文武

摘 要：隨著城市和農(nóng)村地區(qū)配電網(wǎng)改造的不斷深化以及電力市場的進一步發(fā)展，用電主體對供電的質(zhì)量以及穩(wěn)定性的要求越來越高，由此配網(wǎng)自動化水平的改進和提高成為供電部門一項重要的工作內(nèi)容。研究和實現(xiàn)智能配網(wǎng)故障的快速定位，有助于在配網(wǎng)發(fā)生故障時第一時間對故障進行定位、隔離和恢復供電，具有重要意義。本文從智能配網(wǎng)的定義出發(fā)，分析了智能配網(wǎng)的主要故障類型并提出了智能配網(wǎng)故障快速定位的基本要求，于文末給出了故障定位的具體方法。

關(guān)鍵詞：配電自動化；故障定位；方法對策

0 引言

進入新時期以來，電力作為一種特殊的產(chǎn)品，在我國的經(jīng)濟和社會生活中扮演著越來越重要的角色，我國生產(chǎn)力的發(fā)展對電能的依賴性也愈顯凸出。配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，是連接供電系統(tǒng)和用電主體的橋梁，是電能輸送的最后一道環(huán)節(jié)，因此配電系統(tǒng)的運行效果將對用戶的供電質(zhì)量產(chǎn)生最直接的影響。采用傳統(tǒng)的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)時，地埋電纜往往和架空線路混合架設(shè)，配電設(shè)備的種類繁多并且不具有統(tǒng)一的規(guī)格，再加上舊式設(shè)備不具備開關(guān)保護，一旦發(fā)生配網(wǎng)線路故障，往往會造成大面積長時間停電的現(xiàn)象。智能配網(wǎng)的改造升級和故障快速定位將有助于搶修工作人員及時對故障進行現(xiàn)場處理，使得故障設(shè)備能夠被快速準確地識別并隔離，在短時間內(nèi)實現(xiàn)對故障區(qū)域的恢復供電，對提升配電網(wǎng)絡(luò)供電質(zhì)量以及提高對客戶的服務(wù)水平有著十分重要的意義。

1 智能配網(wǎng)的定義

配電系統(tǒng)一般指電力系統(tǒng)中二次降壓變電所低壓側(cè)直接或降壓后向用戶供電的系統(tǒng)，即配電是經(jīng)電網(wǎng)發(fā)電、輸電后直接面向用戶的最終功能。配電系統(tǒng)一般由兩部分組成，一部分是配電網(wǎng)，另一部分是配電網(wǎng)的控制設(shè)備，配電網(wǎng)中又進一步包括，降壓變壓器、饋線、斷路器以及各種開關(guān)，等等，而配電控制設(shè)備又涵蓋眾多測量和計量儀表、通信設(shè)備，自動裝置以及繼電保護等。智能配網(wǎng)是指將現(xiàn)代的信息處理技術(shù)和計算機技術(shù)與配網(wǎng)系統(tǒng)相融合，利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，對配電網(wǎng)自身以及用戶供電狀況的各項技術(shù)參數(shù)進行實時監(jiān)測，以加強對配網(wǎng)和用戶供電的保護、控制與管理，提升配電作業(yè)的工作效率和供電質(zhì)量，有效減少停電時間和事故維修成本。智能配網(wǎng)系統(tǒng)由以下4部分構(gòu)成，一是配電線路智能化，即饋線的自動化；二是供電用戶的智能化，即用電主體自身能夠在允許的權(quán)限和范圍內(nèi)實現(xiàn)需方管理；三是變電站的智能化，即變電站的配電部分能夠?qū)崿F(xiàn)無人工運行；四是配電管理的智能化，即實現(xiàn)對配電網(wǎng)各項運行指標和技術(shù)參數(shù)的智能網(wǎng)絡(luò)分析。

2 配電網(wǎng)的主要故障類型

在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，某一個組成元件的故障都有可能波及整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定，因此在配網(wǎng)故障分析與排查時，基本上都需要操作相應(yīng)開關(guān)或斷路器對故障區(qū)段來進行隔離診斷，并且由于所有元件的故障最終都會在饋線上反映出來，所以為了便于對故障的分析和處理，一般把故障看作是發(fā)生在線路上的?；谝陨锨疤?，可以把配電網(wǎng)故障分為以下幾種類型。

2.1 單相接地

單相接地，是配電網(wǎng)系統(tǒng)中最多發(fā)的故障類型。導致出現(xiàn)該類故障的原因有很多，在城市地區(qū)最常見的為道路兩旁樹木過高與線路相搭接而造成配網(wǎng)故障。在中性點不直接接地的配電系統(tǒng)中若發(fā)生單相接地故障，雖然不會產(chǎn)生較大的短路電流，但是非故障相的電壓卻會異常升高，若不進行及時的故障排除，并在該狀態(tài)下配網(wǎng)繼續(xù)運行，很容易在時間的作用下發(fā)生絕緣被擊穿的情況，進而引發(fā)更嚴重的短路故障。

2.2 兩相短路

兩相短路一般是受到外界影響所致，例如雷擊或外力壓迫等。線路發(fā)生兩相短路故障時將產(chǎn)生很大的短路電流，若隔離處理不及時，容易引發(fā)故障線路燒毀和大面積停電的不良局面。

2.3 三相短路

三相短路可謂是配電網(wǎng)中最為嚴重的故障，具體是指對稱分布的ABC三相在同一處發(fā)生了短接，從而引發(fā)了極大的短路電流，在智能配網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)生這種故障的概率極低，一般均是由人為因素所致的。

2.4 缺相

缺相是指10kV系統(tǒng)的一相或兩相無電壓，三相電機則無法運作的故障類型。

3 智能配網(wǎng)故障快速定位的要求

配網(wǎng)自動化的改造和升級將有利于提升供電質(zhì)量和穩(wěn)定性，同時也對智能配網(wǎng)故障的快速定位提出了新的要求。第一，需要建立專門的擁有故障定位和隔離功能的配電主站系統(tǒng)，以實現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)測；第二，解決單相接地故障信號檢測難的問題，在配電故障點定位時，非金屬性接地故障的特征信息較為微弱，獲取難度較大，需要在故障偵測系統(tǒng)中設(shè)計一種機制，對其實現(xiàn)有效檢測；第三，實現(xiàn)智能配網(wǎng)故障的快速定位必須要考慮方法的經(jīng)濟性，考慮到配電網(wǎng)絡(luò)點多面廣的特點，在充分利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，進行創(chuàng)新研究；第四，實現(xiàn)較高自動化水平的故障定位，實現(xiàn)故障定位的實時性和精準性，并且提高硬件設(shè)備在各種工作環(huán)境中的適應(yīng)性，在故障發(fā)生的第一時間對故障設(shè)施隔離，故障區(qū)域由其他非故障區(qū)域轉(zhuǎn)供電。

4 智能配網(wǎng)故障快速定位的方法研究

4.1 利用重合器和分段器進行故障快速定位

利用重合器和分段器進行智能配網(wǎng)故障快速定位的方法適用于輻射狀或環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。其主要工作原理是，當配網(wǎng)某段出現(xiàn)故障時，安裝在線路上的重合器會自動對故障電流進行檢測，判定為線路故障后會自動跳閘，一定時間以后又會自動重合。分段器能夠智能記憶重合器的分合次數(shù)，從而能夠按照事先在程序中輸入的指令，使重合器達到規(guī)定次數(shù)的分合。配電系統(tǒng)中重合器和分段器相互配合使用，對于瞬時故障，重合器跳閘第一次重合后，線路將恢復供電；對于永久性故障，重合器將完成預(yù)先整定的所有重合次數(shù)，確認為永久性故障后，則進行閉鎖，不再重合，此時分段器也將自動分閘并閉鎖，兩者配合以達到對故障線路區(qū)段進行隔離的目的。若在重合器完成所有預(yù)先整定的分合次數(shù)前，故障就被其他設(shè)備切除了，重合器將恢復合閘狀態(tài)，經(jīng)過一定時間延時后分段器也會進行復位工作，重置重合器的分合次數(shù)恢復到預(yù)先整定的狀態(tài)，從而為下一次故障定位做好準備。由此可見，重合器和分段器的結(jié)合可以實現(xiàn)配網(wǎng)故障快速定位隔離的作用，并且該方法原理簡單，自動化程度高。但是這種方法也存在自身的局限性：一方面，該種方法對設(shè)備的要求較高，并且必須要拉開重合器或主變電所的出線斷路器，容易導致事故范圍判定過大；另一方面，重合器的多次重合會對配電網(wǎng)造成一定的沖擊，特別是在發(fā)生永久性故障時，多次分合產(chǎn)生的沖擊電流可能逼近饋線過載負荷極限，導致線路燒斷。

4.2 利用FTU進行故障快速定位

為應(yīng)對在上述方法中存在的不足，基于FTU與SCADA通信網(wǎng)絡(luò)的智能配網(wǎng)應(yīng)運而生?；贔TU的智能配網(wǎng)能夠?qū)τ脩簟h(huán)網(wǎng)柜以及開閉所的戶外饋線實現(xiàn)遠距離通信、監(jiān)測、控制以及故障電流監(jiān)測等，利用FTU傳輸?shù)椒治鼋K端的參數(shù)，經(jīng)過分析終端的運算能夠較快捷地實現(xiàn)故障定位。配電網(wǎng)樹狀分支的結(jié)構(gòu)特點使得故障總是出現(xiàn)在從電源側(cè)開始最后一個流過故障電流的開關(guān)節(jié)點到第一個沒流過故障電流的開關(guān)節(jié)點之間，因此對于具有這種結(jié)構(gòu)的輻射狀配網(wǎng)、樹狀配網(wǎng)和處于開環(huán)運行的環(huán)網(wǎng)，判斷和鎖定故障區(qū)段只要根據(jù)饋線沿線各開關(guān)是否流過故障電流就可以了，而想要實現(xiàn)對開關(guān)節(jié)點是否過流進行檢查，則需要安裝FTU。

因此基于FTU的故障定位方法克服了重合器的缺點，能夠一次性精準快速地對故障進行隔離。但由于安裝FTU以及后續(xù)的通信費用開支巨大，這種方法同樣受到經(jīng)濟成本方面的限制，在實際應(yīng)用中只是在配網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點上安裝FTU。

4.3 利用用戶故障反饋電話進行故障快速定位

FTU系統(tǒng)能夠獲取各種實時信息以便于對配電網(wǎng)絡(luò)進行快速故障定位，在實際運行中配電網(wǎng)絡(luò)故障的快速定位還有賴于另一類重要的故障信息來源，即用戶的故障反饋電話信息。用戶故障反饋電話作為FTU和SCADA系統(tǒng)的重要輔助和補充，主要被用來進行非測控區(qū)的故障定位，即那些沒有納入到FTU和SCADA信息通信系統(tǒng)中的區(qū)域。隨著我國用電用戶維護自身用電安全穩(wěn)定意識以及用電基本常識的提升，電話報修系統(tǒng)獲取的用戶信息反饋能夠有效地幫助供電部門實現(xiàn)配網(wǎng)故障的快速定位。通過獲取用戶的供電代碼以及該用戶與變壓器的連接關(guān)系可以進行初步的故障定位，并且其實現(xiàn)無須專門的設(shè)備，成本較低，具有較強的可行性。

5 結(jié)束語

智能配網(wǎng)是我國電網(wǎng)改造和電力系統(tǒng)升級的重要工作之一，隨著自動化技術(shù)的持續(xù)挖掘和應(yīng)用，智能配網(wǎng)將進一步完善和優(yōu)化。各地配網(wǎng)自動化程度的不斷提升也給故障特征檢測技術(shù)以及故障定位提出了更高層次的要求，利用日趨完善的通信技術(shù)和計算機技術(shù)對故障定位的方法予以創(chuàng)新和改造有利于推動故障定位方法的進步，而智能配網(wǎng)故障的快速定位能夠促使整個配網(wǎng)的運行更加安全、經(jīng)濟和可靠。

參考文獻

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