農網故障定位與隔離系統應用研究

譚守國

（國網四川省電力公司巴中供電公司，四川 巴中 636600）

以四川巴州供電公司的農網配電線路為例，在其轄區內共有10千伏線路212條，包括公用線路134條，線路總長1875.12千米，在公用線路中，其中單幅射線路共有118條，占到了88.10%，手拉手線路共有15條，占11.85%。2011年配電線路共發生異常故障205條次，故障中接地60條次，短路故障達146條次。2012年發生的異常故障共有205條，在同一條供電線路上，發生2次以上故障共有34條，是發生故障最多的線路。

在這205次的電路故障情況中，均導致變電站的保護工作停滯，整條線路停止運作用以查探線路的故障狀況，絕大多數的農網配電線路供電半徑大、分支又多、沒有分支和分段式開關，缺乏故障定位以及相應的隔離設備。在運行過程中發生故障時，難以及時查找定位，花費的時間比較多，且影響了大部分用戶的正常用電，造成供電企業的售電損失，對于供電企業的社會效益極為不利。因此，必須適時推行農網的故障定位以及隔離系統運用實現經濟化運行，提高農網的配電線路供電安全性和可靠性，提高農網線路的管理水平。

一、農網的運行現狀分析

（一）農網的配電線路缺少故障定位系統和隔離系統，查找故障比較困難。

（二）農網配電線路供電區域較大，分支較多，有線通訊通道的建立將需要較高的成本投入

由于四川巴州山區面積較大，農網配電線路分布區域非常大，分支較多，如果要建立有線通訊通道將需要很高的成本投入。

（三）農電配電線路的運行不在監控之下

現在，許多農網配電線路在運行過程中，大多處于不被監控的狀態，工作人員不能完全掌握配電線路的運行數據，這樣在運行線路出現故障后，將會花費很多時間用于故障定位，勢必會嚴重影響配電線路的正常運行。以四川巴州供電公司的農網配電線路為例，由于巴州區山區分布面積較大，線路運行過程中多處于不被監控的狀態，一旦出現故障，工作人員將會耗費很多時間查找故障，農村電網系統的恢復運行受到嚴重影響。

（四）農網配電線路的報警系統落后

由于農網配電線路的報警設備比較落后，甚至是缺少報警系統，這樣在故障出現后，工作人員不能及時掌握故障的信息，也就無法在第一時間進行線路的搶修，嚴重影響客戶的正常用電。在巴州供電公司以前的農網供電線路中，就缺少報警系統，出現故障后，工作人員有時甚至要在幾天后才知道農網供電線路出現故障，再加上查找和搶修時間，線路的正常運行受到很大限制。

二、農網故障定位與隔離系統應用

（一）電力系統的優化設計

隨著我國智能電網系統的進步和發展，以及電子科學技術。計算機網絡技術和通訊技術的飛速發展，農網配電線路的智能化自動技術逐漸被開發和應用。根據國家電網公司的主要規范標準，將提高10千伏的線路供電可靠性為目標，結合不同區域內的發展狀況來科學合理的選擇適當的運作模式，將農網配電線路的智能化模式建立起來，促進故障定位與隔離系統的有效運作。按照配電網的智能化設立理念，使用配電線路的故障指示系統和無主站式饋線智能化系統相結合，并利用主站系統進行有效的監控，實現經濟又實惠的農網配電線路的運行故障定位以及隔離系統。

（二）系統設計方案的應用

1 單輻射網狀結構線路

對于樹形放射狀的配電線路來說，如果全部的線路只能在變電站的出線部位找到開關，能夠發現網狀結構上的任意一個點出現故障就會引發整條線路和變電站的出線開關的斷開和跳閘，導致整條配電線路上的用戶集體停電，而且故障點很難檢測出來，需要在一整條線路上進行查找，查找過程比較麻煩。

2 環狀網絡結構線路

對于環網配電線路來說，可以對配電線路的雙電源進行切換來供電，極大程度上保證了供電的安全可靠性，但是一旦發生故障，也會導致整條線路的癱瘓，使得用戶集體停電，且故障發生地點也難以在短時間內檢測出來。

根據農網線路的分布狀況以及試運營分段，環網的配電線路分布會依據分段的數量、分段的地點以及位置來確定信號發射點。對聯合開關設置重合閘，及時恢復供電。將主要的分支配電線路配置智能開關，降低一個故障點的發生對整個配電線路的影響。在具體的分支線路裝置具有通訊能力的故障指示設備，以便在故障發生時能夠第一時間找到故障地點。智能開關和指示器都配備有通訊功能，能夠通過網絡信號傳輸到后臺監控設備中。

三、農網故障定位與隔離系統的原理

依據農網配電線路的智能化運行的實際狀況，變電站的速斷時間應該規定在0.7到1秒的時間值之內，并使用相應的時間極差來保證安全運行。智能化的開關設備能夠保證將故障點進行隔離，快速實現恢復供電。故障智能化指示器能夠準確定位故障點，并把故障發生的地點、位置等上傳到后臺的監控系統中，及時發布預警信號。

（一）故障定位以及隔離系統的設計方案

故障定位系統主要以網絡和數據庫技術為依靠，設計開發出適用于農村電網的故障定位綜合系統。故障的主要推理過程是：首先建立一套初始化的數據資料鏈接，在資料庫中輸入相關的故障資料信息以及咨詢問題。在配電網的綜合體系中，如果將投訴內容看做不精確的證據，往往會由相關的專家來進行精確推理，如果投訴信號能夠正常發布，既要開始進行分組化的投訴準備，在此過程中可以適當地調整信號的可信度，可以根據資料庫中已經存有的數據信號進行故障定位的相關推理，然后就能夠根據推理結果輸出數據，這項數據表明了配電線路發生故障的準確地點以及線路狀況。

（二）推理運行機制

農村電網在一般情況下都會使用開環式的運作機制，因此在實際的運用過程中，可以將農村的配電網按照一定標準劃分為若干部分根據電源點位置確定的樹狀結構。在故障推理系統的投訴階段上接收到投訴信息之后，首先系統可以進行自動分組，在同一個放射線路上的劃分為一組，證明該線路上可能會存在線路故障，需要進行進一步的推理。在沒有被故障投訴覆蓋的其它樹狀線路上就不需要專門進行故障推理。每一個分組中的故障推理程序都是按照該組在樹狀網絡系統中對應的專項用戶投訴節點和節點之間的聯系來確定的，需要根據各個節點之間的上下關系從下層的檢索器中網上搜尋，找到與投訴內容相對應的所有節點，并使用貝葉斯推理法進行推理。然后逐步推測出與發布的投訴內容相關的所有節點背后故障檢測數據，從最下層的網絡節點開始，重新逐步向上進行搜索，比較各個層面的各個節點線路故障檢測后驗率和它的閾值大小。如果遇到線路的多重故障問題，就需要對各個層次的故障投訴信息進行系統性分類，然后分別對每一層的故障投訴進行推理，逐漸找到線路故障發生的具體位置。

（三）故障定位以及隔離系統的實用方式

精確化的故障定位系統主要依賴于電網線路的正確選擇。經過實踐研究發現，低電流的選線技術已經逐漸純熟，正確選線的概率可以達到95%。因此，故障檢測的距離以及故障定位分析進行精確統計就能實現。行波法的主要工作原理是在波長和波速已知的環境下確定波段從線路的故障地點傳送到監測點所需的時間，再乘以相應的波速就能夠精確得到故障地點。C型的行波法計算法則是在開始端口經過測量注入對應的信號，記錄信號的注入時間，從故障地點返回的信號波頭到達終端所需要的時間是原有基礎的一半，這種時間差的檢測能夠有效進行距離計算。在施工現場進行使用時，要在離線情況下將每一路線的波形狀況記錄下來，主要是因為每一段都有不同的錄波頻率，雖然與總體的網絡拓撲環境相符合，當不可能保持絕對的平衡。在線路故障發生之后，根據記錄下的行波波形變化，確定有波形差異的波段就是故障發生的波段。這時，將故障波段上的開路與短路波形相減，并進行相應的過濾處理，就能得到兩個波形出現不同的凸點，找到改點對應的時刻，就能精確計算故障發生的距離。

結語

綜上所述，農網配電線路的運行離不開故障定位與隔離系統的配合。農網的線路一般都比較長，負荷量比較分散，發生故障的概率較高，影響面積也比較大。為了解決饋線線路的故障隔離和受到影響區域的供電正常運行，主要運用智能開關以及故障指示器的相互配合，共同解決了農網配電線路的自動化運營。經過實踐研究證明，此種方法經濟又實用。采用移動的網絡設備和監控平臺就能夠實現對故障線路的實時監控并進行故障預告，實現農網運行的經濟化、安全化和可靠化，具有廣闊的發展前景。

[1]楊濤，王健，鄭麗.農村電網故障定位系統的設計與實現[J].沈陽農業大學學報，2008（06）.