肖鵬 姜浩

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，居民用電負(fù)荷與日俱增，對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高。配網(wǎng)系統(tǒng)因其分支線多且復(fù)雜，發(fā)生故障的概率較大。當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如果不能迅速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障定位，檢修工作人員就無(wú)法及時(shí)趕到故障發(fā)生點(diǎn)檢修故障設(shè)備，不利于縮短停電時(shí)間、減少停電面積，嚴(yán)重影響配網(wǎng)的供電可靠性指標(biāo)。如何準(zhǔn)確、快速故障定位是提高配網(wǎng)運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 配網(wǎng)故障定位現(xiàn)狀

隨著城市配網(wǎng)規(guī)模和供電區(qū)域的不斷擴(kuò)大，運(yùn)維人員相對(duì)不足的矛盾逐漸突現(xiàn)出來(lái)，尤其是在重工業(yè)污染比較嚴(yán)重的電網(wǎng)區(qū)域，設(shè)備腐蝕程度高，線路損壞現(xiàn)象嚴(yán)重，屬于配電線路故障頻發(fā)和易發(fā)供電區(qū)域，需要采用先進(jìn)的科技手段和管理手段，以提高電網(wǎng)的運(yùn)維效率，實(shí)現(xiàn)減員增效。

由于城市中配網(wǎng)中絕大多數(shù)是以中性點(diǎn)非直接接地的小電流接地系統(tǒng)，單相接地故障是發(fā)生幾率最高的故障類型，接地故障的特征量較為復(fù)雜，不易判別故障，而且相間短路故障特征較為明顯，容易識(shí)別該故障，所以，配網(wǎng)故障定位主要難題是解決單相接地故障的準(zhǔn)確定位。

2 配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要由故障指示器、不對(duì)稱電流源、饋線終端單元（FTU）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站、等組成?，F(xiàn)在主要以故障指示器、饋線終端單元（FTU）作簡(jiǎn)單介紹。

3 配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)原理

3.1 故障指示器的工作原理

在線路的主要分支上加裝故障指示器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站安裝在線路的分支處，可以接收9只故障指示器（分別在三個(gè)分支的9相線路上）發(fā)送過(guò)來(lái)的動(dòng)作信息，實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)的傳輸。

3.2 短路故障檢測(cè)原理

短路故障標(biāo)準(zhǔn)更全面，可以在更多的角度上可以大大降低故障發(fā)生的可能性。比如當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，負(fù)荷一時(shí)大，一時(shí)小，變化率很高時(shí)，特別是負(fù)載變大，以及電機(jī)負(fù)載輸入大或者在系統(tǒng)若干外界環(huán)境條件下出現(xiàn)短時(shí)勵(lì)磁涌流時(shí)，當(dāng)大負(fù)載投入時(shí)，只有流量通過(guò)短路電流給出故障指示。該指示器可有效防止勵(lì)磁涌流閉合引起的誤動(dòng)現(xiàn)象。進(jìn)行來(lái)判別相間短路故障主要靠安裝在架空線的故障指示器來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前還有其它相關(guān)的判斷方法還待進(jìn)一步診斷。

相間短路故障的識(shí)別主要通過(guò)安裝在架空線上的故障指示器來(lái)實(shí)現(xiàn)。故障指示器檢測(cè)短路故障的原理是根據(jù)短路的特性，通過(guò)測(cè)量線路中電流的突然變化和故障持續(xù)時(shí)間來(lái)確定故障。因此，它是故障檢測(cè)裝置，其適應(yīng)負(fù)載電流的變化并且僅在故障情況下與短路電流分量相關(guān)。

配網(wǎng)相間短路時(shí)，當(dāng)相間發(fā)生短路時(shí)，故障相電流瞬時(shí)增大，故障指示器對(duì)突變電流進(jìn)行判斷，若Is-If>120A，Ts<40ms故障分支線路上的故障指示器在故障后將被觸發(fā)，給出紅色翻牌信號(hào)和燈光顯示，同時(shí)，故障指示器將故障信息通過(guò)短距離無(wú)線發(fā)射單元以無(wú)線電波的方式發(fā)送給架空線路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站利用移動(dòng)專網(wǎng)GPRS/GSM向系統(tǒng)層發(fā)送動(dòng)作的故障指示信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理可以在監(jiān)控端彈出故障信息窗口。檢修人員可借助指示器上的報(bào)警指示迅速確定故障區(qū)段、分支及故障點(diǎn)，快速排除故障，恢復(fù)正常供電。

3.3 單相接地故障檢測(cè)原理

目前，大多數(shù)配電網(wǎng)采用不直接接地的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。當(dāng)這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流較小，故障電流較小，故障特征較為復(fù)雜。存在使用5次諧波，從某種角度上來(lái)說(shuō)，這種方法對(duì)尋找失敗點(diǎn)非常困難。不對(duì)稱電流法檢測(cè)單接地故障的原理就是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，不對(duì)稱電流源控制內(nèi)部的對(duì)應(yīng)高壓接觸器閉合，使得在故障線路的變電站出口、故障段、接地點(diǎn)和不對(duì)稱電流源之間形成回路，產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)的直流信號(hào)，該信號(hào)疊加在原來(lái)的負(fù)荷電流上，安裝在變電站的保護(hù)監(jiān)控裝置檢測(cè)到該信號(hào)后，通過(guò)站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)向調(diào)度匯報(bào)接地線路，完成接地選線。安裝在線路上的故障指示器檢測(cè)到該信號(hào)后，給出翻牌和閃光指示，從而查找出故障區(qū)段。

非對(duì)稱電流源在發(fā)生永久性接地故障時(shí)，通過(guò)相關(guān)檢測(cè)手段可以檢測(cè)到一信號(hào)電流，這個(gè)電流等價(jià)是在變電站中短時(shí)間施加電阻性接地負(fù)載，變電站和現(xiàn)場(chǎng)接地點(diǎn)之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)特殊的小信號(hào)電流（頻率為50Hz），不僅產(chǎn)生可檢測(cè)的信號(hào)電流，而且還有助于消除諧振過(guò)電壓。另外一方面，故障期間不平衡電流源的延遲輸入確保了消弧線圈可以起到消弧的作用，從而可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)故障淘汰。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式

在重點(diǎn)負(fù)荷線路原有柱上開關(guān)上通過(guò)裝設(shè)FTU，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的故障快速查找與隔離定位，每條重點(diǎn)線路加裝故障指示器，用于檢測(cè)單相接地故障，檢測(cè)結(jié)果通過(guò)FTU上傳到主站系統(tǒng)，或者由FTU直接動(dòng)作，切除單相接地故障。其余線路加裝故障指示器，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行快速定位，將故障范圍準(zhǔn)確定位，同時(shí)故障指示器還能檢測(cè)單相接地故障，檢測(cè)結(jié)果利用目前較廣泛應(yīng)用的通信技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站上傳到主站系統(tǒng)，對(duì)接地故障快速可以得到定位效果。

5 結(jié)論與展望

基于不對(duì)稱電流源和故障指示器的配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)是一種理想的故障定位系統(tǒng)，通過(guò)故障指示器，采用短路特征識(shí)別法進(jìn)行相間短路故障定位。目前電力系統(tǒng)中經(jīng)常采用基于故障指示器的不對(duì)稱電流源法，結(jié)合配網(wǎng)運(yùn)行實(shí)踐中可以迅速的解決配網(wǎng)故障檢測(cè)中單相接地故障查找難的問(wèn)題，可以從本質(zhì)上解決這一難題，其意義性比較深遠(yuǎn)，對(duì)電力系統(tǒng)縮短停電時(shí)間、減少停電面積、以及供電可靠性有極其重要的意義。

通過(guò)多線程故障處理機(jī)制，可以并發(fā)處理短時(shí)間內(nèi)的多個(gè)環(huán)網(wǎng)故障，為大規(guī)模配網(wǎng)提供了快速高效的故障處理平臺(tái)，特別是對(duì)雷雨、冰雹、暴雪等極端惡劣天氣下發(fā)生大面積停電時(shí)的故障應(yīng)急處理，將會(huì)發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王麗娟.基于小波分析的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線和測(cè)距研究[D].西安理工大學(xué)，2005.

[2]張志剛.基于小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地故障檢測(cè)方法研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.

[3]劉家偉.消弧線圈接地系統(tǒng)暫態(tài)能量故障選線研究[D].重慶大學(xué)，2009.

[4]孟慶宇.基于多點(diǎn)信息的配電線路單相接地故障定位方法的研究[D].天津大學(xué)，2009.