基于智能電網(wǎng)的10?kV配電線路故障處理方案

呂培恭

[摘? ? 要]智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢越來越明顯，配電線路的自動化建設(shè)取得理想成效，也助力配電線路故障的高效排查與處理。其中10 kV配電線路是電力系統(tǒng)的主要構(gòu)成，其分布廣，占比高，對電網(wǎng)穩(wěn)定運行的影響明顯。智能電網(wǎng)發(fā)展的時代背景下，關(guān)于10 kV配電線路故障處理研究也取得新進展，本文主要就10 kV配電線路故障處理進行探討，基于智能電網(wǎng)的視角明確10 kV配電線路故障處理思路和方案，加強配電線路運維管理指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞]智能電網(wǎng);10 kV;配電線路;故障;處理

[中圖分類號]TM726.3 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）11–0–03

[Abstract]The development trend of smart grid is becoming more and more obvious， and the automation construction of distribution lines has achieved ideal results， which also helps the efficient troubleshooting and treatment of distribution line faults. Among them， 10 kV distribution line is the main component of the power system， which is widely distributed and accounts for a high proportion， and has a significant impact on the stable operation of the power grid. Under the background of the development of smart grid， new progress has been made in the research on fault treatment of 10 kV distribution line. This paper mainly discusses the fault treatment of 10 kV distribution line. Based on the perspective of smart grid， the idea and scheme of fault treatment of 10 kV distribution line are clarified， and the guidance of operation and maintenance management of distribution line is strengthened.

[Keywords]smart grid; 10 kV; distribution line; fault; treatment

1 10 kV配電線路概述

10 kV配線體系屬于典型的中壓網(wǎng)絡(luò)，主要負責(zé)電力系統(tǒng)中高壓與低壓負荷的承載工作，也扮演著電力系統(tǒng)與電力用戶“接線員”的角色，其運行中一旦出現(xiàn)問題且解決不及時不到位，會影響整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，影響電網(wǎng)整體性能的發(fā)揮。10 kV配電線路具有連接點多、覆蓋區(qū)域廣、線路設(shè)計復(fù)雜、受外部因素干擾明顯等特點，這些既存問題使得其運維管理難度較大。而隨著電力需求的激增，電力系統(tǒng)運載壓力增大，10 kV配電線路的運維管理必須落到實處，其中較為核心的是常見故障的分析應(yīng)對[1]。伴隨著電力改革的深入，電網(wǎng)智能化建設(shè)趨向越來越明顯，電子技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等帶來的配電線路自動化建設(shè)更為深入，智能電網(wǎng)建設(shè)實現(xiàn)了10 kV配電線路在離線數(shù)據(jù)、在線數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、地理圖形等資料的整合應(yīng)用，使得配電網(wǎng)運行更穩(wěn)定更可靠。這也引出了智能電網(wǎng)建設(shè)視角下10 kV配電線路故障處理優(yōu)化探討的思考。

2 10 kV配電線路運行常見故障

2.1 線路接地故障

線路接地故障是10 kV配電線路的常見故障，其對供電線路運行穩(wěn)定性的負面影響十分明顯。導(dǎo)致10 kV配電線路接地故障的主要成因集中在人為影響、線路自身質(zhì)量、電容分散或者突變這三個方面。人為影響方面，往往是對應(yīng)線路布線連接錯誤，或者接地線路檢測中有所疏漏。線路自身質(zhì)量方面，10 kV配電線路具有明顯的消耗性，在供電系統(tǒng)運行中會出現(xiàn)線路不同程度的疲勞性損傷，也對應(yīng)線路老化等問題，如果供電系統(tǒng)運行維護中該類問題關(guān)注不到位，埋下接地故障的隱患。配電網(wǎng)絡(luò)運行中電容分散或者電容突變的情況也會導(dǎo)致接地故障，電容分散或者突變使得供電系統(tǒng)線路電流值出現(xiàn)不同程度的振蕩現(xiàn)象，振蕩電流無法實時匹配電力，引發(fā)接地故障。

2.2 電流過流跳閘故障

電流過流跳閘故障也是常見故障之一，其在10 kV配電線路中表現(xiàn)為瞬時電流的增大，激發(fā)跳閘機制，引發(fā)跳閘故障。隨著配電線路的自動化建設(shè)，跳閘的電路保護機制也有所完善，但跳閘故障依然存在。一旦發(fā)生跳閘故障，往往對應(yīng)大面積的停電。深入分析10 kV配電線路過流跳閘的原因[2]如下：①供電線路供電導(dǎo)線偏細使得其處于超負載運行狀態(tài)，引發(fā)供電線路導(dǎo)線的異常發(fā)熱，如果供電線路老化程度高，在持續(xù)異常發(fā)熱的情況下會引發(fā)起電打火事故，甚至出現(xiàn)線路起火、保險絲熔斷等系列問題。②因為供電線路電流保護值設(shè)定偏保守，供電線路實際運行中當(dāng)遇到瞬時電流激增的情況，對應(yīng)的供電線路負荷短時增加，電流過大觸發(fā)保護機制，引發(fā)跳閘故障。

2.3 電路短路故障

除了上述提到的兩大故障外，在10 kV配電線路運行中也應(yīng)重點關(guān)注電路短路故障，其出現(xiàn)的頻率也較高。導(dǎo)致電路短路故障的成因較為復(fù)雜，當(dāng)前研究認為主要集中在三個方面。①外部干擾因素的作用，配電線路多暴露在空氣中，人類活動如建筑施工、農(nóng)田作業(yè)等會對其造成不同程度的破壞，常見如電線桿的損傷、配電線路的破損等。一些極端天氣如大風(fēng)天氣、雷雨天氣等也會影響配電線路的正常運行，甚至引發(fā)直接性損傷，出現(xiàn)短路故障。②極端天氣條件下使得狂風(fēng)、雷電等直接作用于配電線路之上，引發(fā)短路故障。③鳥類等活動也會破壞配電線路，干擾供電系統(tǒng)，引發(fā)不同程度的短路故障。

3 10 kV配電線路故障的有效處理方案

3.1 做好配電線路的優(yōu)化設(shè)計工作

重視10 kV配電線路的優(yōu)化設(shè)計，在故障分析與處理中吸取經(jīng)驗，以歷史故障資料指導(dǎo)10 kV配電線路設(shè)計，確保其初始設(shè)計環(huán)節(jié)的合理性，從源頭上做好線路故障的預(yù)防。在10 kV配電線路設(shè)計中應(yīng)避開地形復(fù)雜的地區(qū)，在設(shè)計城市周邊配電線路時也應(yīng)加強對線路附近建筑設(shè)備、人為活動等要素的綜合考慮，最大限度減少外界干擾。在配電線路設(shè)計中應(yīng)合理設(shè)定開關(guān)設(shè)備的安全值，避免或者減少過流跳閘故障。

3.2 重視電力設(shè)施和多雷區(qū)線路的保護

為減少人為因素對10 kV配電線路運行的干擾，要加強對電力設(shè)施的保護，以普法宣傳與日常教育提升群眾對電力設(shè)施保護的自覺性。在容易受人為要素影響的電力設(shè)備上張貼保護標(biāo)志，或者在電力設(shè)施上設(shè)置反光物對夜間人員作業(yè)進行警示，減少其對配電線路等電力設(shè)施的損壞幾率。重視對配電線路等電力設(shè)施的日常檢查[3]，及時清理影響配電線路的各種障礙。做好多雷區(qū)配電線路的保護工作，加大配電線路管理投入，安裝避雷設(shè)備，定期復(fù)查避雷器，確保其性能持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮，排查故障?；陔娋W(wǎng)智能化建設(shè)，也應(yīng)著手防雷新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，可以著手增強配電線路的防雷水平、增強絕緣子的耐雷能力、定期檢查接地網(wǎng)接地電阻等。鑒于大風(fēng)、雷雨等天氣對配電線路的不良影響，也要時刻關(guān)注天氣變化，制定應(yīng)急預(yù)案，提前部署，提高配電線路的防雷能力，減少線路故障。

3.3 推行智能化運維管理技術(shù)

智能電網(wǎng)建設(shè)的大背景下，要想做好10 kV配電線路常見故障的應(yīng)對處理，必須推行智能化運維管理技術(shù)，以提升10 kV配電線路運行維護與管理實效。當(dāng)前配電線路密度增加，必須發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢進行配電線路的改造，完成信息的升級，走配電線路運維管理的智能化、信息化之路。在實際的運維管理中，發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、無線傳輸技術(shù)等信息技術(shù)優(yōu)勢，分模塊分步驟地進行配電線路的精細化管理。如針對各個地區(qū)的用電量差異，合理規(guī)避電量忽然增大的風(fēng)險，以數(shù)據(jù)為指導(dǎo)提前預(yù)防部署。再如對線路進行分區(qū)域處理，重點排查容易發(fā)生危險地方的線路，及時發(fā)現(xiàn)異常，及時高效處理。再如防雷裝置對應(yīng)單獨的管理系統(tǒng)，無論是巡視還是檢修都較為獨立。以數(shù)據(jù)和線路的分開智能化管理，實現(xiàn)10 kV配電線路故障問題解決的“對癥下藥”。

3.4 走一體化與精細化管理之路

10 kV配電線路故障應(yīng)對與處理中也應(yīng)走一體化與精細化管理之路。傳統(tǒng)的配電線路管理模式較為陳舊且低效，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)運行的新要求。需要積極建立新型的管理模式，走一體化與精細化管理之路，明確月度、季度、年度檢修計劃，以自動化技術(shù)進行10 kV配電線路運行狀態(tài)的監(jiān)控，基于管理狀況和運行需求，實時調(diào)整優(yōu)化管理方案、檢修方案等，針對較為常見的線路短路故障、單相接地故障等有詳細的數(shù)據(jù)記錄，且做到故障的分類處理，由管理系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)管，配合管理人員的綜合分析，融入專家指導(dǎo)[4]，做好10 kV配電線路各種線路故障問題的積極應(yīng)對，也規(guī)避傳統(tǒng)管理模式所對應(yīng)的配電線路運行的高風(fēng)險。以數(shù)據(jù)的整合與更新，管理系統(tǒng)的創(chuàng)新優(yōu)化，最大限度消除配電線路運行中的不安全因素，奠定電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。

3.5 故障的高效檢測與排查

一旦配電線路出現(xiàn)故障，必須緊急排查故障范圍，確定故障點，制定行之有效的故障解決方案，消除故障的不良影響。智能電網(wǎng)建設(shè)也帶來配電線路故障的高效檢測與排查新體驗。首先要判定故障性質(zhì)，工作人員到達出事點，做好故障性質(zhì)的判定，為后續(xù)故障排查奠定基礎(chǔ)。接著進行故障位置的搜查與明確。在出現(xiàn)故障后，維修人員可以先基于施工圖紙進行配電線路運行情況的大致分析，明確故障點的大致方位和范圍，以短路故障為例，在明確故障范圍后應(yīng)對點與電源間的范圍進行全方位的排查，以減少薄弱環(huán)節(jié)損傷后的二次傷害。要選擇合適的儀器進行故障排查分析，如用兆歐表排查10 kV線路的三廂版絕緣電阻，通過數(shù)值比對，判斷分析故障情況。還應(yīng)善于使用高科技儀器進行故障的快速排查，如故障指示器可以用來排查電流流通不暢導(dǎo)致的配電線路故障，快速鎖定故障范圍;再如故障定位儀的使用可以以不同聲音代表不同的故障種類，完成閃絡(luò)故障、接地故障、短路故障的區(qū)分，縮短故障排查時間;再如惡劣天氣下，直流試送儀的故障排查優(yōu)勢明顯，能迅速排查故障點位置，確定是否存在送電異常的情況。

4 智能電網(wǎng)視域下的10 kV配電線路故障保障技術(shù)

4.1 自動控制計量技術(shù)

在10 kV配電線路故障處理中也應(yīng)發(fā)揮自動控制計量技術(shù)優(yōu)勢，主要基于其在線智能監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)負荷、運行電量等數(shù)據(jù)信息的實時檢測。依托配電網(wǎng)建設(shè)中的調(diào)控一體化智能技術(shù)，實現(xiàn)配電線路調(diào)度和監(jiān)控兩大環(huán)節(jié)的一體聯(lián)動，讓10 kV配電線路的運行、維護及檢修更到位，提升配電網(wǎng)的整體運行及管理水平。其監(jiān)督實效的發(fā)揮，實現(xiàn)配電線路等在內(nèi)的配電網(wǎng)設(shè)備運行、建設(shè)及檢修情況的全面獲取，以配電網(wǎng)的大運行和大檢修讓10 kV配電線路故障排查更富實效。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用

作為新興的以RFID技術(shù)、無線傳感技術(shù)和定位技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，其在10 kV配電系統(tǒng)中扮演著“終端用戶設(shè)備感知末梢”的角色，保證10 kV配電線路的性能穩(wěn)定發(fā)揮，提高智能配電系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與自動控制計量技術(shù)相融合，讓配電網(wǎng)運維管理人員能及時獲知10 kV配電線路的運行狀態(tài)，實現(xiàn)故障分析與排查實效的提升，也帶來電力用戶、電力系統(tǒng)的智能化管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用也可以通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)下電能質(zhì)量的檢測，完成配電線路、電力設(shè)施的智能保護與控制。

4.3 智能信息處理技術(shù)

隨著人工智能技術(shù)研發(fā)的深入，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更為成熟與綜合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、進化算法技術(shù)、模糊理論技術(shù)等智能化信息處理技術(shù)帶來電網(wǎng)的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)的有效采集。在10 kV配電系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在線收集與自動化整理分析，實現(xiàn)了配電線路潛在故障隱患的事先預(yù)測與評估，也以配電線路運行監(jiān)測指導(dǎo)電力企業(yè)營銷策略的調(diào)整，使得電力企業(yè)獲得更理想的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

10 kV配電線路對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著直接影響，而其也受多種因素影響容易出現(xiàn)各種故障問題，需要引起足夠的關(guān)注與重視?；谥悄茈娋W(wǎng)建設(shè)的大趨勢，10 kV配電線路的故障處理也帶有智能化、自動化的特征。而在智能技術(shù)、系統(tǒng)的運用之外，依然需要加強配電線路運維及檢修人員的技能培訓(xùn)，做好故障處理經(jīng)驗的積累，多管齊下，多措并舉，提升10 kV配電線路運行的穩(wěn)定性。

參考文獻

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