暫態(tài)錄波型故障指示器在10kV配網(wǎng)中的應(yīng)用

王帥 宋曉東 王善龍 盧治江 李立生

摘 要：配網(wǎng)中故障指示器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它不僅能協(xié)助運(yùn)行人員查找故障點(diǎn)、減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，還能避免因試?yán)檎医拥攸c(diǎn)給用戶(hù)造成停電損失。本文介紹了一種新型的故障指示器的工作原理、功能、以及待改進(jìn)之處。相比于傳統(tǒng)的指示器，它能夠及時(shí)錄波并且更加準(zhǔn)確的定位故障點(diǎn)，縮小停電范圍和故障查找時(shí)間，極大地減少了停電時(shí)時(shí)間，減少人力、物力的浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)；故障指示器；接地故障；短路故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.132

0 引言

目前，各地城市規(guī)模正處于快速發(fā)展期，對(duì)電能質(zhì)量以及供電可靠性有了更高的要求。架空線(xiàn)路是最普遍的配電線(xiàn)路，線(xiàn)路走廊范圍寬且地形復(fù)雜，運(yùn)維工作相對(duì)比較繁雜，線(xiàn)路易發(fā)生短路、接地等各種故障。[1]由于不能快速準(zhǔn)確定位故障所在線(xiàn)路位置，故障排查既耗時(shí)又浪費(fèi)人力物力，投資浪費(fèi)巨大。暫態(tài)錄波型故障指示器適用于 10kV配網(wǎng)，可不停電裝卸，能夠?qū)€(xiàn)路負(fù)荷實(shí)時(shí)采集、檢測(cè)故障與定位等功能。[2]配備微功率無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，可及時(shí)預(yù)警故障、快速監(jiān)測(cè)線(xiàn)路的短路、接地等故障，并將負(fù)荷數(shù)據(jù)、故障信息等上報(bào)到遠(yuǎn)方的主站和運(yùn)維人員，主站對(duì)故障進(jìn)行定位。

1 工作原理

暫態(tài)錄波型故障指示器將線(xiàn)路故障指示器和現(xiàn)代的通信技術(shù)相結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，迅速確定故障所在區(qū)段，幫助維護(hù)人員快速前往故障現(xiàn)場(chǎng)，檢查并排除故障。整套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。主要有三個(gè)部分組成：采集單元、匯集單元以及主站。在整個(gè)流程中，當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障，故障指示器的采集單元將檢測(cè)到的故障信息以射頻的無(wú)線(xiàn)通信方式發(fā)送給附近的匯集單元，匯集單元把得到的故障信息進(jìn)行校驗(yàn)處理后重新打包，以GPRS 的通訊方式發(fā)送給遠(yuǎn)方的監(jiān)控中心主站，上傳到主站的錄波文件應(yīng)符合comtrade1999標(biāo)準(zhǔn)的文件格式。監(jiān)控主站根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合自身的邏輯算法判斷出故障點(diǎn)所在位置，并在顯示器上給出顯示，同時(shí)以漢字短信的形式發(fā)送給維護(hù)人員，便于維修人員直接趕往故障點(diǎn)進(jìn)行處理。

2 指示器功能

暫態(tài)錄波型故障指示器能夠檢測(cè)三相負(fù)載電流、故障電流、相電場(chǎng)強(qiáng)度、零序電流等運(yùn)行信息和主供電源、后備電源等狀態(tài)信息，并能夠?qū)⒁陨闲畔⑸蟼鹘o主站，同時(shí)采集單元具備故障錄波的功能[3]。

2.1 短路故障

指示器短路故障判別能夠自適應(yīng)負(fù)荷電流大小，當(dāng)檢測(cè)到電流突變并且突變值不低于預(yù)設(shè)值（閾值可設(shè)）時(shí)，突變電流持續(xù)一段時(shí)間后，各相電場(chǎng)強(qiáng)度大幅度下降，且殘余電流不超過(guò)規(guī)定的零漂值（閥值可設(shè)），能夠就地采集故障信息，以閃光形式就地指示故障，并將故障信息上傳至主站。另外，暫態(tài)錄波型故障指示器可以識(shí)別重合閘時(shí)間不小于0.2s的瞬時(shí)性和永久性短路故障，并能正確動(dòng)作[4]。

2.2 接地故障

當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，電流、電壓的突變值大于故障指示器設(shè)定的錄波啟功閥值，故障指示器的采集單元啟動(dòng)錄波。采集單元應(yīng)能實(shí)現(xiàn)三相同步錄波，并上送至匯集單元合成零序電流波形，用于故障的判斷。匯集單元將 3 只采集單元上送的故障信息、波形，合成為一個(gè)波形文件并標(biāo)注時(shí)間參數(shù)上送給主站。主站根據(jù)小電流接地故障選線(xiàn)定位的相關(guān)算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算，判斷出故障線(xiàn)路和位置同時(shí)把判斷結(jié)果發(fā)送給匯集單元使采集單元以閃光形式指示故障。運(yùn)行人員在接受到主站調(diào)度人員的指令后，對(duì)故障線(xiàn)路進(jìn)行巡線(xiàn)檢查，巡線(xiàn)人員借助采集單元的閃光指示能迅速找到故障點(diǎn)，避免了盲目巡線(xiàn)，大大提高了巡線(xiàn)效率。運(yùn)行人員處理好故障后通知主站調(diào)度人員，主站調(diào)度人員遙控實(shí)現(xiàn)采集單元閃光指示復(fù)位，一次完整的單相接地故障處理完畢。接地故障判別可以適應(yīng)中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地、經(jīng)小電阻接地等配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式。

3 存在的問(wèn)題

3.1 SIM卡號(hào)碼段資源短缺

現(xiàn)有的暫態(tài)錄波型故障指示器與主站的通訊主要是通過(guò)SIM卡，與市民手機(jī)用戶(hù)的SIM卡一致。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，手機(jī)用戶(hù)越來(lái)越多，原先的11位號(hào)碼段資源變得越來(lái)越緊張。而大量故障指示器的安裝將使SIM卡號(hào)碼段資源更為稀缺。

3.2 高阻接地故障誤判

當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生高阻接地時(shí)，電流、電壓變化較小，不能達(dá)到采集單元的啟動(dòng)閥值，或者由于采集單元采樣點(diǎn)數(shù)太少不能完整反映高阻接地的故障特征造成主站誤判。

3.3 線(xiàn)路改造后安裝混亂

隨著對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，配電線(xiàn)路經(jīng)常面臨改造升級(jí)。對(duì)于已經(jīng)安裝故障指示器的線(xiàn)路，需要拆卸再安裝。故障指示器初次安裝時(shí)，安裝順序與故障定位系統(tǒng)的標(biāo)記順序相統(tǒng)一。經(jīng)過(guò)拆卸安裝后，安裝順序易出現(xiàn)混亂，使故障定位系統(tǒng)出現(xiàn)誤判。

4 結(jié)論

本文介紹了暫態(tài)錄波型故障指示器的工作原理，結(jié)合短路故障、接地故障特點(diǎn)闡述了暫態(tài)錄波型故障指示器的工作方式。總結(jié)了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題。故障指示器的運(yùn)用能提高巡線(xiàn)效率、減輕巡線(xiàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度、縮小停電范圍、提高供電可靠性。隨著對(duì)配網(wǎng)可靠性的要求越來(lái)越高，故障指示器的應(yīng)用將越來(lái)越。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國(guó)電力，1999（10）：40-42.

[2]岳仁超，孫建東.新型配電網(wǎng)故障指示器的設(shè)計(jì)[J].電子器件，2015（04）：845-848.

[3]陳煦斌.新型配網(wǎng)故障指示器研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2014.

[4]葛耀中.繼電保護(hù)技術(shù)的新進(jìn)展[J].繼電器.

作者簡(jiǎn)介：王帥（1990-），男，碩士研究生，研究方向：配網(wǎng)自動(dòng)化。