故障自動(dòng)定位系統(tǒng)在固原農(nóng)村10kV配電網(wǎng)中的應(yīng)用

靳小燕

故障自動(dòng)定位系統(tǒng)在固原農(nóng)村10kV配電網(wǎng)中的應(yīng)用

靳小燕

固原農(nóng)村10kV配電網(wǎng)主要以架空線路為主，分布在山區(qū)，采用單輻射方式供電。由于農(nóng)村人口居住分散，線路錯(cuò)綜復(fù)雜，在惡劣天氣時(shí)故障時(shí)有發(fā)生，故障查找費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且效果不理想。為了快速準(zhǔn)確地確定故障區(qū)域，減少故障停電檢修時(shí)間，固原供電公司結(jié)合實(shí)際，引進(jìn)了一套配電線路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)，試點(diǎn)效果良好，現(xiàn)已大范圍推廣應(yīng)用。

固原農(nóng)村配電網(wǎng)主要以10kV架空線路為主，分布在山區(qū)，采用單輻射方式供電。轄區(qū)內(nèi)共有農(nóng)村10kV配電線路138條，分支線路眾多、分段開(kāi)關(guān)數(shù)量有限。一二期農(nóng)網(wǎng)改造時(shí)由于當(dāng)時(shí)農(nóng)村人口居住分散，負(fù)荷比較單一，觀念保守，規(guī)劃建設(shè)不到位，65%線路只在原走徑上進(jìn)行了簡(jiǎn)單低標(biāo)準(zhǔn)改造。在實(shí)際運(yùn)行中，由于設(shè)備老化、外力破壞、風(fēng)雨雷擊等各種原因?qū)е碌木€路故障時(shí)有發(fā)生，影響用戶正常用電。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，一般都是變電站出口斷路器跳閘，即便采用分級(jí)保護(hù)配置，也僅能在主干線上分開(kāi)有限的幾段，分支線路大多數(shù)還采用跌落熔斷器，找到具體的故障點(diǎn)往往耗時(shí)耗力，特別受農(nóng)村地區(qū)山大溝深地形和用戶分散居住影響，10kV線路嚴(yán)重超半徑，有的竟達(dá)30公里之長(zhǎng)，分支線路錯(cuò)綜復(fù)雜，往往也是故障多發(fā)線路，尤其是當(dāng)故障發(fā)生在莊稼生長(zhǎng)期或大風(fēng)、雷雨、大雪等惡劣天氣下，或者夜間時(shí)候故障巡視查找難度將不斷加大，可以說(shuō)是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。這種落后的故障查找方式不可避免地導(dǎo)致線路長(zhǎng)時(shí)間大面積停電，給企業(yè)和用戶帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。

對(duì)此，2008年固原供電公司曾在西吉縣故障易發(fā)的城郊南山10kV 116線路、白崖變10kV線路上安裝單一故障指示器試點(diǎn)，當(dāng)線路發(fā)生故障或異常，需要供電所人員全體出動(dòng)進(jìn)行逐分支對(duì)指示器巡視查找，但多次出現(xiàn)指示器誤動(dòng)、拒動(dòng)或指示模糊不清等原因延誤了故障點(diǎn)查找，未能有效發(fā)揮其作用而未被推廣使用。

近年來(lái)隨著國(guó)家西部扶持政策傾斜，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快，綠色產(chǎn)業(yè)帶興起，畜牧養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)進(jìn)駐農(nóng)村地區(qū)，用電負(fù)荷劇增，原有線路供電能力受限，大多數(shù)線路出現(xiàn)“卡脖子”情況。線路故障的頻率不斷升高，這與用戶對(duì)供電可靠性的高要求格格不入，如何縮短搶修時(shí)間、縮小故障停電范圍，尤其是盡可能縮短搶修時(shí)間中最不可控的故障查找時(shí)間成為配電網(wǎng)搶修人員的一道難題。固原供電公司一直致力于線路故障查找方面的研究，2011年與北京科銳配電自動(dòng)化股份有限公司合作，結(jié)合固原實(shí)際，引進(jìn)優(yōu)化了一套配電線路故障自動(dòng)定位查找系統(tǒng)。

故障定位系統(tǒng)工作原理

故障自動(dòng)定位系統(tǒng)是基于故障指示器技術(shù)、GSM通信技術(shù)和GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)的一套自動(dòng)高效的故障點(diǎn)檢測(cè)及定位系統(tǒng)，總體由主站（后臺(tái)）、信號(hào)源、故障指示器、通訊終端等裝置組成。采用無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)指示器、終端和主站間的通訊聯(lián)絡(luò)，能準(zhǔn)確檢測(cè)發(fā)生短路和接地故障區(qū)段，并監(jiān)測(cè)線路的運(yùn)行情況。當(dāng)故障指示器檢測(cè)到短路故障電流或特定信號(hào)電流流過(guò)，給出紅色翻牌顯示并帶有發(fā)光指示，同時(shí)發(fā)出一無(wú)線編碼信息。系統(tǒng)可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障信息進(jìn)行收集、解析、拓?fù)?、告警，在地理信息系統(tǒng)圖上顯示，并以短信形式向運(yùn)行人員發(fā)送故障位置及時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的自動(dòng)定位。

故障定位系統(tǒng)安裝方法

圖1 系統(tǒng)組成示意圖

對(duì)于10kV架空線路，通訊終端一般安裝在10kV線路的分段或分支處，故障指示器則安裝在線路分支處的分支線上。一個(gè)通訊終端配套2組故障指示器（即一個(gè)通訊終端可以接收2個(gè)分支共計(jì)6個(gè)故障指示器發(fā)送過(guò)來(lái)的動(dòng)作信息），信號(hào)源裝置安裝在變電站中性點(diǎn)、 母線或者10kV出線上，主站（后臺(tái)）一般安裝在縣公司配網(wǎng)管理部門(mén)。通訊終端與故障指示器間的距離一般不超過(guò)10M，無(wú)線或光電發(fā)射功能故障指示器的通信距離控制在20～30M，通訊終端采用太陽(yáng)能電池板供電。

故障定位系統(tǒng)試點(diǎn)應(yīng)用

2011年6月，固原供電公司根據(jù)配電網(wǎng)故障自動(dòng)定位系統(tǒng)技術(shù)方案，首次結(jié)合涇源縣農(nóng)網(wǎng)改造升級(jí)工程基本示范縣建設(shè)項(xiàng)目，在110kV涇源變的5條10kV配電線路上安裝故障自動(dòng)定位系統(tǒng)進(jìn)行試點(diǎn)，投資28萬(wàn)元，安裝信號(hào)源1個(gè)，通信終端30個(gè)，配套故障指示器180個(gè)，主站（后臺(tái)系統(tǒng)）1個(gè)，并開(kāi)通短信告知功能。2011年后半年110kV涇源變5條10kV線路共發(fā)生故障13次，故障自動(dòng)定位系統(tǒng)準(zhǔn)確定位13次，定位成功率100%。

2012年2月，我們又針對(duì)西吉縣配電網(wǎng)故障次數(shù)較高現(xiàn)狀，特地選取大檔距且嚴(yán)重超半徑的35kV白崖變3 條10kV線路投資37萬(wàn)元，安裝信號(hào)源1個(gè)，通信終端60個(gè)，配套故障指示器360個(gè)，主站（后臺(tái)系統(tǒng)）1個(gè)，并開(kāi)通短信告知功能。2012年35kV白崖變3條10kV線路共發(fā)生故障21次，故障指示器準(zhǔn)確定位21次，定位成功率100%。

經(jīng)過(guò)兩年多試點(diǎn)運(yùn)行，該系統(tǒng)均能及時(shí)準(zhǔn)確地顯示線路故障區(qū)段，極大地減少了停電時(shí)間，提高了供電可靠性。從試點(diǎn)線路的實(shí)際故障來(lái)看，與傳統(tǒng)的沿線查找故障相比，應(yīng)用故障自動(dòng)定位系統(tǒng)節(jié)省了60%以上的時(shí)間，減輕了供電所巡視人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

試點(diǎn)成功后，固原供電公司從2013年開(kāi)始利用三年時(shí)間分期安排固原四縣一區(qū)農(nóng)村10kV配電線路故障定位系統(tǒng)推廣安裝工程。目前，固原供電公司完成了80條農(nóng)村10kV配電線路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)安裝，覆蓋了58%供電區(qū)域。

更為重要的是，該系統(tǒng)不需要改造一次設(shè)備、安裝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，定位迅速準(zhǔn)確。

結(jié)論

固原農(nóng)村10kV配電網(wǎng)安裝故障自動(dòng)定位系統(tǒng)后，當(dāng)配網(wǎng)線路發(fā)生故障時(shí)，該系統(tǒng)能夠迅速判斷故障區(qū)域，減少停電面積，縮短了停電時(shí)間，減輕了故障巡視人員的工作強(qiáng)度，加快了故障隔離、處理和恢復(fù)供電速度，提高了供電可靠性。但由于所定位的故障區(qū)域分段斷路器之間，距離較遠(yuǎn)，尋找故障點(diǎn)仍較困難，特殊天氣情況下到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作比較耗費(fèi)時(shí)間。下階段我們將充分結(jié)合光纖終端實(shí)時(shí)采集技術(shù)，對(duì)該系統(tǒng)實(shí)施“三遙”功能升級(jí)，即在故障定位基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)故障快速隔離、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為配電網(wǎng)更高一級(jí)的控制和管理奠定基礎(chǔ)。

靳小燕

國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司固原供電公司

靳小燕（1982-）女，寧夏固原人，工程師，目前從事配電網(wǎng)調(diào)度工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001