邱桂華 湯志銳 劉俊濤

(廣東電網公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

配電網斷線智能診斷方法芻議

邱桂華 湯志銳 劉俊濤

(廣東電網公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

針對目前配電網斷線無有效手段監(jiān)測的情況，提出了一種配電網斷線智能診斷方法，該方法可大大提升搶修效率，提高供電可靠性，具有良好的推廣和應用前景。

配電網；斷線；缺相；智能診斷

0 引言

隨著經濟的快速發(fā)展，人們對電力供應的需求越來越高，電力技術也得到了空前快速的發(fā)展。配電網系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的最末端，直接負責對客戶的供電，其運行水平直接影響客戶的用電質量。

當配電網斷線或配變高壓側熔絲熔斷發(fā)生一相或兩相缺相時，將對高壓和低壓客戶的用電造成嚴重影響。特別是對于如魚塘用戶所使用的三相電機，當一相或兩相缺相時，配電網將產生負序及零序電壓，如不及時斷開三相電源，將會對電機設備造成重大損壞。當前，當配電網發(fā)生缺相事件時，一般需用戶報障才能進行維修，這種故障處理方式大大延長了用戶停電時間，可靠性低，甚至還會嚴重損壞用戶設備，因而不能滿足電力可靠供應的要求。

1 斷線運行及原因分析

1.1 斷線運行分析

配電網目前主要采用的是10 kV電壓等級供電，相對于輸電網線路，其線路總公里數較長，路徑也較復雜，易發(fā)生斷線故障。

配電網一般使用Dyn11接線的配電變壓器為低壓用戶供電，以配變高壓側發(fā)生一相斷線為例進行分析，變壓器高壓側A相斷線時的接線圖如圖1所示。

圖1 配變高壓側A相斷線示意圖

從圖中連接關系中可以看出，配變高壓側A相斷線時，其高壓側A、C兩相繞組為串聯(lián)后與B相繞組并聯(lián)運行，AB相線電壓與BC相線電壓相等并等于BC相電壓的一半，A相磁通和C相磁通為B相正常磁通的一半。因此，根據電磁關系及配變低壓側為中性點直接接地連接關系可知，配變低壓側a相電壓和c相電壓為b相正常電壓的一半。

因此，對于Dyn11連接組別的配電變壓器，當其高壓側發(fā)生一相斷線時，其低壓側該相及相鄰另外一相電壓變?yōu)樵瓉淼囊话耄蛪合到y(tǒng)出現(xiàn)嚴重的不平衡現(xiàn)象，產生負序電壓及電流。該現(xiàn)象將導致三相電機的出力不平衡，長期運行還可能燒毀設備；配變局部溫度將會升高，影響其使用壽命[1]。

1.2 斷線原因分析

對配電網運行過程中發(fā)生的斷線故障進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)造成配電網斷線的原因主要有：雷擊斷線、設備缺陷以及外力破壞[2]。

1.2.1 雷擊斷線

雷擊斷線是配電網斷線的主要原因之一，特別是在我國南方地區(qū)，經常會在雷暴活動劇烈的天氣發(fā)生斷線故障。配電網線路一般采用針式絕緣子，無避雷器保護，絕緣水平較低，因而容易受到感應雷和直擊雷的危害，發(fā)生雷擊斷線故障。

雷擊架空線路發(fā)生接地斷線故障可分解成2個過程：一是雷擊過電壓擊穿絕緣，使導線對地放電；二是持續(xù)的系統(tǒng)工頻電壓施加于雷電放電通道上，持續(xù)的工頻短路電流建弧燃燒。導線上的放電點即為工頻持續(xù)電流的起弧點，如果該起弧點能量集中在很小的范圍內，將導致導線瞬間局部熔化，配電網斷線[3-4]。

1.2.2 設備缺陷

配電網眾多設備的生產廠家良莠不齊，配變、避雷器、開關等設備出現(xiàn)問題很可能會導致某相斷線。常見的設備缺陷造成配電網斷線的現(xiàn)象有：瓷橫擔斷裂、導線接頭銹蝕以及絕緣子損壞等。

1.2.3 外力破壞

隨著城市建設施工工程越來越多，施工吊機容易撞擊附近架空線路，使配電網發(fā)生斷線；同時地下施工建設過程中，由于不清楚電纜敷設情況，很可能導致電纜受到機械損害，發(fā)生某相斷線。

2 斷線智能診斷原理

配電網斷線智能診斷分為3部分：報文抽取及并組、報文數據分析、斷線綜合判斷。

2.1 報文抽取及并組

當配電網發(fā)生斷線或斷線故障恢復正常時，其所連接的配變將發(fā)生缺相或缺相恢復告警，該缺相告警報文通過GPRS裝置發(fā)送至計量自動化系統(tǒng)主站，通過主站將配變缺相告警報文以主動推送的方式轉變?yōu)榕渥內毕喔婢盘枴?/p>

對獲取的配變缺相告警報文剔除重復的內容，篩選出有效的配變缺相告警報文，同時對報文進行并組處理，具體為：對于同一發(fā)生時間、同一資產編號、同一來源、同一停電類型、同一相別的原始重復報文進行剔除，只保留一條原始報文，然后進行報文并組處理。報文并組規(guī)則為如果報文的停電類型為發(fā)生，則將該報文記錄單獨列為一組，并通過訪問其他系統(tǒng)獲取配電網生產ID、客戶ID、GIS編號、營銷ID、出線變電站ID等字段信息；如果報文的停電類型為恢復，則與存在于報文中的同資產編號且停電類型為發(fā)生，同來源、同相別且復電時間為空的記錄進行并組，否則將該報文記錄單獨列為一組，并通過訪問其他系統(tǒng)獲取配電網生產ID、客戶ID、GIS編號、營銷ID、出線變電站ID等字段信息。

2.2 報文數據分析

根據并組報文字段信息，對20天內及90天內配變缺相告警報文記錄數進行統(tǒng)計，頻發(fā)記錄數可反映最近配變發(fā)生缺相的情況。頻發(fā)數1定義：同資產編號、同來源、同相別、到發(fā)生時間為止20天內的記錄數；頻發(fā)數2定義：同資產編號、同來源、同相別、到發(fā)生時間為止90天內的記錄數。

根據并組報文字段信息對異常報文進行判斷，該類告警現(xiàn)場實際往往并無配變缺陷事件發(fā)生。異常事件判斷規(guī)則為：

(1) 同一資產編號、同來源、同相別、同一發(fā)生時間前后15 min內存在多條記錄，如果該記錄不是最早記錄則為異常；

(2) 如果頻發(fā)數1或者頻發(fā)數2大于相應的閾值則為異常；

(3) 停電原因為空為異常。

根據并組報文字段信息對規(guī)定時間內同一線路缺相配變數進行統(tǒng)計，同一線路缺相配變數可反映一條線路或其某個部分是一臺還是多臺配變發(fā)生缺相事件。配變非異常數量：同一線路、同一變電站、同來源、同一發(fā)生時間前后15 min內，停電時間非空的非異常記錄數，同一資產編號記為一個；配變異常數量：同一線路、同一變電站、同來源、同一發(fā)生時間前后15 min內的異常記錄數量。

根據并組報文字段信息對反復動作的配變進行判斷，該類告警一般表明配變實際上并未發(fā)生缺相事件，可用于后續(xù)配變缺相事件的判斷。判斷配變缺相告警反復動作的規(guī)則為：

(1) 同資產編號、同來源、同相別、發(fā)生時間向前推15 min～3 h之間有停電時間非空的記錄，為反復動作。

(2) 同資產編號、同來源、同相別、到發(fā)生時間為止(不包括該發(fā)生時間)3天內有非異常記錄，為反復動作。

(3) 發(fā)生時間向前推15 min～3 h，同資產編號的最近一條記錄為命中或已命中，且缺相類別為A或B或C，為反復動作。

(4) 如果發(fā)生時間早于6月：同資產編號、同來源、同缺相類別、1～5月內非異常記錄數大于等于10為反復動作。如果發(fā)生時間遲于6月：同資產編號、同來源、同缺相類別、6月至當前非異常記錄數大于等于10為反復動作。

(5) 同資產編號、同來源、非異常記錄數大于等于20為反復動作。

(6) 同資產編號、同來源、同相別、到發(fā)生時間為止30天內、頻發(fā)數1總和大于等于20或頻發(fā)數2大于等于50為反復動作。

根據并組報文字段信息，訪問能量管理系統(tǒng)及配網自動化系統(tǒng)獲取相應出線開關、自動化開關、故障指示器、變電站失壓、重合閘、配變失壓等信息，可知缺相配變相關停電事件。根據上述獲取的相關設備動作信息，對非異常的配變缺相報文進行停電原因分析，停電原因按以下邏輯進行判斷：

(1) 事故停電：配變失壓數為空，有變電站失壓；

(2) 永久故障：配變失壓數為空，出線開關和自動化開關任意一個跳閘；

(3) 重合跳分段：配變失壓數為空，配變非異常數量大于3，出線開關和自動化開關任意一個故障跳閘并重合；

(4) 瞬時故障：配變失壓數為空，出線開關和自動化開關任意一個故障跳閘并重合；

(5) 帶電接口：配變失壓數為空，有重合閘退出；

(6) 短時動作：配變失壓數為空，短時停電。

2.3 斷線綜合判斷

根據報文數據分析結果，對配變缺相告警報文告警類型進行綜合判斷，對于診斷為已命中告警類型的報文判斷為多臺配變發(fā)生缺相事件，根據多臺缺相配變進行GIS拓撲分析，用于判斷可能斷線的上游開關，同時將生成搶修工單并發(fā)送短信到搶修人員的手機；對于診斷為命中的告警報文判斷為單臺配變發(fā)生缺相事件，將生成搶修工單并發(fā)送短信至相關搶修人員手機，指導搶修人員進行快速搶修，實現(xiàn)快速復電；對于告警報文診斷為有效及無效類型，將不進行任何處理。具體應按照以下優(yōu)先順序來對配變缺相報文進行告警類型判斷：

(1) 已命中：配變失壓數為空，停電事件非空，頻發(fā)數1小于5，配變非異常數量大于1，停電原因非短時動作、非帶電接口、非瞬時故障、非重合跳分段、非永久性故障、非事故停電；

(2) 命中：配變失壓數為空，停電事件非空，頻發(fā)數1小于5，配變非異常數量等于1，停電原因非短時動作、非帶電接口、非瞬時故障、非重合跳分段、非永久性故障、非事故停電；

(3) 有效：出線開關、自動化開關、變電站失壓、重合閘任意一個動作，或者停電原因非空；

(4) 無效：停電時間為空。

3 結語

本配電網斷線智能診斷方法能全程自動分析及診斷，無需人工參與，節(jié)省了大量人力及物力，實現(xiàn)了調度員減負，同時具有實時性高、準確度高及效率高等特點；該方法能夠很好地彌補配電網調度監(jiān)控系統(tǒng)無法監(jiān)控配變缺相事件的缺陷，使傳統(tǒng)的配變缺相需用戶報障后搶修人員才開始相應搶修轉變?yōu)閾屝奕藛T先知配變缺相事件，從“被動接收”故障事件轉變?yōu)椤爸鲃影l(fā)現(xiàn)”故障，減少了用戶停電時間及設備損失，大大提高了供電可靠性。

[1]楊萌.10 kV配電變壓器斷線運行分析[J].黑龍江電力，2012(3)

[2]劉毅彬，鄧鶴鳴，葉征，等.東莞地區(qū)10 kV配網斷線事故分析及應對措施[J].電瓷避雷器，2012(3)

[3]李世民，王巨豐，閆仁寶，等.一種降低10～35 kV架空線路雷擊斷線率的方法研究[J].廣東電力，2013(3)

[4]徐興發(fā)，聶一雄，徐亮，等.10 kV架空絕緣導線雷擊斷線原因分析與解決對策[J].廣東電力，2012(12)

2014-05-27

邱桂華(1987—)，男，江西贛州人，工程師，主要從事配電網運行工作。