配電線路故障指示器在配電自動化建設中的應用

李聰 成方園 閆立波 寧旭輝

【摘 要】隨著人們生活中對用電需求的與日俱增，配電網自動化的重要性越發突出，對故障定位、切除以及恢復供電的快速性要求越來越高。為了快速定位故障區段，縮短故障時間，故障指示器現已大量應用的現在智能配網中。

【關鍵詞】故障指示器;配電自動化;應用

引言

在供電需求不斷增加的情況下，配電網的規模不斷擴大，配電網絡的復雜性不斷提高，在整個系統中包含多條分支線路，一旦其中某條支線發生故障，即使在主線路中安裝了分段開關，也會對一定范圍內的電力供應造成影響。而且運維人員在進行故障排查時面臨著較大困難，傳統的故障排查手段難以實現快速排查，無法為電力供應的可靠性提供保障。故障指示器的應用可以有效解決這一問題，實現對配電系統運行狀況的實時監控，并在發生故障的第一時間指出故障線段，提高故障排查效率和系統供電可靠率。

1故障指示器簡介

故障指示器用于故障發生后快速定位故障區段，它實時檢測線路的電氣量，通過一定的故障判別算法，當故障發生時發出警示。為了能夠快速定位故障地點，往往人為地將配電網分成多個區段，當某一區段發生故障時，該區段及該區段至電源側所安裝的故障指示器均會發生報警信號。

2故障指示器分類

國內市場上銷售使用的故障指示器種類繁多，型號復雜，根據故障指示器單相接地檢測原理，故障指示器可分為三種類型：外施信號型、暫態特征型和暫態濾波型。

2.1外施信號型故障指示器

外施信號型故障指示器需要增加信號注入設備，在變電站或線路上安裝專用的單相接地故障檢測外施信號發生裝置。發生單相接地故障時，根據零序電壓和相電壓變化，外施信號發生裝置自動投入，連續產生不少于4組工頻電流特征信號序列，疊加到故障回路負荷電流上，故障指示器通過檢測電流特征信號判別接地故障，并就地指示。雖然通過在單相接地故障發生時刻人為增大接地電流，提高了故障指示器的判斷能力，但會增加系統的復雜性和安全隱患，在實際應用中已經很少使用。

2.2暫態特征型故障指示器

在發生單相接地故障時，故障相電壓會突然降低，線路的分布電容對地放電;非故障相電壓突然升高，線路分布電容開始充電。因此，在故障過程中具有顯著的故障特征量。暫態特征型故障指示器采用突變量法檢測短路故障，暫態綜合判據法就是通過檢測多種故障特征量來判斷是否發生了單相接地接地故障，實現線路短路和接地故障就地判斷。由于需要快速準確地捕捉暫態量，暫態算法對于終端設備的處理能力有較高要求，而且各暫態算法的單相接地故障準確率不同，受限于終端處理能力，目前使用暫態算法的單相接地故障判斷準確率較低。

2.3暫態錄波型故障指示器

暫態錄波型故障指示器也稱為智能型故障指示器，由采集單元、匯集單元和主站系統構成。采集單元采集故障特征數據等信息，并將采集到的信息上傳至匯集單元;匯集單元接收、處理采集單元上傳的數據信息，并與主站系統進行通信。指示器在線路狀態發生異常改變時觸發錄波并上傳至主站，主站通過錄波數據分析實現故障區段定位。

3在故障檢測中的應用

3.1短路故障檢測

短路故障和接地故障是電力配網系統中最常發生的故障問題，遠傳型故障指示器在這兩種類型的故障檢測中都有重要作用。使用遠傳型故障檢測器對配電網絡中的短路故障進行檢測，首先由技術人員根據系統故障信息，利用通電導線會產生磁通量電磁感應的原理，分析電流突變時間，判斷配電網絡的線路運行狀況。當故障指示器檢測到短路故障時，指示器的運行參數能夠隨電流變化而產生變化，與故障電流分量關聯起來，可以有效降低誤動的可能性。系統結構發生變化時，遠程故障指示器的前端探頭也能對其進行準確識別，不會因系統結構變化發生誤動，準確的顯示電路中的短路故障。

3.2接地故障檢測

接地故障發生頻率較高，其故障排查也具有較高難度，目前多數配電網絡的中性點沒有采用直接接地方式，使系統線路發生接地故障時產生的故障電流較小，而故障特征則較為復雜，給配電網的故障檢測和排查帶來了一定困難。傳統故障監測和排查主要采用電流電容檢測法或五次諧波法，但是發生接地故障時電流信號較弱，故障信號的搜集較為困難，容易受周邊的電磁干擾和諧波污染，導致信號失真，影響檢測結果的準確性。采用故障指示器對接地故障進行檢測，當系統發生接地故障時，系統信號源會發出一個特定信號，經過電網回路被故障指示器接受，根據該信號信息，準確判斷接地故障類型及發生位置。采用這種檢測方法能夠有效降低接地故障檢測的影響因素，而且故障指示器發出的故障信號抗干擾能力強，可以保證其在傳輸過程中不會出現失真現象，使技術人員能夠準確接收故障信息。

4基于故障指示器信息的研判

4.1自定義設置閾值

為保障故障指示器故障電流突增及負荷電流突增的精準判斷，須事先完成電流突增狀態閾值的設定。每個故障指示器可能都存在一定的個性差異，運行環境也不一致，其量測故障特征表象也不一致。針對具體設備提供自定義設置功能，并可靈活配置判斷閾值。

4.2研判處理流程

系統實時監測故障指示器的相關信息，接收到其短路翻牌動作信號后，進行停電信息辨識及觸發研判分析。監測出故障指示器產生短路翻牌動作信號，延時等待一定時間（可配置），陸續收齊各故障指示器故障信息，接著對故障指示器下發召喚命令信息，此時根據故障召喚返回信息進行停電信息辨識：濾除抖動、誤報等。從而確認有實際故障停電翻牌信息，確認翻牌故障指集合，根據翻牌故障指示集合，結合故障時刻拓撲狀態，定位故障區間，此時配網變電站下發饋線的配變數據召測命令信息，根據故障時刻拓撲狀態，定位跳閘設備，基于跳閘設備分析停電影響用戶，由人機告警展示及短信發送，最后人工確認及停電信息發布。

4.3基于故障指示器的故障定位

配電自動化主站系統通過配電網拓撲模型，建立配電網一次設備的內存拓撲，并記錄設備停電前的歷史拓撲關系;配電自動化主站系統與用電信息采集系統進行交互，獲取公專變停電事件、準實時數據、召測數據等相關信息，同時配電主站直接下發配變召測命令;當配網饋線發生故障導致停電時，配電主站系統根據停電事件觸發主動研判計算，按照設計的邏輯算法研判得出剛剛停電的配變范圍及引起停電的跳閘設備，與此同時，配網饋線的故障指示器監測到線路電流劇烈變化，生成告警信號上送配網自動化主站，配網自動化主站根據故障指示告警信號觸發主動研判計算，按照設計的邏輯算法研判出故障范圍;配電自動化主站系統與GPMS系統進行交互，調度員對主動研判的結果確認或編輯后，直接在配電主站系統進行停電信息發布操作，GMPS系統處理的工單狀態同步更新到配電主站系統。

結束語

配電線路故障指示器功能豐富、建設周期短、成本低。配電線路故障指示器的大范圍投運，可以實現較好的接地故障檢測和定位效果，提高配電網供電可靠性，提高配電自動化覆蓋率。配電線路故障指示器在配網自動化的建設過程中具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]俞小勇.基于小電流接地選線裝置與智能故障指示器的配電網單相接地故障定位方法[J].廣西電力，2018，41（5）：20-244.

[2]柴謙益，鄭文斌，潘捷凱，等.基于大數據分析的智能配電網狀態監測與故障處理方法研究[J].現代電子技術，2018（4）：105-108.

（作者單位：1/2國網晉城供電公司配電運檢室;3國網運城供電公司稷山縣供電公司;4國網晉城供電公司陵川縣供電公司）