有關配電網故障定位與快速搶修系統的研究

胡文舜，王俊宇（國網江西省電力公司贛東北供電分公司，江西樂平333300）

有關配電網故障定位與快速搶修系統的研究

胡文舜，王俊宇（國網江西省電力公司贛東北供電分公司，江西樂平333300）

當前國內對于電能的需求量非常大，使得配電網的安全保障工作成為了工作重心。故障定位是配電網維修的重要前提，基于當前智能技術下設計的自動故障定位系統能夠使快速搶修工作成為現實。本文即是對故障定位和快速搶修進行研究，首先介紹了基于柱上故障定位體系，并闡述了故障的快速搶修系統，以期能為相關工作提供參考。

配電網；故障定位；快速搶修系統

引言

當前我國雖然在不斷完善配電網的安全管理工作，但是仍存在著故障點定位難的問題，主要是由于目前國內大部分地區的配電網均采用了中性點接地方式，一旦發生故障后需要采用人工尋找的方式，這就大大增加了工作量，并且也使得搶修工作無法及時開展，影響了配電網本身的穩定性。因此，應該設計和研發故障定位和快速搶修系統，提升配電網維護工作的效率。

1 配電網故障分析

1.1 故障設備分類

10kV中壓線路故障，架空線路、電纜、柱上開關、跌落式熔斷器故障是主要原因；而低壓干線和低壓支線上，架空線、開關、熔絲故障是主要原因；低壓單戶故障中，接戶導線、低壓開關、電表故障是主要原因。

圖1

1.2 責任原因分類

10kV中壓故障中，施工和安裝原因、設備老化、外力破壞和氣候影響是導致中壓故障的主要原因。低壓干、支線故障中，外力破壞、偷盜、產品質量原因和產品老化是導致故障的最主要原因。低壓單戶故障中，接戶線接頭接觸不良、過載、表計故障是主要原因。

2 配電網故障定位和快速搶修系統的基本結構

本文所設計和模擬的故障定位系統是基于柱上故障定位的體系，其主要包括了控制中心、GPRS監測和通訊中心、故障監測終端。其中故障監測終端主要是對電網當中電能運輸的數據進行測量，然后經由數據轉化系統，將電能信號轉變為數字信號。信號經由GPRS監測中心進行處理，選擇以全電流的判斷方式，對線路中電流流通速率進行鑒別，從而斷定是否存在短路、斷路等情況。一旦配電線路出現問題，則監測終端將異常數據發往GPRS監測中心進行處理，然后經由定位傳輸體系將數據傳導到控制中心，這樣控制中心就能夠獲得故障的信息，經過數據解析之后根據矩陣邏輯分析方式，得出大致的故障點范圍，并將該范圍以文字的形式顯示在主顯示屏上，并以短信形式實時發往搶修人員處，這樣就能夠使其快速掌握搶修地點，并進行快速反應[1]。

3 配電網故障定位和快速搶修系統的設計

3.1 硬件設備

該系統的硬件設備主要包括數據采集、數據處理、無線通信、電源等多個模塊所組成。其中處理模塊是系統的基礎，應選擇工作效率高、能耗較低的ADSPBF518芯片，這種芯片是針對電流、電壓等轉換數據進行處理的模塊，能夠有效抵參與到配電網故障的數據分析工作中。數據采集模塊應選擇16位同步模塊，在設計該模塊時可提供八個不同的數據采集渠道，要求采集速率應該達到200kSPS，另外該模塊所在部分應該能夠承受16V左右的電壓沖擊，避免配電網電流、電壓波動時對定位監測系統的影響。電源設備則是以直流連接電源、蓄電池所組成的，避免在電路斷路時數據無法傳輸。其中直流電源中包含整流器、濾波器以及穩壓器等元件，從而將配電網中上千伏電壓降低到24V，也保證蓄電池能正常工作。無線定位設備的數據傳輸速率也有要求，理論上應該超過170kB/s，但實際上能夠達到100kB/s左右即可，這樣就能夠滿足故障定位和快速維修反應的需求[2]。

3.2 故障判斷設計

（1）該系統對于短路故障的判斷主要是通過采集器對線路中電流大小來判別，如果電流大于配電網線路的額定值，則說明存在短路的情況。同時，為了有效降低非故障電流涌動所引發的閘門誤動情況，應該在采集設備上加裝停電監測模塊，從而在確定配電網線路中沒有電流通過后再判斷短路的問題。

（2）接地故障的判斷方式依據單相接地判斷技術，利用中性接地點存在消弧線圈的特點，當該位發生了補償故障，則設流過故障點的電流矢量在y軸上，當補償故障較小時則矢量位于正軸方向，反之則位于負軸，由此可以判斷該故障電路的線性曲線應該位于第二象限或者第三象限。

3.3 軟件設備設計

（1）該系統下的監測模塊所使用的軟件為SCADA，其能夠繪制所接收的數據圖像，以動態圖形的方式表示電流的波動數據，并且能夠記錄各歷史時間內數據的波動情況。在實際使用的過程中不僅可以實現對數據的全面查詢，同時還可以利用該軟件自帶的導出功能實現報表的自動生成，為快速搶修工作提供了方便。

（2）定位軟件模塊則要求具有計算故障區段、保存數據等功能。當配電網線路發生故障時，利用系統內繪制的圖表作為分析基礎，從而快速定位故障點，并且以系統內自帶的符號功能，通過不同符號表示不同的故障類型，并將該故障發生的情況記錄在數據庫當中，方便以后遇到同樣類型故障進行快速判斷[3]。

（3）搶修軟件模塊主要是信息接收系統和短信發送軟件的結合。就是利用當前移動網絡短信發送軟件，將其與系統內原有的數據接收軟件相結合，一旦故障點被確定后，則由接收軟件接收相關數據，同時自動觸發短信發送軟件，將數據上傳至搶修員工的手機當中，并且將故障的類型、搶修技術、搶修人員數量、搶修物資等均同時發送，使搶修人員能夠更好的進行準備。

（4）快速定位軟件是根據電流數據的變化對故障的情況進行判斷，其在判斷過程中采用的是矩陣定位判斷方式。該判斷方式需要先依據配電網的實際設計情況建立拓撲模型，進而由此生成網格狀的矩陣，根據傳輸的矩陣情況判斷相應的故障區段。這一區段主要是以兩個柱上監測系統之間的區段為依據，從而將搶修巡線的范圍縮短。該軟件的判斷方式能夠避免傳統矩陣判斷方法中標準化的處理弊端，能夠根據實際情況靈活變動，使判斷的結果更加準確。

4 故障定位影響因素的模擬測驗結果

首先，判斷初始相角對故障定位系統的影響情況，數據具體如表1所示。

表1 不同故障初始電壓相角影響模擬結果

由表1顯示，當頻譜差在2400Hz，測量距離均在9.7km以上時，初始相角45°的誤差率最低，而30°的影響最大。當頻譜差在2500Hz以上時，初始相角為90°時的影響最小，均明顯低于45°和30°時。

表2數據均是在主線路1km以上、分支線路0.5km以上的步長條件下獲得的，因此可以判斷降低距離步長就能夠降低對故障定位精度的影響。

表2 負荷變化對故障定位影響的模擬結果

5 結語

配電網的故障定位和快速搶修系統需要包括數據采集、GPRS定位處理、數據遠程發送等多種功能，并且還需要具有短信發送功能，可提升快速搶修的反應速度。

[1]丁志強.中壓配電網故障定位系統探索與實踐[J].中國科技縱橫，2013（22）：207～208.

[2]鄧志洪.探討縮短配電網故障定位及搶修時間的措施[J].通訊世界，2015（08）：91～92.

[3]馬 俊，何興昊.配電網故障自動定位技術中通信技術的分析與研究[J].中國電力教育，2013（05）：186～187.

TM727

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2095-2066（2016）24-0072-02

2016-8-15