配電線路故障定位技術及其在10k V電網中的應用

唐 簡 張小琛

（國網天津市電力公司城西供電分公司）

0 引言

10kV電網是大部分城市的配電形式，主要包含順序連接配電以及獨立發散樹狀配電，適用于不同經濟發展水平的城市。但是隨著經濟技術的發展，尤其是特大型城市的出現、智慧城市的建設，城市的用電需求不斷增加，供電范圍不斷擴大，配電線路的所處地區也越來越復雜。這就造成10kV電網運行當中存在多種故障影響供電和配電的穩定性，造成開關自動跳閘等安全隱患。

1 配電線路故障定位技術原理

在10kV電網當中最為常見的問題是線路放電接地的問題。在配電網中，主要采用小電流接地系統，在發生單相接地時可持續運行約2h，運行效率較高，但未接地兩相電壓將會升高，危及線路絕緣安全。一旦發生兩相接地或相間短路，將會導致系統過流跳閘。同時，長期的單相接地也會存在較為明顯的安全隱患，在故障檢修的過程當中容易危害故障檢修人員的生命安全。在傳統的故障檢修與維修當中，通常將故障點與本線路分開進行檢修。智能化的故障定位技術主要是利用配網自動化系統，發揮網絡和信息化的綜合效應，從而對故障進行智能化的識別，并基于機器的自我迭代和自我更新，發現故障的問題，提供在線監測的數據，方便管理人員根據接地故障進行交換器的更換，從而提高系統運行的穩定性。

2 配電線路故障定位技術在10k V電網中應用的技術優勢

一方面，故障定位技術在10kV電網中的應用，可以提升檢驗檢修的便利程度，降低資源分配的難度。進入到新時代以來，我國的供電范圍不斷擴大，但是由于配電線路所處的地區，地勢地形較為復雜，在廣袤的農村，供電需求非常分散。如果按照傳統的故障檢修方法進行故障巡檢或者專項小組巡檢的方式，檢修效率較低，整個配電系統的正常運行也會受到較為嚴重的影響。如果一些地區原有的10kV電網混亂不堪，那么檢修的效率將會大大降低，造成部分地區的停電作業，影響居民的生產與生活。

另一方面，故障定位技術在10kV電網中的應用還可以提升檢修的安全性。大面積的10kV電網分布在山區、林區、河流谷地，在這些地區開展故障排查與維修不僅會增加風險與難度，也會降低維修的效率，影響正常供電。一些工作人員為了在短時間內完成作業任務，不得不在雷電天氣或者晚間開展維修作業，這將大大影響維修人員的安全。應用配電線路故障定位技術，就可以良好地規避上述風險，通過機器自動識別篩查出故障發生的位置，從而派駐專項小組人員定點進行維修，提升效率，保障安全。

3 故障定位技術在10k V電網中的具體應用路徑

3.1 在線監測系統應用

在線監測系統主要是基于10kV出現的接地故障進行實時的反饋，在系統出現故障時，瞬間電路電流和電壓相位會發生明顯的異常變化，通過數據庫當中的日常數據對比，就可以明顯地監測到接地故障的位置，從而比較出電路的問題，確定維修的方案。

首先，問題電路在線監測系統可以發現接地故障發生的時間點，從而對接地瞬間電路電流和電壓，進行橫向的時間對比和縱向的時間對比，發現電路的問題，并了解到相關電路系統匯報的管理數據。例如在瞬間接地電流大于固定接地電流時，在線監測系統就會對電流量進行實時對比，發現接地問題出現的最早時間點，再進行小范圍的排查，即可發現監測系統獲得的數據異常問題（見下圖）。

圖 在線監測系統層級

其次，在線監測系統可以對整個網絡的智能控制效果進行實時的分析，運用計算機的大數據功能以及云計算功能，檢測到線路存在的異常信號，將該種信號反饋到管理系統當中，根據智能定位對網絡計算進行數據比對。這種比對方法實際上是一種反向分析方法，可以查找出整個配電線路當中會出現接地問題的所有線路，從而對已經出現的部分問題進行快速的故障定位。

最后，在線監測系統可以對電流流量瞬間變化進行實時的獲取，按照短路規避原則獲取跳閘停電的位置。并向該故障位置發出連續性的指令，判斷該部分是否出現斷路或者是短路的問題，從而提高工作保護的實際效果。管理人員應用該方法可以第一時間找到10kV電流流量瞬間變化的節點，從而以該點向外發散，發現周邊地區存在的所有故障節點，進行快速的維修。

3.2 智能監控系統應用

智能監控系統是基于在線監測系統、電路指示系統而形成的更高級別的網絡配電監控系統，主要由計算機監控系統軟件、裝置系統、信號接收器系統構成。隨著工業互聯網以及智能制造的發展，目前的10kV配電網絡智能化水平不斷提高，通過軟件裝置可以對電網當中的人物、機器頁面以及配電線路的運行情況進行可視化的展示。一般來說，信號接收器可以對接收到的數字信號進行實時的分析，借由軟件裝置進行故障的定點定位，應用視頻技術將故障信息發射到網絡監控平臺當中，方便管理人員進行定點排查。

智能監控系統還可以將人物機器頁面故障按照顏色來進行分類，反映到具體的故障數點當中，表明電路線路出現了故障，需要進行排查。檢修人員就可以通過顏色的變化了解到故障維修的應急等級，合理安排自己的時間和工作班組的運行程序，從而盡快恢復大面積的正常供電。再將精力投放于難點問題的解決，減少停電造成的影響和經濟損失。

3.3 故障定位技術的未來應用發展

第一，未來隨著人工智能制造水平的不斷提升，定點定位技術的智能化水平也會越來越高，應用人工智能的迭代和機器算法學習，可以對電磁場、高頻電波、電流變化進行實時感知，從而繪制出電纜外圍因素的模擬圖形，提高定點分析的準確性。技術人員還可以基于更高智能化水平的工具和設置安裝方法，在電流通過導線的情況之下，保障故障檢修的穩定性，提高整個配電線路的供電運行效果，通過數字代碼反饋方法，進行組網分析，提高數據傳輸的精準程度。

第二，隨著制造水平的提升，當前的智慧電網正在如火如荼的發展當中，例如現有的故障檢測裝備外殼原料為ABS，在未來可以增加環氧樹脂材料進行封固，從而延長該種智能設備的使用時間，降低外圍電磁信號對于設備運行效果的干擾，提高設備運行的智能化水平與精準性水平。

第三，當前智能電網管理系統也在逐漸升級當中，可以適用于目前的智能故障定點定位，從而合理地安排人員。管理人員也要根據該種技術的進步及時更新觀念，例如，在新型10kV電網的布置過程當中，可以將這種智能識別裝置安裝在變電輸出門附近，更加精準地識別出故障發生的位置是變電站內部還是變電站外部，從而方便維修人員進行查找。除此之外，技術人員還可以將該種故障識別裝置安裝在用戶的電壓線附近，電纜線附近，方便維修人員快速進行故障定位。

4 結束語

綜上所述，故障定位識別技術的應用改變了傳統10kV配電網的檢修方式，大大提高了供電企業電路檢修的效率，降低了成本，保障了維修人員的人身安全。從文章的分析可知，研究故障定位識別技術，在10kV配電網絡當中的應用，有利于從技術發展的角度看待目前計算機網絡與智慧電網發展的結合。因而要不斷推行該種技術，研發適應當前故障定位的可穿戴識別設備，提高故障定位技術應用的范圍和效果，為技術人員提供便利。