10kV供電線路故障分段定位系統研究

沈峰　劉蒙蒙

摘要：10kV配電網是電力系統的重要組成部分，隨著社會經濟的發展，接入10kV配電網的專變用戶日益增多。專業技術水平及資金的限制導致10kV用戶專變運行維護水平較低，用戶故障發生率較高，極大影響電網的安全運行及供電可靠性，給供電部門帶來較大電量損失，影響電力用戶的滿意度。因此，有必要對10kV用戶故障原因及主要類型展開分析，查找原因，總結防治對策。

關鍵詞：10kV;供電線路故障;分段定位;系統研究

中圖分類號：TM75

文獻標識碼：A

引言

配電網建設是智能電網發展的重要環節，其接線方式多、用戶的接入和切出較為頻繁等因素決定了它的網絡復雜性和靈活性。生產技術的日臻發展，導致用戶對供電質量的要求進一步提高，配電網自動化技術也隨之發展，其中故障定位是其關鍵的技術之一。快速、準確和可靠地實現10kV配電網故障定位對于提高整個供電系統的供電質量作用巨大。然而，隨著經濟的發展，10kV的網絡結構錯綜復雜，制約了對其故障定位方法的研究和運用。

110kV架空線路故障分段定位的關鍵技術

1.1線路短路故障的檢測與判別

高壓供電線路的負荷變化和發生短路故障均引起電流變化，通常負載變化時引起線路電流變化的變化率較小，而短路故障發生時所引起的線路電流變化率是很大的（理論上講是無窮大）。因此，通過電流傳感器對線路電流的檢測，分析比較電流變化率的大小，可有效區分負載電流變化與短路故障，提高短路故障診斷的可靠性。

1.2線路接地故障的檢測與判別

高壓供電系統通常為中性點不接地方式，在中性點不接地系統中，某一相發生接地時，其中一個主要特征是故障相對地電壓降低，另一個特征是5次諧波分量明顯增加。這是因為發生接地故障時，因線路中含有鐵芯的電氣設備進入磁飽和狀態，這樣就會產生大量諧波分量，其中以奇次諧波分量較為突出。在中性點不接地系統中，3次及3次整倍數的諧波無法通過，這樣5次諧波分量就突出地顯現出來。因此，通過感應法檢測對地的電壓，再結合5次諧波電流分量，實現對接地故障進行判別，可使接地故障判別的可靠性提高。將中性點不接地系統的故障相電壓降低與5次諧波電流分量增大兩判據相結合，提高了接地故障診斷的可靠性。

1.3無線傳輸模塊的硬件、軟件設計

利用Zigbee自成系統的特點組成信號“接力”方式的傳輸網絡，實現信號的無線、可靠、低成本傳輸。ZigBee是一種工作波段為2.4GHz的無線通信模塊，具有功耗低、小型化、網絡容量大、可靠性高、安全性好、組網方便等特點，被廣泛用于短距離、無線通信系統中。①硬件電路設計無線接收模塊需要完成接收檢測點數據，并將數據發送到工控機，這里選用飛思卡爾的專用智能芯片。為了完成故障信號的無線傳輸，在接收模塊中選用兩塊AVR單片。②軟件設計無線發送模塊的主要任務是數據接收和發送，設計時采用中斷工作方式。系統上電后，首先對ZigBee協議進行初始化;若數據發送辨識位為高電平說明需要進行數據發送，并開外部中斷;若為零說明不需要數據發送。若有外部中斷，首先判斷中斷類型，若是外部中斷0表示為接地故障、外部中斷1表示短路故障，串行中斷表示巡檢請求。

1.4裝置供電電源設計

由于通用的ZigBee無線發射模塊的傳輸距離為80至100米，這種無線發射模塊的能耗比較小。為擴大模塊的傳輸距離，減少線路傳輸點數，降低系統成本，這里采用大功率的ZigBee無線發射模塊，傳輸距離可達1000多米。但是，這種模塊的功耗很大，發射瞬間電流可達700mA。因此，電池供電只能保證5～6小時的工作時間。為此，采用從線路中取能的方式為充電電池充電。這就需要設計出性能優良的電源電路，將線路的交流電能變換為電壓、電流適當的直流電能。該電源的作用是：平時無故障時，一方面為供線路故障檢測與發射裝置供電，使其能正常工作;另一方面為充電電池充電，使電池始終處于滿電狀態。故障發生時（如短路故障），在線路停電的情況下，電池能夠保證發射裝置發射故障信號。

210kV配電網用戶故障防治措施

2.1外力引起的故障防治措施

對于外力因素引起的用戶配電線路故障，供電公司用電檢查人員應加強與相關用戶的溝通，要求施工地段相關電力用戶加強現場看護，簽訂施工協議。對于敷設電纜的用戶線路，在驗收送電階段，應嚴格按照相關規范要求，對電纜溝深度，電纜敷設相關措施（電纜溝應鋪設軟土細砂、加設電纜蓋板、加設警示帶以及加設電纜樁）進行嚴格要求與驗收。在發現用戶電纜路徑附近有施工時，及時告知用戶加強線路巡視。此外，對易發生汽車撞桿的用戶線路點位，應加設防撞警示標示，并在線桿底部增加防撞墩。

2.2異物、鳥巢引起的故障防治措施

供電部門檢查人員應要求用戶在鳥害多發季做好自身設備及線路的檢查巡視，特別是曾發生鳥害、異物故障的用戶線路，更應加強巡視，及時增加或更換驅鳥器、絕緣護套等器件。在用戶電力線路施工過程中，要求全部使用絕緣導線，減少刀閘使用，有效減少線路及設備的裸露部位。

2.3天氣引起的故障防治措施

在雷電、大風等惡劣氣候多發地區，供電部門用電檢查人員應及時通知相關用戶及時檢修、加固自身線路，在電纜入地桿、變壓器等重要點位加裝金屬氧化鋅避雷器等防雷器件，并進行周期巡檢。此外，定期巡查絕緣子，發現積污、殘破以及裂紋問題時，及時處理、更換，也需要定期測定變電站與配電室接地電阻。

2.4樹木引發故障防治措施

供電部門檢查人員應在春夏季加強用戶配電線路巡視檢查。發現樹線矛盾，應及時通知用戶，尤其要加強巡視城鎮綠化帶附近線路，及時處理樹線矛盾。

2.5對新設備與新技術推廣使用

供電部門在對10kV配電網維護與改造時，應采取合理有效的措施，最好是選擇可靠性比較高的電纜和導線，與此同時，在改造配電網的施工中可應用新型設備與技術來進行。此外，在人口較為密集的地區，利用絕緣導線架空方法，若此能夠降低出現配電網事故的機率。針對走廊空間較小、架空線路很難通過的地方，可采取電纜線路。對于10kV配電網的設計，可選擇過載能力及節能較強的設備，其具備安全性能較高、可靠性較強及經濟實惠等優點。另外，還應對配電監測體系相關的設置注意完善，便于檢測配電設備與電網運行的狀況，從而為相關人員隨時掌握供電設備相關的數據及運行狀況提供便利，并在出現問題時能夠及時的采取有效措施，還可為設備更新與配網改造提供準確數據。

2.6對10kV線污染閃絡問題的合理控制

在10kV斷路器室中，通過安裝濕度計可以合理地控制室內環境的濕度，避免了斷路器操作環境過濕引起的污閃問題。同時，電網系統的污染也是誘發10kV線路污閃的關鍵因素之一。為了積極預防和控制這一問題，需要從管理的角度出發，并根據工作計劃注意10kV配電網沿線的相關傳輸設備的檢查工作。通過頻繁檢查，可以連續動態地改善10kV線路污閃區的分類和分布。同時，對10kV線進行測量，消除線路運行中的隱患和問題，控制和消除線污閃絡狀況的發生。

結束語

10KV配電網是電力系統的重要組成部分，具有多樣的運行方式和接線方式，因此快速查找故障點的位置工作一直是一項工作難題。然而，故障分段定位的快速鎖定，對提高配電線路的供電穩定性和可靠性具有重大意義。

參考文獻

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