配網故障指示器配套信號源運行情況分析

薛鵬，楊曉東，胡明軍

(1.陜西榆林電力分公司，陜西榆林，719000；2.陜西西安迅馳輸配電設備有限公司,陜西西安,710048）

1 系統構成

1.1 信號源

信號源裝置與故障指示器產品配套使用，應用于小電流接地系統單相接地故障的檢測，故障發生后會主動向線路投入動態阻性負載，在信號源和接地點之間產生特殊的電流信號（秒級的周期），該信號會被指示器唯一檢測到，信號源裝置的投入使用可大幅度提升系統單相接地故障檢測的準確率。

1.2 故障指示器

“二遙”架空型故障指示器適用于6～35kV配電架空線路，具有短路、接地故障指示功能，同時可通過卡線結構與線圈感應采集線路負荷電流，內置通信模塊，可將采集到的信息上傳，并由主站分析、判斷并最終確定故障區段，幫助巡線人員迅速查找到故障點，縮短停電時間，提高供電可靠性。

2 系統運行原理

當系統正常運行時，故障指示器通過卡線結構與線圈感應采集線路負荷電流，負荷數據上送頻率根據線路負荷電流大小自適應調整，負荷數據的采集上傳為設備管理和負荷調配提供參考，避免盲調；基礎數據系統化管理，為配電網的建設規劃提供有效的數據支撐。

當線路出現故障時，故障信號由電源側（變電站）流向故障點，故障指示器可以檢測到此故障信號，并通過短距離無線通信的方式發送至通信終端，通信終端收到故障信息后經由無線通信網絡發送至后臺主站系統，主站系統經過網絡拓撲分析后將該故障信息以短信息或其它形式告知運行人員，幫助運行人員直接趕赴故障點排除故障。

3 信號源在榆林的應用

3.1 設備安裝點

3.1.1 信號源選點原則

（1）變電站母線：每段母線上安裝1臺裝置， 直接接入變電站10kV母線， 或可以從該段母線的任意不常停電的饋出線接入母線；（榆林供電局未采用該方式）。（2）變電站出線：建議優先考慮第一級桿塔，采用雙桿安裝方式。如果第一級桿塔都不具備安裝條件時，可按就近原則選取次級桿塔或架設新桿塔，但距離變電站越近越好；（榆林供電局采用方式）。（3）所選位置便于設備的進場與安裝調試。（4）安裝桿塔應選擇非預應力M級及以上桿型， 確保桿塔強度滿足要求。

3.1.2 指示器選點原則

故障點位置的判斷與安裝故障指示器的位置有密切的關系。首先，在線路上安裝的故障指示器數量越多，定位的故障區段就越精確。其次，在合理的位置安裝故障指示器可以更快捷準確的定位故障點。

本次榆林供電局架空線路帶通信功能故障指示器監控點選點方案為：（1）變電站出口：在變電站出口處安裝故障指示器，可判明站內或站外的故障；（2）主干線路分段：長線路無開關的主干線中段：對于架空線路長線路1-2公里（農網可適當調整）采用故障指示器故障分段，可以縮小故障區段范圍；（3）主干線路分支：線路重要分支處：對于支線長度超過2公里或者支線承擔重要負荷采用故障指示器指示線路故障分支；（4）線路分段和分支開關：線路上裝設了分段開關、支線開關、跌落式熔絲等具備開斷能力的設備后側，應裝設故障指示器用以確認后段故障點；（5）電纜線與架空線連接處：可區分故障是否在電纜段；（6）重點用戶產權分界點：重點用戶專線、專用支線、專用變壓器等重點用戶產權歸屬他人的用電設備處，可通過安裝故障指示器以提高重要用戶供電可靠性同時容易區分故障責任。

3.2 信號源對系統的影響

信號源裝置嚴格遵守電力安全標準，不影響電網安全運行；由于信號源加到系統中的信號為是低頻純阻性的，它的接入降低了接地時中性點的電壓值，同時降低了恢復電壓的速度，減少了電弧重燃的機率。

由于阻尼電阻器是短時接在接地變壓器形成的中性點與大地之間，這樣在系統發生單相接地時在小電流接地的配電網系統中除了接地產生的容性電流和消弧線圈的感性電流（如果系統接有消弧線圈）外，在電源點到接地點之間的線路上形成一個較大的、阻性分量的脈動電流。

從運行實踐中證明：在小電流接地系統中當電容電流不大的地方，由于電壓互感器鐵芯飽和引起的鐵磁諧振過電壓比較嚴重，經常發生燒保險和燒 PT 事故；當電容電流比較大的地方，弧光過電壓現象比較突出，經常引起設備絕緣擊穿造成大面積停電。而在消弧線圈接地系統，由于消弧線圈容量配置不合理，而引起欠補償狀態下的斷線過電壓亦時有發生。另外在發生穩定接地后由于消弧線圈處于全補償狀態，系統的零序阻抗趨于無限大，這樣中性點的不平衡電壓維持在較高的幅值。

由于信號源短時投入，這樣在系統的中性點短時接入一個純阻性負荷破壞了接地時出現的諧振條件，這樣降低了發生單相接地時系統過電壓的幅值和諧振影響，減少了對信號源發出的特殊信號的干擾。增加了故障指示器在檢測單相接地故障的正確性和選擇性。從理論分析和實際運行都證明：由于信號源是純阻性的，它的接入在發生接地后不但不會增加接地過電壓值， 反而降低了接地時中性點的電壓值，具體降低值與系統的消弧線圈參數和配電網參數有關。另外由于信號源是純阻性的，此時在接地點的有功電流 IR 與電源電壓 U0 同相，當電流過零電弧熄滅后，恢復電壓與電源電壓相同，此時恢復電壓的速度較低，所以由于信號源的接入還減少了電弧重燃的機率。

3.3 運行效果

3.3.1 基礎資料收集方式說明

從2017年10月至12月，收集榆林電力分公司所屬11個縣公司共計52臺信號源的所有配網工作站接地故障信號，并匯總；從2017年10月至12月，每周采集11個縣公司實際發生的接地故障情況，并匯總；通過對比、分析，判斷信號源監測各變電站10KV線路接地故障的準確性和可靠性。

3.3.2 數據收集統計

（1）整體故障統計

通過三個月的故障對比統計，在區分永久性接地及瞬時性接地故障的兩種情況的基礎上進行分別統計故障發生次數，配網工作站實際報出故障689次，其中瞬時性故障227次，占34%，永久性故障462次，占66%。通過核對實際永久性故障正確次數為152次，正確率33%。

表1 九個縣的故障判斷正確率統計

（2）設備廠家準確率對比

九個縣公司使用的故障指示器及信號源設備分別來至2個廠家。其中神木縣、定邊縣、綏德縣、米脂縣、子州縣均采用北京科銳公司產品，靖邊縣、府谷縣、橫山縣均采用青島智道產品。為了了解兩家公司產品在榆林的綜合使用效果，以及為對將來設備采購廠家選擇提供一定的參考意義。

表2 對兩個廠家涉及縣公司的準確率進行了對比

4 結論及改進方向

就目前數據統計比對結果來看故障判斷準確率相對較低，并未達到運用基于信號源信號注入方式的接地故障判斷來提高接地故障檢測的初衷，和其它地區的應用效果相比較，故障定位準確率明顯偏低，造成準確率較低的原因及今后改進工作改進的建議如下。

（1）故障存在較多誤報，配網工作站報警但實際現場巡查并未發生實際接地故障。一是故障指示器判據可能不僅僅采用注入信號作為判據，如電纜指示器采用零序穩態作為判據，增加了指示器誤動的可能性；二是受數據量較大及人員對配網自動化系統實際運用認識不夠等原因，造成現場故障巡查記錄存在部分缺失的可能，可能不能完全真實反映現場情況。

建議配網運行工作中不斷推進配網自動化系統的實用化應用，提高配網運行人員對配電自動化的認知水平及技術。

（2）神木及定邊信號源安裝數量少，并未對故障指示器涉及的線路變電站進行覆蓋，目前配電工作站有數次故障報警均為誤報，但覆蓋有信號源的縣公司接地故障判斷準確率還是高于未覆蓋信號源的縣公司。建議在這神木及定邊兩個縣公司增加信號源的配置數量，提升接地故障判斷效果。

（3）配網工作站數據的完整性不足，一是從各縣公司的主站的反饋情況來說，經常會出現只有動作無復歸的情況或者只有復歸沒有統計到動作的情況，影響了整體線路的考核；二是部分故障發生后只是顯示故障報警的指示器，未直接給出故障區段；三是導入主站的線路圖形數據與現場實際線路路徑不一致，造成主站判斷故障位置錯誤。未來應著手完善主站定位分析功能，使信息采集更全面，核對并及時更新主站圖形數據，保證與現場一直。

（4）無線GPRS通信問題，部分安裝點無信號或信號較弱，手機SIM故障卡故障等問題。經過與現場運行人員核實，存在部分故障指示器有因為通信問題造成故障數據上傳失敗的情況。建議未來在設備安裝時，在安裝位置應對移動信號強度進行測試，安裝前要再進行一次聯動觸發，保證設備安裝時無通訊問題。

（5）設備安裝問題，經現場消缺，發現有現場部分設備的安裝存在問題，部分設備并未按照正確方法安裝導致設備無法正常運行或不能實時工作。未來在進行改造和其他設備安裝時，應關注設備安裝問題，保證設備投放現場時能正常工作。

（6）需要定期對設備進行維護，在產品的運行過程中，存在產品的維護不及時的情況，部分縣公司由于對設備的定期檢查和維護工作做的不及時，導致設備不能時刻保持正常工作的狀態，較大程度影響故障的定位效果。未來應定期定時的對設備進行維護和巡查，對故障設備及時消缺，保證設備正常運行。

（7）供應商應加強部分產品質量，經線路實際查看，部分設備已經出現老化，故障指示器不翻牌動作、信號源注入信號編碼時間不符合要求等一系列的現象，對于產品質量本身而言是不應該的，所以未來在產品的采購方面，對指示器及信號源的技術標準進行要求，并組織針對性的入網檢驗，從而避免因產品質量問題影響系統使用效果。

參考文獻

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