農網配電線路故障定位和隔離系統的研究與應用

摘 要：針對農網配電線路的特點，對農網配電線路分段和聯絡，配網線路的分支首端、客戶分界處裝設智能開關設備和故障指示器，實現故障隔離、供電恢復、故障指示，同時利用APN無線網絡建成通訊系統和建設后臺監控系統，實現一種經濟適用的農網配電線路故障定位和隔離系統的應用，提高農電供電可靠性和管理水平。

關鍵詞：農網線路；智能開關；故障指示器；在線監測

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A

一、現狀分析

農網配電線路主要有以下現狀：

1）農網配電線路無故障定位和隔離系統，故障區域查找困難；

2）農網配電線路供電半徑大、分支多，建立有線通訊通道成本高；

3）農網配電線路多處于無監視狀態，線路的運行數據不明確，影響電力生產運行；

4）系統無報警信息及時通知運行維護及相關人員，不能實時掌握故障信息；

5）隨著新農村建設，農村電器設備增多，對供電可靠性、安全性要求提高；

以鄭州供電公司某縣農網配電線路為例，轄區內共有6-10千伏線路213條，其中公用線路135條，線路全長1876.08千米。公用線路中單幅射線路119條，占88.15%，手拉手線路16條，占11.85%。2011年共發生異常故障208條次，其中接地61條次，短路故障147條次。2011年發生的異常故障208條次中，同一條線路發生2次以上故障的有35條，其中同一條線路中發生故障最多的達7次。

在這208次異常中，均造成變電站保護動作，整個線路停止運行進行故障查找，并且多數農網線路供電半徑大、分支多，無分段開關和分支開關，無故障定位和隔離設備，因此造成故障查找難、查找時間長，影響用戶用電，造成售電損失，影響供電公司的效益及社會聲譽。

二、系統方案的選擇

隨著堅強智能電網建設的推進和發展，隨著電子技術、計算機軟硬件技術和通信技術的發展，隨著智能化的農網自動化關鍵技術的研究突破和工程應用，農網配電自動化也出現了很多種模式，目前農網配電自動化主要有：配電網故障指示系統、配電網信息系統、無主站饋線自動化系統、基于主站的配電自動化系統和一體化縣調/配電綜合自動化系統五種典型模式。

針對農網線路線路長，分支多的特點，依據國家電網公司《農網自動化及通信系統建設技術指導意見（試行）》，以提高10kV線路供電可靠性為目標，更應注重投入產出，根據負荷密集程度、負荷重要性、經濟發達程度、發展趨勢、售電收入等，對于不同的地區在不同發展階段，應科學地選擇恰當的模式。做出一種經濟實用的農網智能化建設模式。

結合配網自動化的設計思想，使用配電網故障指示系統和無主站饋線自動化系統結合的方式，結合主站系統進行監控。實現一種經濟實用的農網配電線路故障定位和隔離系統的應用。

三、系統方案的設計和應用

1單輻射網絡結構

樹形放射狀網絡結構的線路，如果整條線只有變電站出線有開關，可以看到該網絡結構的任一點出線故障都會引起變電站出線開關跳閘，引起整條線路停電，而且故障點需要在整條線上查找，查找故障點困難。

2環網網絡結構：

環網供電線路，可以實現線路的雙電源切換供電，大大提高了線路供電的可靠性，但是也是一點故障，全線停電，故障點難以查找。

現根據線路的狀況，試行分段，環網供電線路根據分段數量和分段點的位置確定聯絡位置。對于聯絡開關進行重合閘，實現供電恢復。對主要分支線路加裝智能開關設備，減小故障點對整條線路的影響，在分支線路上加裝具有通訊功能的故障指示器，便于查找故障點。智能開關設備和故障指示器都具有通訊功能，能夠通過APN專網上傳給監控后臺

四、故障定位和隔離系統原理

根據農網智能化建設中的實際情況，變電站速斷時間定值應整定為0.7s-1s來使用時間級差實現保護功能。智能開關設備可以實現故障的隔離和供電恢復，故障指示器可以實現故障點的定位，并把故障上傳監控系統，同時實現短信告警。下面描述智能開關的隔離和供電恢復原理。

1單輻射線路時間級差隔離故障原理

單輻射線路時間級差如圖一所示，以4、5區間發生故障說明

（1）4，5之間線路發生故障，1DL、5DL同時感受到故障電流，由于5DL時間設置為0.35S、1DL時間定值為0.5S，所以5DL斷路器跳閘，隔離故障區域。

（2）智能開關設備把故障信息發送給主站監控系統，主站監控系統進行告警，并發送短信通知相關人員。

2環網線路時間級保護和聯絡開關的供電恢復原理

下圖二是一手拉手環網。共配置5臺柱上智能開關，圖中CB1、CB2為變電站出線開關配有的保護裝置。S1、S2、S3、S4、S5為柱上智能開關（其中S1、S2、S3、S4、S5為分段開關，S3為聯絡開關。

下面通過L2段發生永久故障來說明從故障產生到故障隔離以及非故障區域供電恢復的過程。

（1）當L2段發生永故障：S1分斷開關保護跳閘；S2兩側失壓，開始計時；S3聯絡開關單側失壓開始計時。

（2）S2兩側失壓延時到，S2失壓分閘。S3聯絡開關單側失壓延時到，S3合閘。

（3）S2單側有壓延時合閘，但合在故障上加速跳閘并閉鎖合閘。如此完成了L2故障段的隔離和非故障段的供電恢復。

（4）智能開關設備把故障信息發送給主站監控系統，主站監控系統進行告警，和發送短信通知相關人員。

結語

農網主要是長線路，負荷分散，故障率高，影響面大。解決了饋線的故障隔離和非故障區段的供電恢復，提出了并實施了智能分段開關、智能分支開關和故障指示器一同構建農網饋線自動化的系統解決方案，經濟、實用；采用廉價的移動網絡和小型化的監控平臺，實現線路故障狀態的監測，故障告警；很經濟地實現了電網運行狀態的可視和可控，提升了農網的運行管理水平。目前系統已經試點運行，具有廣闊的推廣前景。

參考文獻

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