分析10 kV配電網(wǎng)中配電線路故障自動(dòng)定位與隔離技術(shù)

許志龍

分析10 kV配電網(wǎng)中配電線路故障自動(dòng)定位與隔離技術(shù)

許志龍

（國網(wǎng)福建省電力有限公司晉江市供電公司，福建 晉江 362200）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，各行各業(yè)在發(fā)展過程中也逐漸增加了對(duì)電能的需求。10 kV配電網(wǎng)中的配電線路是輸送電的主要途徑，在目前電力供應(yīng)緊張的形勢(shì)下，配電線路的安全問題不斷涌現(xiàn)，配電線路一旦出現(xiàn)故障就會(huì)降低供電的效率，降低配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。因此，要積極探索出有效的配電線路故障自動(dòng)定位與隔離技術(shù)，不斷消除配電線路中的故障，確保供電的可靠性和穩(wěn)定性。鑒于此，對(duì)10 kV配電網(wǎng)中配電線路故障自動(dòng)定位與隔離技術(shù)進(jìn)行了分析。

10 kV配電網(wǎng)；配電線路故障；自動(dòng)定位；隔離技術(shù)

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中國城鄉(xiāng)配電網(wǎng)所采用的結(jié)構(gòu)都是單輻射的樹狀結(jié)構(gòu)，對(duì)于一些架空線路，也會(huì)在城市郊區(qū)的10 kV配電網(wǎng)中出現(xiàn)，這兩種結(jié)構(gòu)在惡劣的情況下會(huì)發(fā)生短路故障，降低了電網(wǎng)供電的安全性和穩(wěn)定性。實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，線路故障自動(dòng)定位和隔離技術(shù)可以及時(shí)隔離故障點(diǎn)，對(duì)故障點(diǎn)的定位進(jìn)行及時(shí)確定，可縮短檢修人員的檢修時(shí)間，確保供電的可靠性。

1 10 kV配電網(wǎng)中配電線路故障自動(dòng)定位與隔離系統(tǒng)

1.1 故障自動(dòng)定位系統(tǒng)

10 kV配電網(wǎng)配電線路的故障定位主要對(duì)故障信息進(jìn)行全面檢測(cè)并采集，根據(jù)采集結(jié)果對(duì)發(fā)生故障的地理位置和饋線進(jìn)行全面判斷。

在當(dāng)前形勢(shì)下，故障點(diǎn)定位主要采用線路故障指示器和線路FTU兩種方法。線路故障指示器可以對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行分段定位，但是大部分都沒有自動(dòng)定位的操作功能，一旦配電線路發(fā)生故障后，就無法在第一時(shí)間完成自動(dòng)化的定位，需要相關(guān)的專業(yè)人員上前進(jìn)行排查和維修，耗費(fèi)了大量的人力、時(shí)間。而線路FTU具有自動(dòng)定位功能和隔離技術(shù)，但是該技術(shù)的投資成本相對(duì)于前者比較高，在一些偏遠(yuǎn)的山村無法大力推廣[1]。經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)，線路故障監(jiān)測(cè)技術(shù)包含故障指示器、GPRS通訊技術(shù)的特點(diǎn)，可以對(duì)配電線路的故障進(jìn)行迅速定位，找到準(zhǔn)確的故障點(diǎn)，而且應(yīng)用過程中的操作成本也非常低，值得推廣。

配電線路故障定位系統(tǒng)主要應(yīng)用在相間接地短路故障點(diǎn)和單相接地短路故障點(diǎn)的檢測(cè)中，在故障指示器中啟動(dòng)，顯示燈為紅色，而且還會(huì)發(fā)出無線調(diào)制編碼的信息，在線路上，信息會(huì)直接被IPU所接收，并根據(jù)實(shí)際情況制定完善的解調(diào)解碼進(jìn)行實(shí)施，之后綜合地址信息和編碼信息，將綜合內(nèi)容進(jìn)行發(fā)射。監(jiān)控中心中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，在接受IPU所發(fā)出的信息后同樣會(huì)制定完善的解調(diào)解碼并合理化的實(shí)施。解調(diào)工作結(jié)束之后，會(huì)將相關(guān)信息數(shù)據(jù)發(fā)送給通訊主站，再次實(shí)施解碼調(diào)試，調(diào)試后，控中心的計(jì)算機(jī)會(huì)接收到由104接口所傳送的信號(hào)，并利用計(jì)算機(jī)給予綜合性的處理，對(duì)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，判斷運(yùn)算的邏輯性等，并將故障通路定位在電子地圖中進(jìn)行標(biāo)記，利于檢修人員直接根據(jù)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行判斷、分析，用有效的方法進(jìn)行處理，極大提高檢修人員的工作效率。

1.2 故障自動(dòng)隔離技

采用故障自動(dòng)定位系統(tǒng)雖然可以對(duì)故障區(qū)段進(jìn)行快速、自動(dòng)定位，但無法將故障點(diǎn)進(jìn)行隔離，線路一旦發(fā)生故障后就會(huì)造成全段線路出現(xiàn)故障、停電的現(xiàn)象。目前，解決故障隔離點(diǎn)主要的方法是采用饋線自動(dòng)化開關(guān)。在實(shí)際工作的過程中，配電網(wǎng)一旦發(fā)生故障，可以將配電子系統(tǒng)嚴(yán)格按照電源干線的遠(yuǎn)近對(duì)故障進(jìn)行劃分，在故障區(qū)，將兩側(cè)的開關(guān)打開，隔離故障點(diǎn)，再由檢修人員對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)排查。在故障上游區(qū)，發(fā)生故障后，上溯到電源干線，將電源干線的斷路器進(jìn)行合閉，該區(qū)段就可以立即恢復(fù)供電[2]；在故障下游區(qū)，將電源干線的斷路器進(jìn)行合閉，由于該故障點(diǎn)的段路已經(jīng)被阻隔，所以無法及時(shí)恢復(fù)用電，這個(gè)時(shí)候可以通過利用聯(lián)絡(luò)開關(guān)，恢復(fù)供電。通過采用該種解決方法，可以有效隔離線路的故障點(diǎn)，由相關(guān)人員進(jìn)行及時(shí)檢修，在縮短故障處理時(shí)間的同時(shí)還可以提高檢修人員的工作效率。

2 工程實(shí)例分析

在2013年，某地區(qū)以地區(qū)10 kV線路的負(fù)荷密集程度和長度為依據(jù)，將饋線自動(dòng)化開關(guān)安裝在兩座變電站的四條線路上，且饋線自動(dòng)化開關(guān)具有隔離線路故障的特點(diǎn)。以10 kV變電站的兩條線路為研究對(duì)象，線路饋線自動(dòng)化如圖1所示。

圖1 某10 kV配電網(wǎng)配電線路饋線自動(dòng)化圖

線路饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分包括柱上真空負(fù)荷開關(guān)、電源變壓器、故障搜查器。線路一旦發(fā)生瞬時(shí)性故障，變電站的開關(guān)就會(huì)自動(dòng)跳閘，柱上真空負(fù)荷開關(guān)在檢測(cè)的過程中，如果發(fā)現(xiàn)線路沒有電，也會(huì)自動(dòng)分閘，數(shù)秒后變電站的開關(guān)就會(huì)自動(dòng)合閘；如果所檢測(cè)得到的線路有電，延遲數(shù)秒后就會(huì)自動(dòng)合閘。當(dāng)其中一段線路發(fā)生永久性故障，側(cè)開關(guān)和柱上真空負(fù)荷開關(guān)與瞬時(shí)性故障的動(dòng)作一致，當(dāng)跳閘 5 s后，會(huì)自動(dòng)合閘，對(duì)于正常段的柱上真空負(fù)荷開關(guān)，在檢測(cè)的過程中如果發(fā)現(xiàn)有電合閘，故障段會(huì)停止合閘，這樣就可以自動(dòng)隔離故障點(diǎn)。例如：在圖1中，以E點(diǎn)主線故障為例，G、F段為故障的上游區(qū)，D段為下游區(qū)，E點(diǎn)發(fā)生故障后，開關(guān)2呈合上狀態(tài)，G、F段就可以恢復(fù)；開關(guān)3合上，D段就可以直接恢復(fù)供電。對(duì)于配電網(wǎng)的故障類型，E點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)性短路故障，則B線的開關(guān)2就會(huì)跳閘，4、5、6號(hào)開關(guān)就會(huì)全部失壓、斷開。3號(hào)開關(guān)屬于聯(lián)合性開關(guān)，從失電到啟動(dòng)進(jìn)行計(jì)時(shí)，在5 s之后，開關(guān)2就會(huì)自動(dòng)閉合，失壓斷開的開關(guān)就會(huì)自動(dòng)延遲，延遲數(shù)秒之后會(huì)按照級(jí)別進(jìn)行關(guān)閉，3號(hào)開關(guān)會(huì)在特定的時(shí)間內(nèi)對(duì)兩側(cè)的電壓進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)行計(jì)時(shí)歸位，并且處于關(guān)合。E點(diǎn)發(fā)生永久性故障時(shí)，B線的開關(guān)2，4、5、6號(hào)開關(guān)、3號(hào)開關(guān)與E點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)性短路故障相同。5 s之后，開關(guān)2就會(huì)自動(dòng)閉合，6、5號(hào)開關(guān)延遲數(shù)秒后會(huì)進(jìn)行關(guān)閉，達(dá)到故障點(diǎn)之后，開關(guān)2會(huì)再次進(jìn)行跳閘，6號(hào)失壓、斷開，而且4、5號(hào)會(huì)因?yàn)槭щ姸鴶嚅_，并且還會(huì)自動(dòng)關(guān)閉電鎖，可以將故障點(diǎn)進(jìn)行有效的隔離，從而實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)定位，檢修人員可以直接對(duì)故障的線段進(jìn)行及時(shí)檢修，不僅縮短了檢修人員的檢修時(shí)間，而且也提高了檢修人員的工作效率。如果永久性的故障發(fā)生在G點(diǎn)，開關(guān)2在跳閘2次后，6號(hào)開關(guān)則斷開，3號(hào)開關(guān)處于自動(dòng)閉合狀態(tài)，4、5號(hào)開關(guān)就會(huì)按照各個(gè)層級(jí)進(jìn)行閉合，D、E、F段的線路就可以恢復(fù)正常供電。

在10 kV配網(wǎng)中，通過采用以上的故障自動(dòng)定位和隔離方案，很大程度上縮短了某地區(qū)10 kV配電網(wǎng)中對(duì)故障的查找時(shí)間，降低了檢修人員的工作負(fù)擔(dān)，而且還可以將線路故障后的停電范圍逐漸縮小，使非故障地區(qū)可以在同一個(gè)階段為人們正常供電，同時(shí)還可以確保供電的質(zhì)量，以此來更好提高電網(wǎng)運(yùn)行的效率[3]。該系統(tǒng)方案的自動(dòng)化水平雖然無法合理順應(yīng)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行的效率，但是該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡單，而且投資成本也非常低，運(yùn)行維護(hù)的要求也比較低，無論是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)還是偏遠(yuǎn)山區(qū)的10 kV配電網(wǎng)中都可以得到合理化應(yīng)用，并且還可以有效提高處理故障的速度，為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供高質(zhì)量的供電服務(wù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，在中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新時(shí)期，配電線路與人們的生產(chǎn)與生活息息相關(guān)，如果10 kV配電網(wǎng)中配電線路安全，不僅可以保證人們的日常工作和生活，還可以保障電力企業(yè)的正常運(yùn)行。對(duì)于配電線路故障的不斷出現(xiàn)，相關(guān)部門要對(duì)配電線路故障自動(dòng)定位與隔離技術(shù)進(jìn)行合理化的應(yīng)用，便于及時(shí)消除配電線路中的任何故障，確定故障的定位，以此來保障配電網(wǎng)供電的可靠性和安全性。

［1］郭翀.10 kV配電網(wǎng)中配電線路故障自動(dòng)定位與隔離技術(shù)應(yīng)用探究［J］.電工技術(shù)，2018（24）：105-106.

［2］葉文雄.10 kV配電網(wǎng)中配電線路故障自動(dòng)定位與隔離技術(shù)應(yīng)用探析［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（7）：25-26.

［3］張惠榮.10 kV配電網(wǎng)中配電線路故障自動(dòng)定位與隔離技術(shù)應(yīng)用探析［J］.黑龍江科技信息，2016（27）：56.

TM75

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.20.049

2095－6835（2019）20－0113－02

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕