林麗紅

【摘 要】配網(wǎng)線路因其線路長、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受外力及自然環(huán)境影響等原因，是最容易發(fā)生故障的系統(tǒng)之一，而短路故障和單相接地故障則是最常見的故障形式。加裝帶通信故障指示器，能實(shí)現(xiàn)與主站系統(tǒng)通信，提高快速復(fù)電水平和供電可靠性。本文介紹了故障指示器類型，深入闡述了技術(shù)原理，自動(dòng)定位系統(tǒng)組成等內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；指示器故障判據(jù)；故障指示器

0 引言

目前，配電自動(dòng)化技術(shù)及產(chǎn)品日趨成熟，在中心城市及一般城市的核心區(qū)域已開始配電自動(dòng)化饋線建設(shè)，但農(nóng)村配網(wǎng)的現(xiàn)狀而言，相對(duì)于改造網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增加自動(dòng)化開關(guān)等手段，加裝帶通信故障指示器組成簡易型配電自動(dòng)化系統(tǒng)，能達(dá)到縮短故障停電時(shí)間、縮小停電范圍、提高供電可靠性的目的。

配網(wǎng)故障指示器根據(jù)其安裝的線路類型分為架空型和電纜型。其主要通過對(duì)線路電流和電壓的實(shí)時(shí)檢測，判斷故障類型為短路（過流）、 接地故障；對(duì)故障的顯示方法主要有翻牌、光電顯示。具備帶通信功能的故障指示器結(jié)合通信終端使用，可將故障信息等上傳到配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控功能。

1 故障指示器終端工作原理

短路故障檢測原理根據(jù)短路時(shí)的特征，通過檢測線路中的負(fù)荷電流突變及持續(xù)時(shí)間判斷故障，指示線路短路故障；接地故障檢測原理要求通過檢測零序電流變化特征。

1.1 短路故障判據(jù)

短路故障檢測判據(jù)（同時(shí)滿足）如下：

It≥所設(shè)定啟動(dòng)值，It為突變電流值，根據(jù)線路的實(shí)際情況設(shè)定

I=0A； I為線路故障后電流值

0.02s≤△T≤3s； △T為電流突變時(shí)間

1.2 接地故障判據(jù)

接地故障檢測有兩種，一種是“瞬時(shí)信號(hào)”無源法；一種是“不對(duì)稱電流”有源法?！八矔r(shí)信號(hào)”無源法判據(jù)是采用分析電容電流作為接地故障電流的判據(jù)。接地檢測的電容電流的啟動(dòng)值較低，對(duì)于架空線路的穩(wěn)態(tài)接地電容電流值的計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：

IC=（2.7～3.3）UPL×10-3

其中，UP為線電壓（kV），L架空線路長度（km）；系數(shù)2.7，適用于無架空地線的線路，系數(shù)3.3適用于有架空地線的線路。暫態(tài)電容電流是穩(wěn)態(tài)電容電流的3倍。電纜線路的電容電流是架空線路電容電流的20倍。根據(jù)公式計(jì)算，發(fā)生接地故障時(shí)，40KM的架空線路會(huì)產(chǎn)生1A的穩(wěn)態(tài)電容電流，3A的暫態(tài)電容電流。架空線路的長度是指變電所同一主變的10kV母線上所有出現(xiàn)的總長度。接地檢測的電容電流啟動(dòng)值降低到穩(wěn)態(tài)1A，即同一母線下10kV線路超過40KM， 該檢測單元即可準(zhǔn)確的分辨和判斷，也使得系統(tǒng)適用范圍更廣。最終指示器采取的判據(jù)總結(jié)如下：線路中有突然增大的暫態(tài)電容電流>1A、接地線路電壓降低3kV以上、線路依然處于供電狀態(tài)；

在“不對(duì)稱電流”有源法判據(jù)中，信號(hào)注入法檢測單相接地故障的原理是按照小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的特點(diǎn)，通過檢測使故障線路上產(chǎn)生不對(duì)稱電流信號(hào)的特征來實(shí)現(xiàn)故障選線和故障點(diǎn)定位的。

不利用小電流接地系統(tǒng)單相接地的故障量，而是利用單相接地時(shí)原邊被短接暫時(shí)處于不工作狀態(tài)的接地相PT，人為地向系統(tǒng)注入一個(gè)特殊信號(hào)電流，用尋跡原理即通過檢測，跟蹤該信號(hào)的通路來實(shí)現(xiàn)接地故障定位。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，注入信號(hào)電流僅在接地線路接地相中流動(dòng)，并經(jīng)接地點(diǎn)入地。利用一種只反映注入信號(hào)而不反映工頻及其諧波成分的信號(hào)電流探測器，對(duì)注入電流進(jìn)行尋蹤，就可實(shí)

現(xiàn)單相接地故障定位與接地點(diǎn)定位，原理圖如圖1。

不對(duì)稱電流源由K1、K2、K3三個(gè)真空開關(guān)、限流電阻組成，三個(gè)真空開關(guān)分別接線路的A、B、C三相。當(dāng)線路上的某處發(fā)生接地故障時(shí)，變電站的PT零序電壓升高，接地相對(duì)地電壓降低，非故障相對(duì)地電壓升高，不對(duì)稱電流源控制器控制相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，使故障線段流過脈動(dòng)單向特征電流，而非故障線路無該特征電流流過，通過檢測到該信號(hào)后即可檢測出故障線路和位置。

一般情況下，故障指示器終端設(shè)有閉鎖機(jī)制，會(huì)根據(jù)電壓和電流變化情況實(shí)線閉鎖，防止因?yàn)橛苛鲗?dǎo)致誤報(bào)。并且在線路供電穩(wěn)定后，自動(dòng)解除閉鎖，恢復(fù)正常檢測狀態(tài)。

2 故障指示器自動(dòng)定位系統(tǒng)組成

部分故障指示器帶有通信功能，它檢測到線路的信息后，通過通信終端可實(shí)現(xiàn)與配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)通信，從而實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)定位，運(yùn)維人員可通過系統(tǒng)判斷故障地點(diǎn)。電纜型故障指示器的通信終端采用PT供電方式，也可就近從配變或市電取AC220V電源作為工作電源。架空型的通信終端可依靠太陽能取電，并配備蓄電池。通信主機(jī)采用無線射頻進(jìn)行通信，通信主機(jī)與系統(tǒng)主站之間則可利用SMS、GPRS方式通信。因不需要建設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)，這種配置增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性，并節(jié)省了大量通信基礎(chǔ)的建設(shè)費(fèi)用。系統(tǒng)主站由通信交換機(jī)、服務(wù)器、客戶端和主站軟件等多種軟硬件組成，支持與其它運(yùn)行管理系統(tǒng)互聯(lián)。

應(yīng)根據(jù)線路的運(yùn)行情況進(jìn)行故障指示器布點(diǎn)，但在1回架空線路中通信終端設(shè)置不宜超過8個(gè)，故障指示器應(yīng)設(shè)置在分支線第一個(gè)桿塔處，不同分支的故障指示器應(yīng)就近接入一臺(tái)通信終端；電纜型故障指示器原則上每回線路主干線環(huán)進(jìn)環(huán)出及出線處設(shè)置一套三相-零序電纜故障指示器，接入同一臺(tái)通信終端，1條線路上不超過8組通信終端。

3 結(jié)論

在配網(wǎng)線路加裝故障帶通信指示器，能夠快速準(zhǔn)確定位故障位置，便于運(yùn)維檢修人員定位故障地點(diǎn)，縮短停電時(shí)間，減少用電損失，減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高自動(dòng)化水平。從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性考慮，安裝帶通信故障指示器作為一種成本低、見效快、穩(wěn)定性高、組網(wǎng)靈活的簡易型配電自動(dòng)化系統(tǒng)，適合于在農(nóng)村配網(wǎng)進(jìn)行全面建設(shè)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉慧婷.故障指示器的技術(shù)選型和運(yùn)行分析[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.

[2]李迅，等.10kV配電系統(tǒng)故障定位研究[J].湖北電力，2011.

[3]湯志銳.基于故障指示器的配網(wǎng)故障檢測方法及自動(dòng)定位系統(tǒng)[J].動(dòng)力與電氣工程，2011.

[4]陳煦斌，等.配網(wǎng)故障指示器最優(yōu)配置研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014.

[責(zé)任編輯：王偉平]