淺談10kV電網(wǎng)中配電線路故障定位技術(shù)的應(yīng)用

陳永光

國網(wǎng)福建省電力有限公司平潭供電公司

淺談10kV電網(wǎng)中配電線路故障定位技術(shù)的應(yīng)用

陳永光

國網(wǎng)福建省電力有限公司平潭供電公司

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，我國的用電需求日益增加，為保證電網(wǎng)的正常高效運行，對10kV電網(wǎng)中配電線路的故障進(jìn)行定位是電網(wǎng)建設(shè)中一項較為重要的技術(shù)，能夠提高電網(wǎng)的工作效率，為此本文針對10kV配電線路故障定位的技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并闡明10kV配電線路故障定位技術(shù)的原理。

10kV電網(wǎng)；配電線路；故障定位技術(shù)；應(yīng)用探討

當(dāng)前，故障定位技術(shù)在線路故障排查與檢修中發(fā)揮了重要的作用，故障定位技術(shù)能夠提高電網(wǎng)故障檢修的效率，對于維護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行有積極意義，為此，本文分析了當(dāng)前我國10kV電網(wǎng)中配電線路故障定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀，同時闡明了10kV電網(wǎng)系統(tǒng)中配電線路故障定位技術(shù)原理。

一、配電線路故障定位原理

配電線路故障定位系統(tǒng)可實現(xiàn)對相間或單相接地短路故障點的定位，主要由故障指示器、數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)等組成，在故障指示器發(fā)出紅色信號及無線調(diào)制編碼信息發(fā)出后，IPU接收來自線路指示器發(fā)出的信息，對其進(jìn)行一系列的解調(diào)解碼處理后，再對得到的地址信息和指示器上的編碼信息進(jìn)行綜合，發(fā)出后由監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)接收，在進(jìn)行解調(diào)處理，解調(diào)完成后將其發(fā)送給通訊主站，繼續(xù)實施解碼處理，處理后得到的信號經(jīng)104規(guī)約接口發(fā)送回監(jiān)控中心的計算機(jī)，進(jìn)行一系列運算和分析后，將故障點標(biāo)記在電子地圖中。

二、10kV電網(wǎng)配電線路故障定位技術(shù)的應(yīng)用

(一)定位技術(shù)

1 線路饋線終端設(shè)備(FTU)。線路FTU能夠自動對故障點進(jìn)行定位和隔離，但由于其成本較高，推廣應(yīng)用受到了一定限制。

2 電路故障指示系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠分段對故障點進(jìn)行定位，通過電路磁場的變化，從指示器的磁場變化情況可以對配電線路中的電流情況進(jìn)行判斷，當(dāng)配電線路中的電流數(shù)值超過一定范圍時，就會使磁場發(fā)生變化，電力人員能夠通過指示器上的翻牌信號和發(fā)光信號來對相關(guān)線路的故障進(jìn)行判斷，問題電路知識系統(tǒng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)相比，經(jīng)濟(jì)性較好，這種監(jiān)測設(shè)備通常被安置于線路分支和電路開關(guān)的部位，顯示裝置則安裝在電路引線和主供電線路上。但大多數(shù)電路故障指示系統(tǒng)缺少自動定位功能，往往需要人工查線的配合。

3 電路在線監(jiān)測系統(tǒng)。電路在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要工作原理主要包含兩個方面：第一，如果配電線路因為接地而出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)會對接地瞬間的電路電流和電壓狀況進(jìn)行采樣的比較，通過記錄數(shù)據(jù)和比較數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電路中存在的問題，在系統(tǒng)檢測到線路問題之后，會及時將系統(tǒng)出現(xiàn)的問題反饋給網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)，并通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對故障進(jìn)行定位[2]；第二，根據(jù)配電線路出現(xiàn)短路則電流流量瞬間的變化以及變電站的跳閘停電保護(hù)判斷出線路中發(fā)生短路或是斷路的問題，并對出現(xiàn)故障的線路位置進(jìn)行定位。

4 小電流接地故障定位法

4.1 主動故障定位法

4.1.1 注入法。注入法即注入信號尋跡法，該方法是通過母線PT將特定頻率的信號注入接地線中，信號注入后會沿著故障線路經(jīng)接地點流入大地，使用信號探測器對每條線路進(jìn)行檢查，檢測出注入信號的線路即為故障線路，之后再用探測器根據(jù)信號尋跡原理明確故障點位置。

4.1.2 中電阻法。中電阻法是人工將具體阻值的電阻接入系統(tǒng)中性點，當(dāng)故障發(fā)生時，可在故障電路故障相與系統(tǒng)母線之間形成故障工頻電流，該電流在故障點上游可以被檢測到，在故障點下游和非故障點檢測不到，因此，通過檢測該電流就可以確定故障點位置。

4.1.3 加信傳遞函數(shù)法。加信傳遞函數(shù)法是在故障線路首端加方波激勵信號源，在首端對時域的零序電壓和電流進(jìn)行測量，并計算得出頻域傳遞函數(shù)，然后分析各分支端口傳遞函數(shù)片頻譜的頻率、相位和波形對接地故障進(jìn)行定位。

4.1.4 端口故障診斷法。端口故障診斷法基于模擬電路故障診斷原理，利用單相接地后的故障電壓和電流的特點進(jìn)行測距和定位，施加音頻正弦信號，根據(jù)比較傳輸網(wǎng)可測端口前后測試信號的變化量，實現(xiàn)對故障分支的在線定位。

4.2 被動故障定位法

4.2.1 阻抗法。阻抗法的原理為線路參數(shù)單一、故障類型不同的情況下，故障回路阻抗或電抗值與測量點到故障點的距離成正比，只適用于結(jié)構(gòu)簡單的線路。

4.2.2 零序電流幅值法。零序電流幅值法是基于小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，故障點上游測出的零序電流幅值較下游幅值大這一原理，所以通過檢測故障點上下游的零序電流幅值即可實現(xiàn)故障定位。

4.2.3 行波法。行波法主要是根據(jù)雙端行波故障測距原理，通過對線路故障發(fā)生瞬間產(chǎn)生的暫態(tài)行波信號來對配電線路單相接地故障及短路高增長進(jìn)行快速定位。

(二)10kV電網(wǎng)配電線路故障定位系統(tǒng)應(yīng)用

1.10kV電網(wǎng)配電線路故障定位系統(tǒng)

當(dāng)架空線路、電纜或開關(guān)柜等配電線路發(fā)生接地或短路故障時，故障指示器負(fù)責(zé)將監(jiān)測到的信息通過通訊網(wǎng)絡(luò)平臺傳送給配電調(diào)度中心，從而實現(xiàn)故障點的快速U定位；故障指示器轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備主要負(fù)責(zé)將故障指示器發(fā)出的短距離無限信號調(diào)制為網(wǎng)絡(luò)頻段信號，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，便于通過通訊網(wǎng)絡(luò)平臺傳送給配電調(diào)度中心；通訊網(wǎng)絡(luò)平臺主要負(fù)責(zé)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行狀況的監(jiān)測，定位系統(tǒng)主站可實時與現(xiàn)場進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，并將設(shè)備響應(yīng)情況等數(shù)據(jù)傳送主站系統(tǒng)；故障定位監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對故障指示器監(jiān)測到的各節(jié)點的故障信息采用分析軟件進(jìn)行分析，對故障點所在區(qū)段進(jìn)行定位，并將信息自動上傳給定位系統(tǒng)主站。

該系統(tǒng)投入運行以來大大縮短了配電線路巡線工作人員定位故障的時間，可及時對故障點進(jìn)行處理，有效保證了供電的可靠性。

結(jié)語

本文通過對10kV電網(wǎng)配電線路故障定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及定位原理的簡要闡述，分析了目前常用于10kV配電線路故障定位的幾種方法和技術(shù)，并依據(jù)行波法設(shè)計了10kV配電線路故障定位系統(tǒng)，在投入運行后取得了較滿意的效果。在實際過程中，應(yīng)結(jié)合不同定位技術(shù)的優(yōu)缺點進(jìn)行合理選擇，以提高工作效率。

[1]王廣智.配電線路故障定位技術(shù)及其在10kV電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2017,(3)：1006,867.

[2]黃泰鑫.10kV配電網(wǎng)中配電線路故障自動定位與隔離技術(shù)應(yīng)用探析[J].低碳世界,2017,(14)：45-46.

[3]張喜銘.10kV電網(wǎng)中配電線路故障定位技術(shù)的運用分析[J].中國科技投資,2017,(9)：173.