配網(wǎng)自動化技術(shù)在10kV線路故障處理中的應(yīng)用

曹明托

摘 要：10 kV配電線路是當(dāng)前配電網(wǎng)供電的主要線路，其供電的可靠性和連續(xù)性直接關(guān)系著企業(yè)的發(fā)展和效益。簡要分析了10 kV配電線路中出現(xiàn)的故障，介紹了10 kV配電線路故障處理中應(yīng)用配網(wǎng)自動化技術(shù)提高供電可靠性和連續(xù)性的方法，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：10 kV配電網(wǎng)；故障分析；自動化技術(shù)；可靠性

中圖分類號：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.137

隨著我國計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，配網(wǎng)自動化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于配電線路中。采用配網(wǎng)自動化技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測、保護(hù)和控制配電網(wǎng)中出現(xiàn)的故障，提高配電網(wǎng)的安全性、可靠性和連續(xù)性，提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量，從而滿足社會的用電需求。因此，研究配網(wǎng)自動化技術(shù)在10 kV線路故障處理中的應(yīng)用，提高配電網(wǎng)供電的安全性、可靠性和連續(xù)性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 10 kV配電網(wǎng)線路故障分析

由相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計出的故障類型有：45%的為低壓單戶故障，38%的為低壓干線和支線故障，25%的為中壓線路設(shè)備故障。在中壓線路故障中，架空線路、電纜、柱上開關(guān)等是經(jīng)常出現(xiàn)問題的位置，而施工和安裝不可靠、設(shè)備老化、外力、雷電、臺風(fēng)等破壞是引發(fā)問題的主要原因。在故障修復(fù)過程中，中壓故障的修復(fù)時間最長。根據(jù)2014年河源局處理10 kV線路故障的統(tǒng)計可得，故障隔離和故障定位占全部修復(fù)時間的20%和18%，班組到位修復(fù)時間和故障報告時間在全部修復(fù)時間中所占比例很小。恢復(fù)10 kV線路主要涉及信息系統(tǒng)、組織和人員配置、物流配送等方面的內(nèi)容，而其中最主要的是故障是沒有監(jiān)控定位情況，也沒有統(tǒng)計故障隔離時間，急修物資無法及時配送，班組工作人員的素質(zhì)參差不齊，這些都影響恢復(fù)供電。由此可見，在10 kV配網(wǎng)線路中，最大的難題就是缺少自動化手段，信息系統(tǒng)的支持不夠。

2 配網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用下，配網(wǎng)自動化技術(shù)融合通信技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測、保護(hù)和控制配電網(wǎng)中出現(xiàn)的故障。在廣泛應(yīng)用自動化設(shè)備的基礎(chǔ)上，能夠大大提高供電企業(yè)的供電可靠性，為供電企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，筆者所在的電網(wǎng)河源局線路發(fā)生故障時，基本都是班組急修人員趕到現(xiàn)場，然后沿線排查，找出故障點(diǎn)。由于配電網(wǎng)線路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是我局負(fù)責(zé)的地形復(fù)雜，要找到故障點(diǎn)需要大量的人力和物力，同時，也消耗了大量的時間。因此，要想快速恢復(fù)供電，配電網(wǎng)故障自動定位是提高配電網(wǎng)的智能化的首要內(nèi)容。本文研究基于故障指示器的故障自動定位技術(shù)，利用先進(jìn)的通信技術(shù)將故障指示器的動作情況傳送到調(diào)度中心，再加上智能分析識別，完成定位。這樣，急修班組人員能夠快速到達(dá)故障點(diǎn)，有效處理故障，大大縮短了復(fù)電時間。本文從故障指示器和饋線自動化兩方面進(jìn)行相應(yīng)的分析。

2.1 基于故障指示器的故障快速定位技術(shù)

故障指示器可以安裝在架空線路、電路電纜上，也可以安裝在箱式邊、環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜上。故障指示器是構(gòu)成指示故障電流通路的裝置。大多數(shù)故障指示器不僅可以指示短路故障，隨著技術(shù)的發(fā)展，它還可以同時檢測單相接地故障和相間短路故障，可以在分支點(diǎn)和用戶進(jìn)線等位置安裝短路故障指示器。當(dāng)短路或接地故障發(fā)生后，就地安裝的指示器通過檢測故障指示電流顯示所在的區(qū)域，從變電站一直到故障所在點(diǎn)。在這個區(qū)間，故障指示器會翻牌或燈光閃爍。與此同時，故障指示器將其所采集的電流信號和故障信號數(shù)字化，通過光纖或無線，以標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議將信息傳輸給通訊終端，最終將故障指示器采集到的信息傳送給監(jiān)控臺或調(diào)度中心，然后以GPRS或CDMA的方式傳送給管理人員和急修班組，提高故障處理的速度，節(jié)約故障點(diǎn)的查找時間，縮短用戶的停電時間，保證供電的可靠性。

目前，廣東電網(wǎng)公司下的某供電局已在配網(wǎng)中使用了帶通信功能的故障指示器，它可以定位故障點(diǎn)，實(shí)時監(jiān)測配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。

2.2 饋線自動化技術(shù)

傳統(tǒng)的10 kV饋線采用的斷路器是普通的柱上開關(guān)斷路器，常用負(fù)荷開關(guān)。對于傳統(tǒng)的斷路器分?jǐn)喙收想娏骱拓?fù)荷電流，負(fù)荷開關(guān)只能分?jǐn)嘭?fù)荷電流。不管是斷路器還是負(fù)荷開關(guān)，都不能自動切除故障。配置普通斷路器和負(fù)荷開關(guān)，設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)，隔離故障的成功率也高，但是，也存在一些不足：①無論故障在主干線上還是分支線上，不管是永久性還是瞬時性的，都會導(dǎo)致變電站出線開關(guān)跳閘的情況，而且非故障線路也會停電。②隔離故障的饋線出線開關(guān)需要多次分閘、合閘，這樣會形成對非故障區(qū)的多次停電，也會對系統(tǒng)有沖擊。③每次發(fā)生故障都需要急修人員全線排查，而且還要逐段分支人工去分閘、合閘負(fù)荷開關(guān)來查找故障點(diǎn)。斷路器和開關(guān)工作狀態(tài)不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控。

目前，饋線自動化技術(shù)主要配置了饋線自動化開關(guān)，這些自動化開關(guān)主要有以下幾類。

2.2.1 智能柱上斷路器

根據(jù)饋線的實(shí)際效果配置自動化控制單元和保護(hù)單元，通過切斷短路電流、負(fù)荷電流和零序電流，可以與帶時限的過流保護(hù)相配合，保護(hù)重合閘。它主要安裝在饋線的干線和支線上。

2.2.2 智能柱上負(fù)荷開關(guān)

在傳統(tǒng)的負(fù)荷開關(guān)上配備自動化控制單元能夠切斷負(fù)荷電流、零序電流，也可以配置成電流型或電壓型。此外，該設(shè)備還具有有壓延時合閘和無壓延時分閘的功能，因此，可以實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的自動隔離。一般情況，它主要安裝在饋線的干線和支線上。

2.2.3 分支用戶分界斷路器

根據(jù)實(shí)際需求，通過整定保護(hù)定值，讓饋線出線斷路器與干線上的自動化斷路器相配合實(shí)現(xiàn)對用戶側(cè)相間短路和單相接地故障的自動切除，進(jìn)而有效避免上一級的設(shè)備和線路跳閘，減小停電區(qū)域。

2.2.4 饋線自動化智能控制器

該控制器主要包括鏈接斷路器、重合閘、負(fù)荷開關(guān)，然后設(shè)置控制參數(shù)，采用多種通信方式完成通信。該控制器可以配置多種保護(hù)功能，與柱上斷路器配置一樣，可以配置帶時限的過電流和速斷保護(hù)、零序保護(hù)等。

根據(jù)實(shí)際路線要實(shí)現(xiàn)的功能不同，合理地選擇相應(yīng)的自動化開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對10 kV饋線的動態(tài)實(shí)時監(jiān)測和控制。同時，采用故障分段隔離技術(shù)，使設(shè)備與變電站之間的保護(hù)相互配合，以降低變電站出線開關(guān)跳閘事故發(fā)生的概率，減少負(fù)荷開關(guān)的動作次數(shù)，有效找到故障點(diǎn)等。

小電阻接地系統(tǒng)分支線分界斷路器用戶負(fù)荷側(cè)發(fā)生永久故障的案例如圖1和圖2所示。在圖1、圖2中，方框表示斷路器，圓圈表示負(fù)荷開關(guān)，黑色的填充表示開關(guān)閉合，白色沒有填充表示開關(guān)分閘。

分支線分界斷路器ZB1與分支線用戶分界負(fù)荷開關(guān)發(fā)生永久性故障，具有帶時限保護(hù)和重合閘功能的分界斷路器ZB1首先跳閘，然后分支開關(guān)YSW1、YSW2在失壓后也迅速跳閘。由于是永久性故障，分界智能斷路器ZB1再次跳閘后同時閉鎖合閘，成功隔離了故障點(diǎn)。具體的工作流程如圖2所示。

智能分支負(fù)荷開關(guān)YSW1、YSW2通過配網(wǎng)通訊到調(diào)度室，并將信息發(fā)送到搶修班組。這樣，搶修人員可以在較小的區(qū)域內(nèi)、較短的時間內(nèi)精準(zhǔn)開展故障排查檢修，為快速復(fù)電提供很好的保障。

3 效果與分析

表1是供電局2012年全年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計情況，從表中可以看出，饋線自動化開關(guān)全年累計動作723次，隔離永久性故障123次，減少了變電站的出線跳閘率，共計423次。由此可以得出，利用配電網(wǎng)自動化設(shè)備能夠快速隔離10 kV配電網(wǎng)故障，縮小停電范圍。另外，利用自動化設(shè)備的通信功能，能夠幫助急修班組快速找到故障點(diǎn)，極大地提高了故障點(diǎn)的處理效率，為快速恢復(fù)供電提供有力的保障。

4 結(jié)束語

綜上所述，在10 kV線路故障處理中，應(yīng)用配網(wǎng)自動化技術(shù)是保證供電線路供電可靠性和連續(xù)性的重要手段。為了保證配電網(wǎng)供電的安全性、可靠性和供電質(zhì)量，要重視配電網(wǎng)的運(yùn)行管理，加強(qiáng)專業(yè)人才隊伍的培養(yǎng)，同時，在配電線路故障處理中，要合理應(yīng)用配網(wǎng)自動化技術(shù)，以提高10 kV配電網(wǎng)的自動化水平，保證配電網(wǎng)的健康運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕