10?kV配電線路狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)

詹磊　胡凡君

摘 要：運(yùn)行穩(wěn)定的配電線路對于保證電網(wǎng)的安全性具有重要意義，而在線監(jiān)測技術(shù)可以為配電線路的穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的技術(shù)保障。目前，10 kV配電線路的在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)主要包括一遙架空的故障定位系統(tǒng)和二遙電纜的在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過兩種系統(tǒng)的配合運(yùn)轉(zhuǎn)，確保在線檢測功能的實(shí)現(xiàn)。在10 kV配電線路的在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)中，引入了信號源注入法、自適應(yīng)法、兩點(diǎn)測溫法等較為先進(jìn)的監(jiān)測原理，使得配網(wǎng)運(yùn)行的可靠性大大提高。

關(guān)鍵詞：10 kV配電線路狀態(tài) 在線監(jiān)測 兩點(diǎn)測溫技術(shù) 技術(shù)創(chuàng)新

中圖分類號：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0073-02

目前，在電力用戶和變電站之間，主要依靠10 kV的配電線路作為連接，運(yùn)行穩(wěn)定的配電線路對于保證電網(wǎng)的安全性具有重要意義。而在線監(jiān)測技術(shù)可以為配電線路良好的性能提供必要的技術(shù)保障。該文將結(jié)合我國麗江城區(qū)10 kV配電線路自動化系統(tǒng)建設(shè)情況，對在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)的工作原理和檢測方法進(jìn)行分析，對在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)的創(chuàng)新機(jī)制進(jìn)行探討，希望為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供借鑒。

1 工程概述

麗江城區(qū)的配網(wǎng)項(xiàng)目的在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括兩個方面，分別是一遙架空故障定位系統(tǒng)和二遙電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)。通過對兩種系統(tǒng)的有效結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)項(xiàng)目中對10 kV配電線路的在線監(jiān)測，對線路運(yùn)行中出現(xiàn)的相間短路、單相接地進(jìn)行精確定位，對負(fù)荷實(shí)時(shí)采集以及形成良好的線路溫度預(yù)警機(jī)制。麗江城區(qū)由于建設(shè)的年代比較久遠(yuǎn)，整體配網(wǎng)設(shè)施相對來說基礎(chǔ)不夠牢固，經(jīng)常出現(xiàn)電力線路故障，在出現(xiàn)故障后，由于技術(shù)相對落后導(dǎo)致故障的查找和線路恢復(fù)供電開展緩慢，從而嚴(yán)重影響了企業(yè)和居民的生產(chǎn)生活質(zhì)量。針對這一情況，當(dāng)?shù)仉娏Σ块T決定采用在線監(jiān)測技術(shù)對城區(qū)配網(wǎng)進(jìn)行簡易型配網(wǎng)的自動化監(jiān)測。該方案的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)主要包括GSM的通信體技術(shù)、故障指示器技術(shù)等。通過這些技術(shù)的運(yùn)用從而對相間短路與接地故障進(jìn)行準(zhǔn)確地定位，對配網(wǎng)中線路的溫度和負(fù)荷進(jìn)行在線監(jiān)測。當(dāng)故障發(fā)生的時(shí)候，故障定位系統(tǒng)發(fā)揮作用，通過GSM通信傳輸?shù)脚渚W(wǎng)的主系統(tǒng)中，主系統(tǒng)在接收相關(guān)信息后，根據(jù)配網(wǎng)項(xiàng)目線路圖對故障發(fā)生地點(diǎn)進(jìn)行精確定位。然后，主站系統(tǒng)將故障信息通過短信方式發(fā)送給線路運(yùn)維人員。維修人員在接到相關(guān)消息后，迅速趕到故障地點(diǎn)，排除故障，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)主站系統(tǒng)具備界面推圖功能，將故障線路推送至界面首頁；主站系統(tǒng)主界面實(shí)時(shí)顯示線路負(fù)荷、溫度等遙測信息。

2 在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)概述

10 kV配電線路的在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是一遙架空的故障定位系統(tǒng)和二遙電纜的在線監(jiān)測系統(tǒng)。通過兩個系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，確保在線監(jiān)測技術(shù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

2.1 一遙架空故障定位系統(tǒng)概述及工作機(jī)理

目前，一遙架空的故障定位系統(tǒng)在國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)的10 kV配網(wǎng)線路應(yīng)用比較廣泛，其技術(shù)基礎(chǔ)為故障指示器技術(shù)。當(dāng)故障發(fā)生的時(shí)候，系統(tǒng)迅速地對故障點(diǎn)進(jìn)行定位，從而減少技術(shù)人員對故障的排查時(shí)間，減少處理故障的時(shí)間。架空一遙故障定位系統(tǒng)包括故障指示器、配套通信終端、主站系統(tǒng)以及輔助檢測接地故障的信號源裝置。相對來說，架空一遙故障定位系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)成本較低，安裝簡單，可帶電安裝、不需改造一次設(shè)備，基本免維護(hù)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和兼容性。

架空一遙故障定位系統(tǒng)故障原理：當(dāng)發(fā)生故障的時(shí)候，故障信息會傳遞到通信終端，通信終端在接到故障信息后，通過GSM傳遞信息給主站系統(tǒng)。主站系統(tǒng)對接收到的信息進(jìn)行分析，采用的分析方法為拓?fù)溆?jì)算法，通過和城市實(shí)時(shí)地理信息系統(tǒng)配合，經(jīng)過計(jì)算得出故障的具體信息，包括故障產(chǎn)生的地點(diǎn)，故障報(bào)警的溫度和電路負(fù)荷狀況等。系統(tǒng)將這些信息編輯成短信的形式發(fā)送到維修管理人員的手機(jī)，維修管理在接到信息后及時(shí)快速地對故障進(jìn)行處理，從而保證電力系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。

2.2 二遙電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)概述及工作原理

故障指示器為二遙電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)。故障指示器安裝于環(huán)網(wǎng)柜等進(jìn)出線路中，當(dāng)發(fā)生故障的時(shí)候，采用光纖技術(shù)實(shí)現(xiàn)較短距離的信息傳遞。配套通信終端通過GPRS通信方式將故障信息發(fā)送至主站系統(tǒng)，定位故障信息，同時(shí)和SCADA/GIS平臺進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)自動定位故障的功能。

二遙電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)相對于一遙架空故障定位系統(tǒng)來說，應(yīng)用的技術(shù)更復(fù)雜，監(jiān)測的對象主要是電纜系統(tǒng)。二遙電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)具體應(yīng)用的技術(shù)包括：故障檢查技術(shù)、溫度感應(yīng)測試技術(shù)、GPRS通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等。通過二遙電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)可以有效對負(fù)荷電流的情況和電纜溫度的高低進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)還可以對電纜系統(tǒng)中的開關(guān)、接地刀閘等進(jìn)行相關(guān)檢測。電纜二遙在線監(jiān)測系統(tǒng)中故障指示器主要分為兩類，分別對短路情況和接地情況進(jìn)行故障指示。電纜線路發(fā)生相間短路或單相接地故障時(shí)，故障指示器動作，同時(shí)將故障信息借助配套通信終端，經(jīng)過光纖的傳輸至主站系統(tǒng)。后臺系統(tǒng)進(jìn)行拓?fù)溆?jì)算，計(jì)算后同樣將所有二遙信息以短信的方式傳遞給維護(hù)人員。

3 在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)的檢測方法

3.1 接地故障檢測分析

按照主動性來分，單相接地故障檢測的方法可以分為主動檢測方法和被動檢測方法。其中被動檢測方法包括5次諧波法、電容電流檢測法以及首半波檢測法，被動檢測法通過對故障發(fā)生前后相關(guān)參數(shù)進(jìn)行比較來傳遞故障信息。主動檢測法則主要指的是信號注入法。在麗江城區(qū)配網(wǎng)項(xiàng)目中采用該方法。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，安裝在變電站母線或某條出現(xiàn)的信號源會向故障線路故障相中主動注入一個特殊電流編碼信號，通過母線線路電流信號在配電線路中流過，當(dāng)流經(jīng)故障指示器的時(shí)候，故障指示器翻拍動作，從而實(shí)現(xiàn)了接地故障的檢測。主動檢測法和被動檢測法相比，檢測的結(jié)果更加準(zhǔn)確[3]。這是因?yàn)樵诓捎帽粍訖z測法的配電線路中，當(dāng)接地故障發(fā)生的時(shí)候，接地故障電流一般比較小，并且在電流傳輸過程中容易被電磁感干擾，從而導(dǎo)致信號失真，在一定程度上不能保證故障信號的可靠性。同時(shí)，被動檢測方式中，通常要針對單相接地故障在故障指示器中設(shè)置動作定值。如果故障指示器動作值大于定值，就認(rèn)為是單項(xiàng)接地故障，如果不大于則認(rèn)為是別的原因引發(fā)的故障。在設(shè)定動作定值的時(shí)候，技術(shù)人員要充分考慮配電線路的實(shí)際情況，考慮主系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算法以及運(yùn)行方式的變化，通過綜合考慮設(shè)定單項(xiàng)接地的動作定值。

3.2 短路故障檢測分析

公式（1）中，△IF為電流產(chǎn)生變化的數(shù)值，Inset為內(nèi)部缺省值。在實(shí)際工作中，由于短路故障指示器的型號不同，使用的外部環(huán)境也不同，會有一定的差異。△T為短路故障從產(chǎn)生到結(jié)束的時(shí)間，T1、T2表示的同樣為內(nèi)部缺省值，和配電線路的自動保護(hù)以及開關(guān)等功能關(guān)系較大，具體來說，T1為故障發(fā)生后，被清除的最短時(shí)間，T2為故障發(fā)生后，被清除所用最大的時(shí)間。IH和UH分別為發(fā)生故障后電流和電壓的具體數(shù)值。根據(jù)公式可知，如果發(fā)生短路故障的時(shí)候，在配電線路上會產(chǎn)生一個正的突變，突變值和設(shè)定值相比較大，同時(shí)在接下來較短的時(shí)間內(nèi)配電線路中的電壓和電流值變?yōu)?，此時(shí)可以判定線路中所發(fā)生的故障為短路故障，產(chǎn)生的電流為故障電流。故障電流只與短路時(shí)電流的分量關(guān)系較大，線路正常時(shí)產(chǎn)生的電流和其沒有直接關(guān)系。通過這種方法進(jìn)行的短路故障檢測，可以有效提高判斷的準(zhǔn)確率，減少誤判的發(fā)生。

3.3 溫度監(jiān)測分析

在麗江配網(wǎng)項(xiàng)目中，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，為了能更準(zhǔn)確地測量配電線路的溫度，采用了兩點(diǎn)測溫法。和傳統(tǒng)方法不同，兩點(diǎn)測溫法通過兩個溫度傳感器來進(jìn)行溫度檢測，一個溫度傳感器主要檢測電纜頭的螺栓的溫度，另一個則主要檢測熱縮管的溫度情況[4]。在電路的運(yùn)行過程中，當(dāng)負(fù)荷電流增加的時(shí)候，電纜接頭的溫度也會產(chǎn)生對應(yīng)地變化，將電纜接頭的溫度和熱縮管的溫度進(jìn)行比較，如果溫度差超過預(yù)定的范圍，則可以判斷出線路中的溫度發(fā)生了異常變化，從而實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警。

4 10 kV配電線路在線監(jiān)測技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制

10 kV配電線路在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)和傳統(tǒng)的配電線路檢測系統(tǒng)相比，具有一定的技術(shù)創(chuàng)新，這一點(diǎn)在麗江城區(qū)配電項(xiàng)目中就有所體現(xiàn)。首先，在接地故障檢測方面，采用了信號源注入法，這種方法屬于主動檢測法，是一種較先進(jìn)的檢測方法，檢測的準(zhǔn)確率大大提高。其次，在判斷短路故障的時(shí)候，主要采用自適應(yīng)法，這種方法可以滿足10 kV配電線路的使用要求，減少故障誤判情況的發(fā)生。最后，兩點(diǎn)測溫法可以有效判斷溫度變化的異常情況，更利于溫度報(bào)警。

5 結(jié)語

10 kV配電線路在線監(jiān)測技術(shù)對于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。目前，10 kV配電線路的在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)主要包括一遙架空的故障定位系統(tǒng)和二遙電纜的在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過兩種系統(tǒng)的配合運(yùn)轉(zhuǎn)，確保在線檢測功能的實(shí)現(xiàn)。其中，單相接地檢測，采用信號源注入法；短路接地檢測，采用自適應(yīng)法；溫度監(jiān)測，采用兩點(diǎn)測溫法，消除電纜線路存在的安全隱患。該系統(tǒng)在麗江城區(qū)配網(wǎng)線路中投入使用，大大提高了供電可靠性，也為今后麗江配網(wǎng)自動化的建設(shè)提供可行的技術(shù)保障，拓寬了建設(shè)思路。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱增鋒.10 kV配電線路狀態(tài)檢測與檢修技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（12）：23-24，26.

[2] 楊達(dá)偉.10 kV配電線路檢修及危險(xiǎn)點(diǎn)預(yù)控分析[J].機(jī)電信息，2013（33）：143，145.

[3] 郭建文.10 kV配電網(wǎng)存在的問題及線路安全運(yùn)行的管理方法[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2013（1）：67-69.

[4] 王少軍.論10 kV配電線路檢修及危險(xiǎn)點(diǎn)預(yù)控[J].通訊世界，2014（8）：33-34.