停止運(yùn)作用以查探線路的故障狀況，絕大多數(shù)的農(nóng)網(wǎng)配電線路供電半徑大、分支又多、沒有分支和分段式開關(guān)，缺乏故障定位以及相應(yīng)的隔離設(shè)備。在運(yùn)行過程中發(fā)生故障時，難以及時查找定位，花費(fèi)的時間比較多，且影響了大部分用戶的正常用電，造成供電企業(yè)的售電損失，對于供電企業(yè)的社會效益極為不利。因此，必須適時推行農(nóng)網(wǎng)的故障定位以及隔離系統(tǒng)運(yùn)用實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行，提高農(nóng)網(wǎng)的配電線路供電安全性和可靠性，提高農(nóng)網(wǎng)線路的管理水平。

一、農(nóng)網(wǎng)的運(yùn)行現(xiàn)狀分析

（一）農(nóng)網(wǎng)的配電線路缺少故障定位系統(tǒng)和隔離系統(tǒng)，查找故障比較困難。

（二）農(nóng)網(wǎng)配電線路供電區(qū)域較大，分支較多，有線通訊通道的建立將需要較高的成本投入

由于四川巴州山區(qū)面積較大，農(nóng)網(wǎng)配電線路分布區(qū)域非常大，分支較多，如果要建立有線通訊通道將需要很高的成本投入。

（三）農(nóng)電配電線路的運(yùn)行不在監(jiān)控之下

現(xiàn)在，許多農(nóng)網(wǎng)配電線路在運(yùn)行過程中，大多處于不被監(jiān)控的狀態(tài)，工作人員不能完全掌握配電線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這樣在運(yùn)行線路出現(xiàn)故障后，將會花費(fèi)很多時間用于故障定位，勢必會嚴(yán)重影響配電線路的正常運(yùn)行。以四川巴州供電公司的農(nóng)網(wǎng)配電線路為例，由于巴州區(qū)山區(qū)分布面積較大，線路運(yùn)行過程中多處于不被監(jiān)控的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，工作人員將會耗費(fèi)很多時間查找故障，農(nóng)村電網(wǎng)系統(tǒng)的恢復(fù)運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。

（四）農(nóng)網(wǎng)配電線路的報警系統(tǒng)落后

由于農(nóng)網(wǎng)配電線路的報警設(shè)備比較落后，甚至是缺少報警系統(tǒng)，這樣在故障出現(xiàn)后，工作人員不能及時掌握故障的信息，也就無法在第一時間進(jìn)行線路的搶修，嚴(yán)重影響客戶的正常用電。在巴州供電公司以前的農(nóng)網(wǎng)供電線路中，就缺少報警系統(tǒng)，出現(xiàn)故障后，工作人員有時甚至要在幾天后才知道農(nóng)網(wǎng)供電線路出現(xiàn)故障，再加上查找和搶修時間，線路的正常運(yùn)行受到很大限制。

二、農(nóng)網(wǎng)故障定位與隔離系統(tǒng)應(yīng)用

（一）電力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

隨著我國智能電網(wǎng)系統(tǒng)的進(jìn)步和發(fā)展，以及電子科學(xué)技術(shù)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，農(nóng)網(wǎng)配電線路的智能化自動技術(shù)逐漸被開發(fā)和應(yīng)用。根據(jù)國家電網(wǎng)公司的主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將提高10千伏的線路供電可靠性為目標(biāo)，結(jié)合不同區(qū)域內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r來科學(xué)合理的選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)作模式，將農(nóng)網(wǎng)配電線路的智能化模式建立起來，促進(jìn)故障定位與隔離系統(tǒng)的有效運(yùn)作。按照配電網(wǎng)的智能化設(shè)立理念，使用配電線路的故障指示系統(tǒng)和無主站式饋線智能化系統(tǒng)相結(jié)合，并利用主站系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又實惠的農(nóng)網(wǎng)配電線路的運(yùn)行故障定位以及隔離系統(tǒng)。

（二）系統(tǒng)設(shè)計方案的應(yīng)用

1 單輻射網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)線路

對于樹形放射狀的配電線路來說，如果全部的線路只能在變電站的出線部位找到開關(guān)，能夠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上的任意一個點出現(xiàn)故障就會引發(fā)整條線路和變電站的出線開關(guān)的斷開和跳閘，導(dǎo)致整條配電線路上的用戶集體停電，而且故障點很難檢測出來，需要在一整條線路上進(jìn)行查找，查找過程比較麻煩。

2 環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)線路

對于環(huán)網(wǎng)配電線路來說，可以對配電線路的雙電源進(jìn)行切換來供電，極大程度上保證了供電的安全可靠性，但是一旦發(fā)生故障，也會導(dǎo)致整條線路的癱瘓，使得用戶集體停電，且故障發(fā)生地點也難以在短時間內(nèi)檢測出來。

根據(jù)農(nóng)網(wǎng)線路的分布狀況以及試運(yùn)營分段，環(huán)網(wǎng)的配電線路分布會依據(jù)分段的數(shù)量、分段的地點以及位置來確定信號發(fā)射點。對聯(lián)合開關(guān)設(shè)置重合閘，及時恢復(fù)供電。將主要的分支配電線路配置智能開關(guān)，降低一個故障點的發(fā)生對整個配電線路的影響。在具體的分支線路裝置具有通訊能力的故障指示設(shè)備，以便在故障發(fā)生時能夠第一時間找到故障地點。智能開關(guān)和指示器都配備有通訊功能，能夠通過網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)胶笈_監(jiān)控設(shè)備中。

三、農(nóng)網(wǎng)故障定位與隔離系統(tǒng)的原理

依據(jù)農(nóng)網(wǎng)配電線路的智能化運(yùn)行的實際狀況，變電站的速斷時間應(yīng)該規(guī)定在0.7到1秒的時間值之內(nèi)，并使用相應(yīng)的時間極差來保證安全運(yùn)行。智能化的開關(guān)設(shè)備能夠保證將故障點進(jìn)行隔離，快速實現(xiàn)恢復(fù)供電。故障智能化指示器能夠準(zhǔn)確定位故障點，并把故障發(fā)生的地點、位置等上傳到后臺的監(jiān)控系統(tǒng)中，及時發(fā)布預(yù)警信號。

（一）故障定位以及隔離系統(tǒng)的設(shè)計方案

故障定位系統(tǒng)主要以網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)為依靠，設(shè)計開發(fā)出適用于農(nóng)村電網(wǎng)的故障定位綜合系統(tǒng)。故障的主要推理過程是：首先建立一套初始化的數(shù)據(jù)資料鏈接，在資料庫中輸入相關(guān)的故障資料信息以及咨詢問題。在配電網(wǎng)的綜合體系中，如果將投訴內(nèi)容看做不精確的證據(jù)，往往會由相關(guān)的專家來進(jìn)行精確推理，如果投訴信號能夠正常發(fā)布，既要開始進(jìn)行分組化的投訴準(zhǔn)備，在此過程中可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整信號的可信度，可以根據(jù)資料庫中已經(jīng)存有的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行故障定位的相關(guān)推理，然后就能夠根據(jù)推理結(jié)果輸出數(shù)據(jù)，這項數(shù)據(jù)表明了配電線路發(fā)生故障的準(zhǔn)確地點以及線路狀況。

（二）推理運(yùn)行機(jī)制

農(nóng)村電網(wǎng)在一般情況下都會使用開環(huán)式的運(yùn)作機(jī)制，因此在實際的運(yùn)用過程中，可以將農(nóng)村的配電網(wǎng)按照一定標(biāo)準(zhǔn)劃分為若干部分根據(jù)電源點位置確定的樹狀結(jié)構(gòu)。在故障推理系統(tǒng)的投訴階段上接收到投訴信息之后，首先系統(tǒng)可以進(jìn)行自動分組，在同一個放射線路上的劃分為一組，證明該線路上可能會存在線路故障，需要進(jìn)行進(jìn)一步的推理。在沒有被故障投訴覆蓋的其它樹狀線路上就不需要專門進(jìn)行故障推理。每一個分組中的故障推理程序都是按照該組在樹狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中對應(yīng)的專項用戶投訴節(jié)點和節(jié)點之間的聯(lián)系來確定的，需要根據(jù)各個節(jié)點之間的上下關(guān)系從下層的檢索器中網(wǎng)上搜尋，找到與投訴內(nèi)容相對應(yīng)的所有節(jié)點，并使用貝葉斯推理法進(jìn)行推理。然后逐步推測出與發(fā)布的投訴內(nèi)容相關(guān)的所有節(jié)點背后故障檢測數(shù)據(jù)，從最下層的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點開始，重新逐步向上進(jìn)行搜索，比較各個層面的各個節(jié)點線路故障檢測后驗率和它的閾值大小。如果遇到線路的多重故障問題，就需要對各個層次的故障投訴信息進(jìn)行系統(tǒng)性分類，然后分別對每一層的故障投訴進(jìn)行推理，逐漸找到線路故障發(fā)生的具體位置。

（三）故障定位以及隔離系統(tǒng)的實用方式

精確化的故障定位系統(tǒng)主要依賴于電網(wǎng)線路的正確選擇。經(jīng)過實踐研究發(fā)現(xiàn)，低電流的選線技術(shù)已經(jīng)逐漸純熟，正確選線的概率可以達(dá)到95%。因此，故障檢測的距離以及故障定位分析進(jìn)行精確統(tǒng)計就能實現(xiàn)。行波法的主要工作原理是在波長和波速已知的環(huán)境下確定波段從線路的故障地點傳送到監(jiān)測點所需的時間，再乘以相應(yīng)的波速就能夠精確得到故障地點。C型的行波法計算法則是在開始端口經(jīng)過測量注入對應(yīng)的信號，記錄信號的注入時間，從故障地點返回的信號波頭到達(dá)終端所需要的時間是原有基礎(chǔ)的一半，這種時間差的檢測能夠有效進(jìn)行距離計算。在施工現(xiàn)場進(jìn)行使用時，要在離線情況下將每一路線的波形狀況記錄下來，主要是因為每一段都有不同的錄波頻率，雖然與總體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境相符合，當(dāng)不可能保持絕對的平衡。在線路故障發(fā)生之后，根據(jù)記錄下的行波波形變化，確定有波形差異的波段就是故障發(fā)生的波段。這時，將故障波段上的開路與短路波形相減，并進(jìn)行相應(yīng)的過濾處理，就能得到兩個波形出現(xiàn)不同的凸點，找到改點對應(yīng)的時刻，就能精確計算故障發(fā)生的距離。

結(jié)語

綜上所述，農(nóng)網(wǎng)配電線路的運(yùn)行離不開故障定位與隔離系統(tǒng)的配合。農(nóng)網(wǎng)的線路一般都比較長，負(fù)荷量比較分散，發(fā)生故障的概率較高，影響面積也比較大。為了解決饋線線路的故障隔離和受到影響區(qū)域的供電正常運(yùn)行，主要運(yùn)用智能開關(guān)以及故障指示器的相互配合，共同解決了農(nóng)網(wǎng)配電線路的自動化運(yùn)營。經(jīng)過實踐研究證明，此種方法經(jīng)濟(jì)又實用。采用移動的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和監(jiān)控平臺就能夠?qū)崿F(xiàn)對故障線路的實時監(jiān)控并進(jìn)行故障預(yù)告，實現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)化、安全化和可靠化，具有廣闊的發(fā)展前景。

[1]楊濤，王健，鄭麗.農(nóng)村電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008（06）.