基于配網故障快速定位的方法分析及故障指示器的應用研究

梁達強

摘要：隨著現代化技術的發(fā)展，配網故障定位技術也在朝著智能化、自動化方向發(fā)展，然而故障的識別與定位的效率與精準度依然有待發(fā)展。文章首先介紹了配網故障快速定位的方法，同時分析了故障指示器的應用。

關鍵詞：配網故障；快速定位方法；故障指示器；配網系統(tǒng)；電力輸送 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM711 文章編號：1009-2374（2017）03-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.023

配網系統(tǒng)架設范圍較廣、構造也相對復雜，且同各類電纜線路混雜布局，實際運行中可能出現各種故障問題，要想維護配網的安全、持續(xù)運轉，就必須掌握配網故障快速定位的技術與方法，同時引入故障指示器，及時定位并解除故障，避免故障對配網系統(tǒng)造成安全威脅，以此來支持與維護配網的安全、高效運行。

1 配網故障定位的方法分析

1.1 FTU與SCADA

饋線終端設備簡稱FTU，數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)簡稱SCADA系統(tǒng)，前者充分發(fā)揮遙信、遙測與控制等作用，及時獲取故障信號，并途徑SCADA系統(tǒng)來傳輸信息，經過運算主站負責定位并處理故障。

不同的配網結構，故障定位有所差別，如果是輻射狀、開環(huán)運轉的環(huán)狀配網，則在電源端流經短路電流的首個開關與末端開關間發(fā)生故障，該區(qū)段定位故障區(qū)段。FTU可以憑借對流經沿線開關電流的監(jiān)督與監(jiān)測來及時定位故障點，如果是環(huán)狀配網結構，遇到故障問題，不同電源點的電流則將朝著故障點流動，故障段兩側的故障電流，有著完全相反的方向，可以憑借分析短路電流的功率方向來鎖定故障段，此時無需重合器的啟用。總的來看，這種故障定位方法需要較多的成本投入。

1.2 故障指示器定位法

可以將指示器配設于配網系統(tǒng)，負責收集電流、電壓信息，從而定位并指示故障，并負責輸出相關的故障信息。

實際的電壓采集過程為：依托于空間電場電位梯度進行電壓采集，電磁感應來收集電流，憑借分析電壓、電流的變化規(guī)律等來對故障做出科學的判斷與識別。當發(fā)現短路故障，則要主動發(fā)出動作，同時做下標識，相應的故障信號則能夠憑借通訊系統(tǒng)傳輸至主站。

1.3 故障快速定位系統(tǒng)

故障快速定位系統(tǒng)是建立在多項電氣設備、系統(tǒng)等的綜合配合下來及時、高效定位故障的系統(tǒng)。主要設備包括故障指示器、通訊主站、子站等，不同的設備負責不同的功能。

1.3.1 故障指示器。設置于架空線路，具備多重功能，例如數字編碼、故障電流檢測、就地指示等。系統(tǒng)故障狀態(tài)下，支線指示器發(fā)出警示，并對應將數字編碼信息經發(fā)射單元傳輸至子站。指示器通常依托于太陽能進行供電。

1.3.2 通訊主站與子站。子站與主站之間協調配合負責數據、信息的傳輸通訊。子站通常配設于支線電桿，承擔遠程通訊任務，系統(tǒng)內部達到被檢測區(qū)段同遠程主站中繼功能，通訊主站可以同時采集來自于多個故障指示器的編碼信息，再憑借通訊子站來解調、解碼無線信息，再將信息傳輸至主站，子站同樣利用太陽能來發(fā)電，電池充滿電后，能確保持續(xù)運轉。主站主要負責接收來自于子站的信號，科學處理應用程序，人機交流的屏幕中，故障點會出現變色現象，對應呈現出故障信號，再對應調動警示系統(tǒng)，發(fā)出故障訊息，并傳輸至檢修人員隨身攜帶的通訊設備。

2 故障指示器的應用

2.1 故障指示器的特點

配設于電力線路，用來提示、提醒故障的智能化設備，能夠自動化判斷、警示并呈現故障，同時自動化回歸原位。傳統(tǒng)故障指示器采用一成不變的整定方式，通常僅設置一個電流定值，實際運轉中容易受到多重因素的干擾，例如勵磁、諧波、電磁等，故障指示精準度相對落后。

隨著現代化通訊技術、傳感技術、電子信息技術等的運用，故障指示器的類型得以更新，以數字型電子元件為依托，能夠參照配網線路的長度、負荷大小、保護模式等來對應設計、調節(jié)動作邏輯值，促進其實用功能的有效發(fā)揮。

2.2 故障指示器的應用原理

故障指示器由于結構、性能等存在差異，實際的指示功能也有所差異，故障指示器分為過流型指示器、自適應型指示器，具體體現在：

2.2.1 自適應型指示器。變化電流的檢測，因為故障狀態(tài)下，線路電流將急劇上升，保護跳閘后，電流與電壓也將在短時間下降至0。此類指示器一般以三個參數值來判斷、識別故障，具體的參數值為故障電流分量整定值、切斷故障的時間極值（即最短時間T1、最長時間T2），具體參照以下公式來判斷：

Δl>h1，T1≤ΔT≤T2

Uc=Ic=0

2.2.2 過流型指示器。正式運行前需設計動作值，實際工作中，當看到線路中的電流值較大，超出了標準動作值，而且該超標電流值接連運轉，超出了設定的時間值，則意味著存在故障。

過流型指示器的運用同樣優(yōu)缺點并存，優(yōu)勢體現在能夠動態(tài)跟隨系統(tǒng)的變化而發(fā)出動作，指示效率較高，然而由于動作值的設定不變，所以實際運轉中可能發(fā)生誤動、拒動等故障。

2.3 故障指示器的應用

2.3.1 短路故障檢測。配網系統(tǒng)短路故障不僅可能燒毀電氣設備，也可能破壞整個配網線路，對此可以采取兩種故障檢測法。

第一，電流動態(tài)監(jiān)測法。運行于配網線路的電流處于動態(tài)變化中，故障出現時會形成突變性故障電流，如果出現一個正向突變，同時變化量高出一個設定值，瞬時間電流值與電壓值如果同步降低達到零，就意味著此線路中出現了故障性電流，突變檢測法的優(yōu)勢在于對于電流的變化較為敏感，然而如果短路電流較小，則檢測能力較弱。

第二，傳統(tǒng)故障研判法。該方法同繼電保護理論大致相當，通過標準化、高效化的熔斷，科學地設計參數，確保一切短路都發(fā)出動作，提高故障判斷的精準度。該方法的優(yōu)勢體現在：能夠用在更廣的電力線路，環(huán)境適應能力強，但是需要運維人員具有較高的專業(yè)水平，能夠熟識線路的分布，而且要確保參數設置精準、合理。

2.3.2 單相接地故障的監(jiān)測。電流較低時，單相接地故障的監(jiān)測主要采用諧波法、首半波法，諧波法因為數值較小，易遭受外來因素干擾；首半波法則可能導致極性的錯誤判斷。通常來說，故障指示器在實際使用中具有一定的局限性，僅僅圍繞本相電流進行檢測，在實際的單相接地故障檢測中，適用能力相對有限。

低壓配網接地系統(tǒng)多屬于小電流接地，無數學模型的支持，單純依靠物理模型內部的多項參數、參量數據，無法客觀、精準地對接地故障做出判斷?，F階段，相對科學、合理的接地故障判斷方法為：全面對比與分析暫態(tài)接地電流、穩(wěn)態(tài)接地電壓等的動態(tài)變化情況，配合人為的判斷、決策與分析，能夠相對更加高效、準確地判斷單相接地故障，然而這一過程中最關鍵的是要科學選型故障指示器，確保所選設備數據采樣頻率較高、可以及時獲取線路電容放電流值。同時需要指示器兼具多種功能，例如防空載合閘涌流誤動功能，重合閘過程中，非故障線路依然保持穩(wěn)定完好等功能。

3 結語

配網實際運行中難免出現各種故障，最有效的方法就是及時識別、定位并解除故障，既要發(fā)揮傳統(tǒng)的故障定位方法的優(yōu)勢，同時又要注重定位技術之間的互動整合，故障指示器作為一項重要的故障指示設備，應用于配網系統(tǒng)，能夠有效發(fā)揮故障指示作用。隨著現代化智能技術、通訊技術等的發(fā)展，配網故障定位與識別也勢必會獲得全新的發(fā)展。

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（責任編輯：蔣建華）