用在線監視器的配電網故障定位法

王存樹

【摘??要】分支輻射型的配電系統存在中性點不接地的故障定位問題，為解決這一問題專家組使用分布式探測器的定位方法來在線監測故障，并綜合整理分析數據研制出了具體的探測器方案。分布式探測器由數字載波擴頻通信裝置、光電式零序電流互感器和微處理器控制電路三部分構成。探測器所收集到的測量信息是由變電站主機操控完成的，根據信息處理系統結合網絡結構的各分支點的零序電流大小進行故障分支的綜合分析，進一步確定故障分支的位置，從而證實探測器操作的可行性。

【關鍵詞】在線監測;配電線路;故障定位

電網中存在多種隱形多發的故障問題，其中單相接地故障所發生的頻率相對較高。輸電網的網絡結構為單支模型，形式單一，結構簡單，所出現的問題也比較簡單，所使用的解決方式是基于阻抗的兩端和單端測距算法、行波法;而配電網的網絡結構為多分支型，構成框架相對來說較為復雜，故障類型也五花八門、多種多樣，因此輸電網故障的解決方式在配電網上的故障定位很難實現。實行分布式探測器的實時監測，故障的定位可以很直觀的呈現出來，實際操作簡單實用，為配電網的故障排查及維修做好了準備工作[1]。

1?分布式探測器結構原理

分布式探測器的主要功能是零序電流的測量，電流互感在傳統的操作上成本高、體積大，不適用于變電站外的架空線路;電流互感器二次側加上三相電流信號形成傳統的零序電流的測量方式，然而這中間存在一點的問題，由于架空線路處于高壓絕緣的狀態，所以無法與三相電流信號直接相加，為了解決這一問題，分布式電流互感器開始實際運行。

分布式探測器結構

目前，分布式電流互感器的應用絕大多數在射頻通信技術上，射頻連接技術徹底實現了測量配電網電流、電壓的絕緣，從而使用電供電更安全，用戶用電更放心。分布式探測器實時監控配電網絡中的主要節點，以無線射頻的方式綜合分析數據并將其傳輸給中轉設備，中轉設備再結合三相電流的測量值最終得到零序電流值。電流測量單元的結構原理如下所示：

電流測量單元的原理結構圖

電流測量單元是射頻電路和中轉設備傳輸電流信號的中間介質，當沒有信號通過時休眠待機，信號通過時，微處理器會啟動測量的程序，輔助整體電流處理程序的運行。A/D轉換器即模數轉換器，或簡稱ADC，是將模擬信號轉換為數字信號的電子元件，其工作過程需要經過取樣、保持、量化及編碼四個步驟合并進行完成。

2?檢測故障的實際措施

在三相電流線路中，三相電流可以分解成三個分量，其向量和等于零，計算公式為：Ia+Ib+Ic=0。當電流系統發生故障的時候，三相電流出現不對稱的現象，此時三相電流的增益不一致，其電流向量不等于零，即產生了零序電流，公式為：Ia+Ib+Ic=1[2]。零序電流的產生主要基于電流的單向運行和不對稱運行。根據實際情況所產生的故障問題，使用分布式探測器實時在線監測故障信息并對其進行判斷分析時，可以通過監測零序電流來從而排除故障。電路母線是整體線路的枝干，所有分線匯集在母線上，當母線的網線結構復雜錯亂時，其故障點區段的零序電流值基本是相等的，并且其數值遠遠大于正常線路所產生的零序電流值。

當發生這種情況時，需要在每個分布式監測點進行在線監測探測器的安裝，并保證監測探測器的各方面性能的正常使用;設置安裝主機系統，其功能包括信息處理、地理信息管理和GPRS通信。配電系統在正常工作運行的過程中，檢測器不參與運行，時時保持待機;當電路出現故障時，主機監測到故障信號，從而傳遞到探測器，探測器再監測零序電流的數值，將此數值反饋給計算機主機，網絡系統對傳遞回來的數值進行對比分析，從而鎖定故障區間并實施故障維修。

配電網絡系統的程序錯綜復雜，大多數的節點在室內無法被監測檢驗到，在線檢測探測器就起到了至關重要的作用。在線檢測探測器不但具備實時監測的多項功能，而且體積小，成本低，功耗的要求也相對較小，很適合室外的運行輔助工作。

3?通信技術實行方案

當前通信技術在我國被廣泛普及，其網絡費用低廉、覆蓋范圍廣，服務的同時需要有高速傳輸數據的能力，GPRS成為了這一領域的首選方案。

在數據傳輸的過程中，設備與設備之間需要做到鏈形連接，而SIM300模塊就很好的起到了連接的作用。SIM300支持通信個頻率赫茲的傳導且功耗很低，可以為語音通信提供高質量的服務，還可以實現高速數據傳輸。SIM300的成功建立連接系統需要在指定計算機上建立聯絡端口，且計算機的IP?必須與公網的IP?保持一致。建立端口后，計算機就會執行相應的運行程序，SIM300模塊得以成功建立連接，分布式探測器就可以在校檢測數據了。

通信的覆蓋需要從主機出發，對多臺設備進行操控，實現一對多、點對點的運行方式。主機需要讀取某一段補點的分布式探測器數據就與相對應的分布式探測器建立連接，并將數據反饋給主機。

4?主機的監控作用

當配電網的電路運行良好的情況下，此時產生的零序電流值計算機會作為參考數值將其保存，這一做法可以有效的消除三相電流不對等的數值偏差;在電路發生短路故障時，主機所的得到的零序電流值會發生異常，這時主機會先行啟動通信程序聯絡各個分機，各個分機則將所處故障階段設備的反饋回主機。

整套系統的監控主站需要通信模塊與計算機主機相互配合完成運行，計算機連接通信模塊的RS端口，構成GPRS信息終端，從而做到無線收發、集驅動控制[3]。計算機主機在這種狀態下就能夠支持數據業務與短消息業務，從而為分布式探測器發布命令信息。

計算機上的監控軟件是由VC編寫的，由工具軟件、應用軟件和數據庫管理軟件三部分組成，共同完成原始數據的處理與終端設備的通信工作。用戶在使用軟件進行操作時，可以輕松、簡單地制作配電網線路圖，并修正各設備的初始數據形成可觀的數據庫網絡，并對各類數據進行管理整合。

5?結束語

近年來，我國的配電供電技術在持續發展，分布式探測器的在線監測功能很好的解決了配電網接地故障問題，整理分析零序電流的數值變化，可以準確有效的確定故障位置。其具體的實施操作與通信技術結合，很大程度上滿足了當前配電供電的要求，為我國配電網的開發奠定了基礎。

參考文獻：

[1]林功平.配電網饋線自動化解決方案的技術策略[J].電力系統自動化，2001，25（7）：52-55.

[2]周榮光.電力系統故障分析[M].北京;清華大學出版社，1988.

[3]吳敏，朱錫貴，徐為綱.無信道饋線故障處理技術[J].電力系統自動化，2000，24（6）：39-41.

（作者單位：蓮都供電公司大港頭供電所）