故障自動定位系統在固原農村10kV配電網中的應用

靳小燕

故障自動定位系統在固原農村10kV配電網中的應用

靳小燕

固原農村10kV配電網主要以架空線路為主，分布在山區，采用單輻射方式供電。由于農村人口居住分散，線路錯綜復雜，在惡劣天氣時故障時有發生，故障查找費時費力，且效果不理想。為了快速準確地確定故障區域，減少故障停電檢修時間，固原供電公司結合實際，引進了一套配電線路故障自動定位系統，試點效果良好，現已大范圍推廣應用。

固原農村配電網主要以10kV架空線路為主，分布在山區，采用單輻射方式供電。轄區內共有農村10kV配電線路138條，分支線路眾多、分段開關數量有限。一二期農網改造時由于當時農村人口居住分散，負荷比較單一，觀念保守，規劃建設不到位，65%線路只在原走徑上進行了簡單低標準改造。在實際運行中，由于設備老化、外力破壞、風雨雷擊等各種原因導致的線路故障時有發生，影響用戶正常用電。當線路發生短路故障時，一般都是變電站出口斷路器跳閘，即便采用分級保護配置，也僅能在主干線上分開有限的幾段，分支線路大多數還采用跌落熔斷器，找到具體的故障點往往耗時耗力，特別受農村地區山大溝深地形和用戶分散居住影響，10kV線路嚴重超半徑，有的竟達30公里之長，分支線路錯綜復雜，往往也是故障多發線路，尤其是當故障發生在莊稼生長期或大風、雷雨、大雪等惡劣天氣下，或者夜間時候故障巡視查找難度將不斷加大，可以說是費時費力。這種落后的故障查找方式不可避免地導致線路長時間大面積停電，給企業和用戶帶來一定的經濟損失。

對此，2008年固原供電公司曾在西吉縣故障易發的城郊南山10kV 116線路、白崖變10kV線路上安裝單一故障指示器試點，當線路發生故障或異常，需要供電所人員全體出動進行逐分支對指示器巡視查找，但多次出現指示器誤動、拒動或指示模糊不清等原因延誤了故障點查找，未能有效發揮其作用而未被推廣使用。

近年來隨著國家西部扶持政策傾斜，農村經濟發展加快，綠色產業帶興起，畜牧養殖業、加工業進駐農村地區，用電負荷劇增，原有線路供電能力受限，大多數線路出現“卡脖子”情況。線路故障的頻率不斷升高，這與用戶對供電可靠性的高要求格格不入，如何縮短搶修時間、縮小故障停電范圍，尤其是盡可能縮短搶修時間中最不可控的故障查找時間成為配電網搶修人員的一道難題。固原供電公司一直致力于線路故障查找方面的研究，2011年與北京科銳配電自動化股份有限公司合作，結合固原實際，引進優化了一套配電線路故障自動定位查找系統。

故障定位系統工作原理

故障自動定位系統是基于故障指示器技術、GSM通信技術和GIS（地理信息系統）技術的一套自動高效的故障點檢測及定位系統，總體由主站（后臺）、信號源、故障指示器、通訊終端等裝置組成。采用無線通信技術，實現指示器、終端和主站間的通訊聯絡，能準確檢測發生短路和接地故障區段，并監測線路的運行情況。當故障指示器檢測到短路故障電流或特定信號電流流過，給出紅色翻牌顯示并帶有發光指示，同時發出一無線編碼信息。系統可以對現場故障信息進行收集、解析、拓撲、告警，在地理信息系統圖上顯示，并以短信形式向運行人員發送故障位置及時間，從而實現故障區域的自動定位。

故障定位系統安裝方法

圖1 系統組成示意圖

對于10kV架空線路，通訊終端一般安裝在10kV線路的分段或分支處，故障指示器則安裝在線路分支處的分支線上。一個通訊終端配套2組故障指示器（即一個通訊終端可以接收2個分支共計6個故障指示器發送過來的動作信息），信號源裝置安裝在變電站中性點、 母線或者10kV出線上，主站（后臺）一般安裝在縣公司配網管理部門。通訊終端與故障指示器間的距離一般不超過10M，無線或光電發射功能故障指示器的通信距離控制在20～30M，通訊終端采用太陽能電池板供電。

故障定位系統試點應用

2011年6月，固原供電公司根據配電網故障自動定位系統技術方案，首次結合涇源縣農網改造升級工程基本示范縣建設項目，在110kV涇源變的5條10kV配電線路上安裝故障自動定位系統進行試點，投資28萬元，安裝信號源1個，通信終端30個，配套故障指示器180個，主站（后臺系統）1個，并開通短信告知功能。2011年后半年110kV涇源變5條10kV線路共發生故障13次，故障自動定位系統準確定位13次，定位成功率100%。

2012年2月，我們又針對西吉縣配電網故障次數較高現狀，特地選取大檔距且嚴重超半徑的35kV白崖變3 條10kV線路投資37萬元，安裝信號源1個，通信終端60個，配套故障指示器360個，主站（后臺系統）1個，并開通短信告知功能。2012年35kV白崖變3條10kV線路共發生故障21次，故障指示器準確定位21次，定位成功率100%。

經過兩年多試點運行，該系統均能及時準確地顯示線路故障區段，極大地減少了停電時間，提高了供電可靠性。從試點線路的實際故障來看，與傳統的沿線查找故障相比，應用故障自動定位系統節省了60%以上的時間，減輕了供電所巡視人員的勞動強度，提高了工作效率。

試點成功后，固原供電公司從2013年開始利用三年時間分期安排固原四縣一區農村10kV配電線路故障定位系統推廣安裝工程。目前，固原供電公司完成了80條農村10kV配電線路故障自動定位系統安裝，覆蓋了58%供電區域。

更為重要的是，該系統不需要改造一次設備、安裝簡單，運行可靠，定位迅速準確。

結論

固原農村10kV配電網安裝故障自動定位系統后，當配網線路發生故障時，該系統能夠迅速判斷故障區域，減少停電面積，縮短了停電時間，減輕了故障巡視人員的工作強度，加快了故障隔離、處理和恢復供電速度，提高了供電可靠性。但由于所定位的故障區域分段斷路器之間，距離較遠，尋找故障點仍較困難，特殊天氣情況下到達現場進行操作比較耗費時間。下階段我們將充分結合光纖終端實時采集技術，對該系統實施“三遙”功能升級，即在故障定位基礎上，實現故障快速隔離、實時監測，為配電網更高一級的控制和管理奠定基礎。

靳小燕

國網寧夏電力公司固原供電公司

靳小燕（1982-）女，寧夏固原人，工程師，目前從事配電網調度工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001