10?kV配電線路狀態在線監測技術

詹磊　胡凡君

摘 要：運行穩定的配電線路對于保證電網的安全性具有重要意義，而在線監測技術可以為配電線路的穩定運行提供必要的技術保障。目前，10 kV配電線路的在線監測技術系統主要包括一遙架空的故障定位系統和二遙電纜的在線監測系統，通過兩種系統的配合運轉，確保在線檢測功能的實現。在10 kV配電線路的在線監測技術系統中，引入了信號源注入法、自適應法、兩點測溫法等較為先進的監測原理，使得配網運行的可靠性大大提高。

關鍵詞：10 kV配電線路狀態 在線監測 兩點測溫技術 技術創新

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0073-02

目前，在電力用戶和變電站之間，主要依靠10 kV的配電線路作為連接，運行穩定的配電線路對于保證電網的安全性具有重要意義。而在線監測技術可以為配電線路良好的性能提供必要的技術保障。該文將結合我國麗江城區10 kV配電線路自動化系統建設情況，對在線監測技術系統的工作原理和檢測方法進行分析，對在線監測技術系統的創新機制進行探討，希望為電力系統的穩定運行提供借鑒。

1 工程概述

麗江城區的配網項目的在線監測系統，主要包括兩個方面，分別是一遙架空故障定位系統和二遙電纜在線監測系統。通過對兩種系統的有效結合，從而實現配網項目中對10 kV配電線路的在線監測，對線路運行中出現的相間短路、單相接地進行精確定位，對負荷實時采集以及形成良好的線路溫度預警機制。麗江城區由于建設的年代比較久遠，整體配網設施相對來說基礎不夠牢固，經常出現電力線路故障，在出現故障后，由于技術相對落后導致故障的查找和線路恢復供電開展緩慢，從而嚴重影響了企業和居民的生產生活質量。針對這一情況，當地電力部門決定采用在線監測技術對城區配網進行簡易型配網的自動化監測。該方案的應用技術基礎主要包括GSM的通信體技術、故障指示器技術等。通過這些技術的運用從而對相間短路與接地故障進行準確地定位，對配網中線路的溫度和負荷進行在線監測。當故障發生的時候，故障定位系統發揮作用，通過GSM通信傳輸到配網的主系統中，主系統在接收相關信息后，根據配網項目線路圖對故障發生地點進行精確定位。然后，主站系統將故障信息通過短信方式發送給線路運維人員。維修人員在接到相關消息后，迅速趕到故障地點，排除故障，保證電力系統的正常運行，同時主站系統具備界面推圖功能，將故障線路推送至界面首頁；主站系統主界面實時顯示線路負荷、溫度等遙測信息。

2 在線監測技術系統概述

10 kV配電線路的在線監測技術系統主要由兩部分組成，分別是一遙架空的故障定位系統和二遙電纜的在線監測系統。通過兩個系統的有機結合，確保在線監測技術的準確性和及時性。

2.1 一遙架空故障定位系統概述及工作機理

目前，一遙架空的故障定位系統在國家電網、南方電網的10 kV配網線路應用比較廣泛，其技術基礎為故障指示器技術。當故障發生的時候，系統迅速地對故障點進行定位，從而減少技術人員對故障的排查時間，減少處理故障的時間。架空一遙故障定位系統包括故障指示器、配套通信終端、主站系統以及輔助檢測接地故障的信號源裝置。相對來說，架空一遙故障定位系統經濟成本較低，安裝簡單，可帶電安裝、不需改造一次設備，基本免維護，具有很強的適應性和兼容性。

架空一遙故障定位系統故障原理：當發生故障的時候，故障信息會傳遞到通信終端，通信終端在接到故障信息后，通過GSM傳遞信息給主站系統。主站系統對接收到的信息進行分析，采用的分析方法為拓撲計算法，通過和城市實時地理信息系統配合，經過計算得出故障的具體信息，包括故障產生的地點，故障報警的溫度和電路負荷狀況等。系統將這些信息編輯成短信的形式發送到維修管理人員的手機，維修管理在接到信息后及時快速地對故障進行處理，從而保證電力系統的良好運轉[2]。

2.2 二遙電纜在線監測系統概述及工作原理

故障指示器為二遙電纜在線監測系統的基礎。故障指示器安裝于環網柜等進出線路中，當發生故障的時候，采用光纖技術實現較短距離的信息傳遞。配套通信終端通過GPRS通信方式將故障信息發送至主站系統，定位故障信息，同時和SCADA/GIS平臺進行連接，從而實現自動定位故障的功能。

二遙電纜在線監測系統相對于一遙架空故障定位系統來說，應用的技術更復雜，監測的對象主要是電纜系統。二遙電纜在線監測系統具體應用的技術包括：故障檢查技術、溫度感應測試技術、GPRS通信技術以及計算機技術等。通過二遙電纜在線監測系統可以有效對負荷電流的情況和電纜溫度的高低進行監測，同時還可以對電纜系統中的開關、接地刀閘等進行相關檢測。電纜二遙在線監測系統中故障指示器主要分為兩類，分別對短路情況和接地情況進行故障指示。電纜線路發生相間短路或單相接地故障時，故障指示器動作，同時將故障信息借助配套通信終端，經過光纖的傳輸至主站系統。后臺系統進行拓撲計算，計算后同樣將所有二遙信息以短信的方式傳遞給維護人員。

3 在線監測技術系統的檢測方法

3.1 接地故障檢測分析

按照主動性來分，單相接地故障檢測的方法可以分為主動檢測方法和被動檢測方法。其中被動檢測方法包括5次諧波法、電容電流檢測法以及首半波檢測法，被動檢測法通過對故障發生前后相關參數進行比較來傳遞故障信息。主動檢測法則主要指的是信號注入法。在麗江城區配網項目中采用該方法。當發生接地故障時，安裝在變電站母線或某條出現的信號源會向故障線路故障相中主動注入一個特殊電流編碼信號，通過母線線路電流信號在配電線路中流過，當流經故障指示器的時候，故障指示器翻拍動作，從而實現了接地故障的檢測。主動檢測法和被動檢測法相比，檢測的結果更加準確[3]。這是因為在采用被動檢測法的配電線路中，當接地故障發生的時候，接地故障電流一般比較小，并且在電流傳輸過程中容易被電磁感干擾，從而導致信號失真，在一定程度上不能保證故障信號的可靠性。同時，被動檢測方式中，通常要針對單相接地故障在故障指示器中設置動作定值。如果故障指示器動作值大于定值，就認為是單項接地故障，如果不大于則認為是別的原因引發的故障。在設定動作定值的時候，技術人員要充分考慮配電線路的實際情況，考慮主系統的拓撲結構計算法以及運行方式的變化，通過綜合考慮設定單項接地的動作定值。

3.2 短路故障檢測分析

公式（1）中，△IF為電流產生變化的數值，Inset為內部缺省值。在實際工作中，由于短路故障指示器的型號不同，使用的外部環境也不同，會有一定的差異?！鱐為短路故障從產生到結束的時間，T1、T2表示的同樣為內部缺省值，和配電線路的自動保護以及開關等功能關系較大，具體來說，T1為故障發生后，被清除的最短時間，T2為故障發生后，被清除所用最大的時間。IH和UH分別為發生故障后電流和電壓的具體數值。根據公式可知，如果發生短路故障的時候，在配電線路上會產生一個正的突變，突變值和設定值相比較大，同時在接下來較短的時間內配電線路中的電壓和電流值變為0，此時可以判定線路中所發生的故障為短路故障，產生的電流為故障電流。故障電流只與短路時電流的分量關系較大，線路正常時產生的電流和其沒有直接關系。通過這種方法進行的短路故障檢測，可以有效提高判斷的準確率，減少誤判的發生。

3.3 溫度監測分析

在麗江配網項目中，當發生故障時，為了能更準確地測量配電線路的溫度，采用了兩點測溫法。和傳統方法不同，兩點測溫法通過兩個溫度傳感器來進行溫度檢測，一個溫度傳感器主要檢測電纜頭的螺栓的溫度，另一個則主要檢測熱縮管的溫度情況[4]。在電路的運行過程中，當負荷電流增加的時候，電纜接頭的溫度也會產生對應地變化，將電纜接頭的溫度和熱縮管的溫度進行比較，如果溫度差超過預定的范圍，則可以判斷出線路中的溫度發生了異常變化，從而實現溫度報警。

4 10 kV配電線路在線監測技術創新機制

10 kV配電線路在線監測技術系統和傳統的配電線路檢測系統相比，具有一定的技術創新，這一點在麗江城區配電項目中就有所體現。首先，在接地故障檢測方面，采用了信號源注入法，這種方法屬于主動檢測法，是一種較先進的檢測方法，檢測的準確率大大提高。其次，在判斷短路故障的時候，主要采用自適應法，這種方法可以滿足10 kV配電線路的使用要求，減少故障誤判情況的發生。最后，兩點測溫法可以有效判斷溫度變化的異常情況，更利于溫度報警。

5 結語

10 kV配電線路在線監測技術對于電力系統的正常運行具有重要意義。目前，10 kV配電線路的在線監測技術系統主要包括一遙架空的故障定位系統和二遙電纜的在線監測系統，通過兩種系統的配合運轉，確保在線檢測功能的實現。其中，單相接地檢測，采用信號源注入法；短路接地檢測，采用自適應法；溫度監測，采用兩點測溫法，消除電纜線路存在的安全隱患。該系統在麗江城區配網線路中投入使用，大大提高了供電可靠性，也為今后麗江配網自動化的建設提供可行的技術保障，拓寬了建設思路。

參考文獻

[1] 朱增鋒.10 kV配電線路狀態檢測與檢修技術探討[J].科技創業家，2012（12）：23-24，26.

[2] 楊達偉.10 kV配電線路檢修及危險點預控分析[J].機電信息，2013（33）：143，145.

[3] 郭建文.10 kV配電網存在的問題及線路安全運行的管理方法[J].中國電業：技術版，2013（1）：67-69.

[4] 王少軍.論10 kV配電線路檢修及危險點預控[J].通訊世界，2014（8）：33-34.