10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)研究與應用

陳友瑜

（廣東電網(wǎng)湛江雷州供電局，廣東 雷州 524200）

10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)研究與應用

陳友瑜

（廣東電網(wǎng)湛江雷州供電局，廣東 雷州 524200）

在整個電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)處于最末端的位置，運行過程中的故障直接影響著供電的安全性、可靠性及電能質(zhì)量，與電力用戶用電關系密切，所以研究配電網(wǎng)故障點的迅速查找與隔離有著巨大的現(xiàn)實意義。本文針對10kV配電網(wǎng)接地短路故障設計了一種新型的配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)，簡述了該系統(tǒng)的設計理念與實現(xiàn)，以及故障自動定位過程。運行實踐證明，這一系統(tǒng)在10kV配電網(wǎng)發(fā)生故障后，能夠快速的幫助檢修人員準確的找到故障點。

10kV配電網(wǎng)；故障點；查找與隔離；故障定位系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，電能的使用越來越多，對供電的安全可靠和電能質(zhì)量提出了更高的要求。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)構成的最后一部分，由鐵搭、變壓器、配線路、無功補償電容等設備組成，與電力用戶直接相連，其中任何一個設備、一條線路發(fā)生故障，都會導致與其相連的電力用戶停電，帶來了負面影響是無法估量的。特別是配電線路一般較長，南方地區(qū)夏季雨水較多，配電網(wǎng)易受雷雨天氣影響而發(fā)生故障，針對南方電網(wǎng)的這種特點，如何建立一個適合的配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)，實現(xiàn)對故障點的迅速查找與隔離，減少停電面積，仍是南方供電企業(yè)要考慮的重點問題。研究10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)，不僅利用供電企業(yè)實施故障檢測，也利于實現(xiàn)配電網(wǎng)絡自動化，對智能電網(wǎng)建設的影響重大。

一、10kV配電網(wǎng)線路特點

作為配電網(wǎng)的一種型式，10kV配電網(wǎng)線路有著自身獨特的特點，決定著該配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的設計思路與實現(xiàn)。第一，10kV配電網(wǎng)線路分支較多，且分支又能產(chǎn)生子分支，往往有數(shù)十代之多，信號隨著一代代分支的出現(xiàn)而不斷衰減，加大了故障檢測難度；第二，10kV配電網(wǎng)的桿塔多是石灰桿，若發(fā)生接地故障，電阻數(shù)值會加大到幾千歐，有時甚至達到幾十千歐，但是故障信號卻較弱，不容易檢測到；第三，通常配電線路越長，線路的對地電容越大，而對地電容對注入交流信號具有分流作用。10kV配電網(wǎng)線路一般都較長，這樣一來，對注入交流信號的分流作用也會變大，故障信號將會越來越弱，為故障點定位帶來了難度。

二、10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)設計思路與實現(xiàn)

（一）設計思路

實用的10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)要求在滿足故障定位檢測的基礎上，使用更方便，基于這樣的要求及10kV配電網(wǎng)線路特點，提出建立一種無源的實用型故障定位系統(tǒng)，主要利用中心主站系統(tǒng)、故障信息采集系統(tǒng)和故障指示器來查找故障點。故障指示器在配電網(wǎng)中，主要負責指示故障電流通路，可根據(jù)故障檢測的種類顯示不同的報警形式，便于檢修人員第一時間確定故障類型。中心主站系統(tǒng)、故障信息采集系統(tǒng)，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)線線路故障進行實時監(jiān)控，快速定位故障發(fā)生區(qū)間，顯著降低了故障查找和處理時間。

（二）自動定位原理

在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，故障指示器自動檢測到線路故障信息，并給出故障信息節(jié)點動作信號，故障信息監(jiān)控終端針對故障信息進行分析、編譯等，然后通過光纖信道將信息傳送到后臺，再進行糾錯、補漏等工作，之后利用拓撲分析與計算準確的找到故障通路，故障位置會自動的顯示在地理信息系統(tǒng)上相應的地理位置上，這樣就找到了故障點發(fā)生的實際地理位置。

（三）故障監(jiān)控終端硬件設計

故障監(jiān)控終端是基于故障指示器和通用分組無線業(yè)務基礎上建立的，采用的設計思想是分布式模塊化，把系統(tǒng)分成了電源控制模塊、中央處理器核心模塊、通信模塊、故障檢測模塊、射頻模塊、輸入-輸出模塊等六大部分。其中，中央處理器核心模塊是整個系統(tǒng)的運行中心，負責數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)，即對下采集射頻模塊發(fā)出的故障報警信息，對上與通用分組無線業(yè)務進行通信，將故障報警信息傳輸?shù)街髡尽?/p>

系統(tǒng)采用了16位芯片（MSP43OF54 38A），這一芯片具有功耗低、運行可靠穩(wěn)定及外設豐富等顯著優(yōu)勢。在取能CT上選用了速飽和材質(zhì)，若發(fā)生電路電流高于設置值時，取能CT則深度飽和，使得整個終端系統(tǒng)不會因為電流過大而出現(xiàn)嚴重過熱問題。用兩個電容量120F、2.7V的電容串聯(lián)組成超級電容，若遇到線路失電情況，系統(tǒng)還可以繼續(xù)運行約5分鐘，為故障報警信息上傳創(chuàng)造了時間。即使配電網(wǎng)發(fā)生故障而造成停電，也保證了故障報警信息能夠上傳到主站。

（四）故障監(jiān)控終端軟件設計

基于故障檢測終端系統(tǒng)的整體結構、設計原理及信號流向，確定本系統(tǒng)軟件程序應包括多功能模塊的初始化、A/D采樣程序、射頻收發(fā)程序、通用分組無線業(yè)務遠程通訊程序及故障判定程序。在程序編寫上要以各模塊的具體功能為依據(jù)，進行必要的編譯和調(diào)試。

三、10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的運行實踐

為了驗證本故障定位系統(tǒng)的實用性和有效性，把這一系統(tǒng)應用到了南方某地10kV配電網(wǎng)線路故障檢測工作中，對故障指示器動作、主站故障拓撲與顯示、查詢及定位結果匯報等內(nèi)容進行了試驗。運行試驗表明：該系統(tǒng)能夠快速的檢測到線路故障信息，并將故障信息準確的傳輸?shù)街髡?，讓檢修人員在較短時間內(nèi)找到故障發(fā)生地點，進行故障隔離處理，與過去相比，查詢與隔離故障的時間大約縮短了1.5h，極大的提高故障定位效率，減少了停電面積。可見，本系統(tǒng)在10kV配電網(wǎng)線路故障檢測中有著較好的表現(xiàn)，運行實踐效果良好，可以推廣使用。但是，仍然需要不斷的進行研究，使這一系統(tǒng)日益趨于完善，更好的滿足南方電網(wǎng)供電安全可靠的需求。

結語

綜上所述，為增強10kV配電網(wǎng)故障定位的準確性、快速性及自動化程度，設計建立了本文提及的新型配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)。隨著配電網(wǎng)復雜性越來越高，對故障定位系統(tǒng)的智能化要求也會不斷提高，應在運行實踐中積極的開展研究活動，促進配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)技術水平的不斷提高。

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