鄭芳

摘要：隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，人們對(duì)供電的可靠性和供電質(zhì)量要求越來越高。故障定位技術(shù)能準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，省去查找故障所耗費(fèi)的大量物力、人力和時(shí)間，得到了廣大電力工作者的研究和探索。本文結(jié)合自身的一些實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)10KV配電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用及提高配電網(wǎng)供電可靠性進(jìn)行分析，并做出了綜合性的總結(jié)，希望能為電力工作者提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：安全;故障定位;研究探索

隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，人們對(duì)供電的可靠性和供電質(zhì)量要求越來越高。目前，由于我國(guó)城鄉(xiāng)的配電網(wǎng)大都是采用單輻射樹狀方式，尤其是城市郊區(qū)10kV 饋電線路更是以架空線路為主，在惡劣的天氣時(shí)有發(fā)生接地和短路故障，這對(duì)電網(wǎng)的安全可靠供電造成了嚴(yán)重的影響。為減少線路故障后的尋查工作量，縮短故障修復(fù)時(shí)間，節(jié)約大量的人力物力，提高供電可靠性，減少停電損失，加強(qiáng)并提高系統(tǒng)運(yùn)行管理水平，迫切需要在系統(tǒng)發(fā)生故障后能迅速準(zhǔn)確地查找到故障點(diǎn)，線路故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位顯得越來越重要。

1、配電線路故障在線定位技術(shù)原理

配電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中，一般發(fā)生接地故障比相間短路故障多，運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明接地故障約占總故障的 90%，特別是在雷雨、大風(fēng)等惡劣自然天氣的時(shí)候，單相接地故障發(fā)生的幾率比較頻繁。雖然單相接地后，故障相對(duì)地電壓降低，非故障相電壓升高，電壓依然對(duì)稱，不影響用戶供電，但是，單相接地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)嚴(yán)重影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，發(fā)生單相接地后也需要將線路停電，查找故障，特別是在選線的時(shí)候，會(huì)造成無故障線路的停電，造成供電可靠性的降低。在配電網(wǎng)發(fā)生短路或者接地故障時(shí)，電網(wǎng)中存在大量的故障信息，可以利用一些量化的信息對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，同時(shí)，將故障或可疑線路與無故障發(fā)生的線路分開，保證其他線路的供電。通常的做法是逐步減少連接在故障或者可疑發(fā)生故障線路上的正常運(yùn)行設(shè)備的數(shù)量。本文介紹一種基于計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)的新型配電線路故障在線定位系統(tǒng) MODS（Malfunction Online DetectSystem，MODS）的原理及其在 10kV 配電線路故障檢測(cè)中的應(yīng)用。MODS主要組成部分：故障檢測(cè)裝置（含無線傳輸模塊）、故障指示器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)應(yīng)用軟件、接收發(fā)射交換機(jī)等組成。

2、線路故障檢測(cè)裝置故障檢測(cè)裝置

2.1故障指示器

工作原理：電流通過導(dǎo)體時(shí)磁場(chǎng)觸發(fā)指示器，當(dāng)電流超過指示器的額定值時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，白天線路故障時(shí)翻牌，晚上故障時(shí)發(fā)光。在實(shí)際的運(yùn)用中，由于故障檢測(cè)器價(jià)格比較貴，故障指示器價(jià)格比較便宜，通常是將故障檢測(cè)器和故障指示器混合使用，一般將故障檢測(cè)器安裝在分支、線路負(fù)荷開關(guān)處，故障指示器安裝在設(shè)備引落線和同一供電區(qū)段的分支線路、耐張桿塔處。

2.2無線傳輸模塊

當(dāng)線路發(fā)生異常變化（短路、接地、斷線）時(shí)，線路故障檢測(cè)器能夠及時(shí)響應(yīng)故障信號(hào)，將變化的信號(hào)以編碼的方式采用無線裝置發(fā)射到工作站接收機(jī);同時(shí)，故障指示器也立即對(duì)故障信號(hào)作出反映、翻牌或者發(fā)光。

2.3監(jiān)控中心（工作站）

監(jiān)控中心包括：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)應(yīng)用軟件、接收發(fā)射裝置、打印機(jī)等。監(jiān)控中心的人機(jī)界面是直觀的配電網(wǎng)絡(luò)接線圖。當(dāng)監(jiān)控中心通過接收發(fā)射裝置接收到線路故障檢測(cè)器發(fā)送的信息，經(jīng)過應(yīng)用程序的處理，在人機(jī)界面的接線圖上將對(duì)應(yīng)的故障檢測(cè)器變色，顯示故障信息。同時(shí)驅(qū)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，移動(dòng)工作站將故障信息發(fā)送到運(yùn)行人員的手機(jī)。

3、幾種配電線路接地故障定位技術(shù)分析

3.1消弧線圈接地系統(tǒng)的相關(guān)單相接地故障定位分析

電力系統(tǒng)的故障定位通常依靠對(duì)故障引發(fā)的電流以及方向的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的判斷。對(duì)于中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)，由于接地故障的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)相中較大電流的出現(xiàn)，故此種場(chǎng)合的故障定位較易實(shí)現(xiàn)。然而，對(duì)于中性點(diǎn)未有效接地的系統(tǒng)，經(jīng)過相應(yīng)的消弧線圈及電阻的裝設(shè)，當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障后，對(duì)應(yīng)的故障電流數(shù)值相對(duì)較小，從而不利于故障的定位。以消弧線圈接地系統(tǒng)的單相接地故障定位過程為例，其一般涉及故障指示器、通訊等方面的技術(shù)。

1）故障指示器的對(duì)比

當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中涉及的配網(wǎng)線路故障指示器基本包括機(jī)械式以及電子式兩種。前者利用電子感應(yīng)的基本原理實(shí)現(xiàn)，后者則通過相應(yīng)的電流互感器，完成故障電流的采集，經(jīng)過對(duì)電流數(shù)值的對(duì)比來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)具有通訊和顯示的功能。相對(duì)于電子式指示器，機(jī)械式設(shè)備具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性好、便于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，然而，也存在對(duì)小電流故障的判斷效果較差、不能對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、集成度差等不足;而電子式設(shè)備不僅能夠完成復(fù)雜的運(yùn)算和功能，還能夠?qū)ε渚W(wǎng)線路的負(fù)荷進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)也存在結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜等不足。

2）相關(guān)的通訊技術(shù)分析

對(duì)于使用電子式故障指示器的定位系統(tǒng)，把故障相關(guān)數(shù)據(jù)可靠、快速的進(jìn)行傳輸具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于無線通訊技術(shù)具有受地理?xiàng)l件約束較小、安裝及使用相對(duì)簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，在配網(wǎng)故障指示器的通訊中具有很大的應(yīng)用前景。

考慮到電力系統(tǒng)故障指示器復(fù)雜的周邊環(huán)境，以及較遠(yuǎn)的安裝距離等因素，在現(xiàn)有的無線通訊技術(shù)方案中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮基于FSK以及ASK的技術(shù)，憑借其較好的抗干擾能力和較遠(yuǎn)的傳輸距離，較為適宜在電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)通信領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)，鑒于GPRS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的日趨成熟和廣闊的覆蓋面積，其比較適宜用在系統(tǒng)的遠(yuǎn)程信息交互領(lǐng)域。

3.2行波故障定位及相關(guān)分析

1）行波故障定位方法簡(jiǎn)述

現(xiàn)有的配網(wǎng)行波故障定位方法包括兩種，一種通過配網(wǎng)故障引發(fā)的行波完成，分為單端以及雙端定位法，一種通過向配網(wǎng)故障線路人為的注入一定的行波，根據(jù)其反射現(xiàn)象完成。通過行波進(jìn)行故障定位，具有速度相對(duì)較快、準(zhǔn)確性好的特點(diǎn)。以C型行波法為例，在實(shí)際的故障定位過程中，可以從以下方面進(jìn)行操作：1）高壓脈沖信號(hào)的發(fā)射。通過向配網(wǎng)中的電力線路發(fā)射一定的脈沖信號(hào)，并對(duì)其發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采集和相應(yīng)的噪聲處理操作，將其中的主要能量所處頻率進(jìn)行科學(xué)的分析處理，對(duì)系統(tǒng)故障點(diǎn)的特征發(fā)射波的相應(yīng)時(shí)刻進(jìn)行確定，之后，按照C型行波定位的相關(guān)理論，求解出故障的距離;2）考慮到當(dāng)配網(wǎng)線路中產(chǎn)生故障后，位于故障點(diǎn)下游的節(jié)點(diǎn)的能量將會(huì)發(fā)生衰減，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別功能，對(duì)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)特征波進(jìn)行分析，能夠?qū)收系乃趨^(qū)段進(jìn)行判別，進(jìn)而綜合的對(duì)故障位置進(jìn)行鎖定。

2）相關(guān)的故障定位設(shè)備以及信號(hào)的采集分析

當(dāng)使用C型波的方法完成故障定位時(shí)，往往應(yīng)該向配網(wǎng)有關(guān)線路中發(fā)射一定的電壓信號(hào)，并對(duì)注入的信號(hào)和發(fā)射的行波信號(hào)進(jìn)行接收，故相關(guān)的信號(hào)源以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的質(zhì)量至關(guān)重要。對(duì)此，可以從以下方面進(jìn)行考慮：1）關(guān)于信號(hào)源。當(dāng)采用C型波進(jìn)行故障定位時(shí)，一般對(duì)使用的信號(hào)源的上升沿的要求較高，其電壓由峰值的10%至90%的時(shí)間宜小于幾個(gè)微妙。同時(shí)，出于方便觀察的考慮，相應(yīng)的故障行波波形的幅值應(yīng)當(dāng)較大。綜合以上原因，實(shí)際中，通常選用高壓脈沖類信號(hào)充當(dāng)激勵(lì)源;2）關(guān)于數(shù)據(jù)采集設(shè)備。考慮到待測(cè)的故障行波的傳輸速度極快，因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需求，積極的選用高精度、高速的采集設(shè)備。

4、總結(jié)

當(dāng)前的電力系統(tǒng)配網(wǎng)故障定位技術(shù)日趨成熟，但實(shí)際應(yīng)用中的可靠以及靈敏性等仍有待改善，針對(duì)系統(tǒng)故障特征較為明顯的應(yīng)用場(chǎng)合的定位算法的研究相對(duì)較多，但相關(guān)算法的容錯(cuò)以及適用性的研究仍需深入。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：河北省秦皇島市秦?zé)岚l(fā)電有限責(zé)任公司）