淺析線路故障監(jiān)測定位系統(tǒng)在線路運(yùn)行中的應(yīng)用

何 彬

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局，貴州畢節(jié)551700）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電能的使用越來越多，對供電的安全可靠和電能質(zhì)量提出了更高的要求。輸電線路一般較長，南方地區(qū)夏季雨水較多，電網(wǎng)易受雷雨天氣影響而發(fā)生故障。線路故障監(jiān)測定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)標(biāo)記故障源，指導(dǎo)快速做出決策，但其在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)用效果到底如何，有待深入研究。

1 系統(tǒng)概述

線路故障監(jiān)測定位系統(tǒng)由遠(yuǎn)方單元、不對稱電流源和監(jiān)控中心構(gòu)成，可采用SMS、GPRS、光纖、微波等多種通信方式。遠(yuǎn)方單元由故障指示器和通信終端組成，監(jiān)控中心由路由器、通信交換機(jī)、服務(wù)器和客戶端等多種設(shè)備組成。

架空線路的短路故障檢測判據(jù)（同時(shí)滿足）如下：

（1）It≥所設(shè)定的啟動(dòng)值（It為突變電流值，根據(jù)線路的實(shí)際情況設(shè)定）；

（2）I=0 A（I為線路故障后電流值）；

（3）0.02 s≤ΔT≤3 s（ΔT為電流突變時(shí)間）。

遠(yuǎn)方單元中的故障指示器具備完善的防誤動(dòng)設(shè)計(jì)，能識別線路常規(guī)運(yùn)行參數(shù)變化，自動(dòng)規(guī)避負(fù)荷波動(dòng)、變壓器空載合閘、變壓器突合負(fù)荷涌流、人工投切大負(fù)荷、線路重合閘等情況下的誤動(dòng)作。

目前配網(wǎng)大部分中性點(diǎn)接地方式是小電流接地，這類系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，因故障電流較小，故障特征復(fù)雜（尤其是架空線路），使得故障點(diǎn)的查找較困難。針對以上問題，采用更為先進(jìn)的信號注入法可以準(zhǔn)確地判定接地故障。如圖1所示，安裝在線路上的信號源主動(dòng)向母線注入一個(gè)特殊的編碼信號，該特殊信號在接地點(diǎn)和信號源之間的線路上構(gòu)成回路，故障指示器檢測到這個(gè)特殊信號后翻轉(zhuǎn)指示接地故障，從原理上克服了常規(guī)故障指示準(zhǔn)確度低的缺陷，有效地提高了單相接地故障定位的準(zhǔn)確性。

圖1 故障定位系統(tǒng)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）L5和L6之間的主干線上發(fā)生故障，L1、L2、L3、L4、L5均會(huì)檢測到故障電流并發(fā)送故障信息給主站；

（2）主站應(yīng)用軟件結(jié)合線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和故障指示器的位置信息判斷出故障點(diǎn)位于L5和L6之間，并以圖形和聲音的方式進(jìn)行報(bào)警。

2 應(yīng)用案例

2.1 故障監(jiān)測定位系統(tǒng)在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用

隨著目前城市建設(shè)的深入，網(wǎng)架建設(shè)、一次設(shè)備改造及光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也加快了進(jìn)程，重點(diǎn)城市和部分城市核心區(qū)域已具備了建立配電自動(dòng)化系統(tǒng)的條件。對于傳統(tǒng)意義上的配電自動(dòng)化系統(tǒng)而言，盡管饋線自動(dòng)化終端FTU能夠?qū)崿F(xiàn)故障的自動(dòng)定位和隔離，但并非現(xiàn)場運(yùn)行的大量配網(wǎng)設(shè)備均可接入光纖通道或者預(yù)留有自動(dòng)化設(shè)備接入點(diǎn)，而且大量的設(shè)備更換和專用通信通道的架設(shè)需要巨額的資金投入，一次設(shè)備改造也比較困難，工程費(fèi)用也非常高，且其對如何提高故障（特別是接地故障）檢測的準(zhǔn)確性、安全轉(zhuǎn)供和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等關(guān)注得不是很充分。另外，過分要求通信和故障的隔離速度，其經(jīng)濟(jì)效益并不明顯，同時(shí)大量的線路和電力設(shè)備異動(dòng)頻繁，專用的通信光纜維護(hù)難以跟上，造成后期運(yùn)行維護(hù)和使用也會(huì)存在困難。

而配電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)而言，投資小、見效快、對通信系統(tǒng)要求較低，也可準(zhǔn)確快速地進(jìn)行定位故障，并且可以和饋線自動(dòng)化配合使用：一方面，對于已經(jīng)建成的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，可以在已有的分段基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮小故障定位區(qū)段，加快故障查找速度，減少停電時(shí)間；另一方面，對于新建的或者還未建立饋線自動(dòng)化的城網(wǎng)線路，可以先行或者同時(shí)將故障監(jiān)測系統(tǒng)和饋線自動(dòng)化系統(tǒng)綜合考慮。對于架空線路，可以考慮在分支上或城郊線路上多布置故障監(jiān)測終端，在干線或重要線路上重點(diǎn)進(jìn)行饋線自動(dòng)化建設(shè)，再增配故障監(jiān)測終端進(jìn)行布點(diǎn)，縮小故障查找區(qū)段；對于電纜線路，可以在環(huán)網(wǎng)柜、分支箱安裝電纜性故障監(jiān)測終端，實(shí)現(xiàn)“二遙”功能。采用這種方式，既可以節(jié)省投資，又可以降低系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜程度和建設(shè)改造的工程難度。

2.2 故障監(jiān)測定位系統(tǒng)在農(nóng)村電網(wǎng)中的應(yīng)用

目前，雖然配電自動(dòng)化技術(shù)及產(chǎn)品日趨成熟，在中心城市及一般城市的核心區(qū)域已開始進(jìn)行配電自動(dòng)化建設(shè)，但就農(nóng)網(wǎng)的現(xiàn)狀而言，短期內(nèi)大面積建設(shè)傳統(tǒng)意義上的配網(wǎng)自動(dòng)化并不現(xiàn)實(shí)，其主要原因在于：農(nóng)網(wǎng)的供電點(diǎn)多、面廣、分散、環(huán)境惡劣、設(shè)備和線路陳舊老化，為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化需要投入大量的資金和人力進(jìn)行全面的設(shè)備及線路改造，投入和產(chǎn)出根本無法平衡。

一次設(shè)備自動(dòng)化改造和配電自動(dòng)化終端設(shè)備購置價(jià)格較高，如果全面建設(shè)，則投資不夠，監(jiān)控點(diǎn)少，無法達(dá)到較好的運(yùn)行效果，增加了失敗的風(fēng)險(xiǎn)，反之，選擇幾條線路建設(shè)，則失去了推廣意義。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)對于通信的帶寬及安全性、實(shí)時(shí)性要求較高，因此目前以光纖通信為主。而對于農(nóng)網(wǎng)而言，如果要全面進(jìn)行光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，無論從資金需求量還是建設(shè)維護(hù)難度上看，均無法承受。

總之，從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性考慮，相對于改造網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增加電力設(shè)備、加強(qiáng)巡檢強(qiáng)度等手段而言，配電線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)作為一種成本低、見效快、穩(wěn)定性高、組網(wǎng)靈活的簡易型配電自動(dòng)化系統(tǒng)，更適合在農(nóng)村配網(wǎng)進(jìn)行全面建設(shè)，從而有效提高農(nóng)網(wǎng)的供電可靠性。

2.3 應(yīng)用效益

線路故障監(jiān)測定位系統(tǒng)能快速準(zhǔn)確地在線檢測接地故障、短路故障、斷線、停送電等情況，并通過所采集到的特征信息，引導(dǎo)工作人員迅速準(zhǔn)確找到接地、短路故障點(diǎn)，排除故障從而恢復(fù)正常供電。傳統(tǒng)人工查找線路故障平均需耗時(shí)5.2 h，據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過故障定位后查找線路故障平均耗時(shí)2.2 h，平均減少停電時(shí)間3 h；傳統(tǒng)人工查找線路故障平均需人工6人/次，通過故障定位后查找線路故障需人工2人/次。

3 結(jié)語

綜上所述，增強(qiáng)電網(wǎng)故障定位的準(zhǔn)確性、快速性及自動(dòng)化程度，有利于提升線路運(yùn)行的可靠性，減少人工維護(hù)成本。隨著配網(wǎng)復(fù)雜性越來越高，對故障定位系統(tǒng)的智能化要求也會(huì)不斷提高，應(yīng)在運(yùn)行實(shí)踐中積極開展研究活動(dòng)，促進(jìn)配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)技術(shù)水平不斷提高。