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        淺析線路故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)在線路運(yùn)行中的應(yīng)用

        2018-12-21 03:25:24
        機(jī)電信息 2018年36期
        關(guān)鍵詞:故障設(shè)備系統(tǒng)

        何 彬

        (貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局,貴州畢節(jié)551700)

        0 引言

        隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,電能的使用越來(lái)越多,對(duì)供電的安全可靠和電能質(zhì)量提出了更高的要求。輸電線路一般較長(zhǎng),南方地區(qū)夏季雨水較多,電網(wǎng)易受雷雨天氣影響而發(fā)生故障。線路故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)標(biāo)記故障源,指導(dǎo)快速做出決策,但其在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)用效果到底如何,有待深入研究。

        1 系統(tǒng)概述

        線路故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)由遠(yuǎn)方單元、不對(duì)稱電流源和監(jiān)控中心構(gòu)成,可采用SMS、GPRS、光纖、微波等多種通信方式。遠(yuǎn)方單元由故障指示器和通信終端組成,監(jiān)控中心由路由器、通信交換機(jī)、服務(wù)器和客戶端等多種設(shè)備組成。

        架空線路的短路故障檢測(cè)判據(jù)(同時(shí)滿足)如下:

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

        (2)I=0 A(I為線路故障后電流值);

        (3)0.02 s≤ΔT≤3 s(ΔT為電流突變時(shí)間)。

        遠(yuǎn)方單元中的故障指示器具備完善的防誤動(dòng)設(shè)計(jì),能識(shí)別線路常規(guī)運(yùn)行參數(shù)變化,自動(dòng)規(guī)避負(fù)荷波動(dòng)、變壓器空載合閘、變壓器突合負(fù)荷涌流、人工投切大負(fù)荷、線路重合閘等情況下的誤動(dòng)作。

        目前配網(wǎng)大部分中性點(diǎn)接地方式是小電流接地,這類系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),因故障電流較小,故障特征復(fù)雜(尤其是架空線路),使得故障點(diǎn)的查找較困難。針對(duì)以上問(wèn)題,采用更為先進(jìn)的信號(hào)注入法可以準(zhǔn)確地判定接地故障。如圖1所示,安裝在線路上的信號(hào)源主動(dòng)向母線注入一個(gè)特殊的編碼信號(hào),該特殊信號(hào)在接地點(diǎn)和信號(hào)源之間的線路上構(gòu)成回路,故障指示器檢測(cè)到這個(gè)特殊信號(hào)后翻轉(zhuǎn)指示接地故障,從原理上克服了常規(guī)故障指示準(zhǔn)確度低的缺陷,有效地提高了單相接地故障定位的準(zhǔn)確性。

        圖1 故障定位系統(tǒng)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

        (1)L5和L6之間的主干線上發(fā)生故障,L1、L2、L3、L4、L5均會(huì)檢測(cè)到故障電流并發(fā)送故障信息給主站;

        (2)主站應(yīng)用軟件結(jié)合線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和故障指示器的位置信息判斷出故障點(diǎn)位于L5和L6之間,并以圖形和聲音的方式進(jìn)行報(bào)警。

        2 應(yīng)用案例

        2.1 故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用

        隨著目前城市建設(shè)的深入,網(wǎng)架建設(shè)、一次設(shè)備改造及光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也加快了進(jìn)程,重點(diǎn)城市和部分城市核心區(qū)域已具備了建立配電自動(dòng)化系統(tǒng)的條件。對(duì)于傳統(tǒng)意義上的配電自動(dòng)化系統(tǒng)而言,盡管饋線自動(dòng)化終端FTU能夠?qū)崿F(xiàn)故障的自動(dòng)定位和隔離,但并非現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的大量配網(wǎng)設(shè)備均可接入光纖通道或者預(yù)留有自動(dòng)化設(shè)備接入點(diǎn),而且大量的設(shè)備更換和專用通信通道的架設(shè)需要巨額的資金投入,一次設(shè)備改造也比較困難,工程費(fèi)用也非常高,且其對(duì)如何提高故障(特別是接地故障)檢測(cè)的準(zhǔn)確性、安全轉(zhuǎn)供和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等關(guān)注得不是很充分。另外,過(guò)分要求通信和故障的隔離速度,其經(jīng)濟(jì)效益并不明顯,同時(shí)大量的線路和電力設(shè)備異動(dòng)頻繁,專用的通信光纜維護(hù)難以跟上,造成后期運(yùn)行維護(hù)和使用也會(huì)存在困難。

        而配電線路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)而言,投資小、見(jiàn)效快、對(duì)通信系統(tǒng)要求較低,也可準(zhǔn)確快速地進(jìn)行定位故障,并且可以和饋線自動(dòng)化配合使用:一方面,對(duì)于已經(jīng)建成的配電自動(dòng)化系統(tǒng),可以在已有的分段基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮小故障定位區(qū)段,加快故障查找速度,減少停電時(shí)間;另一方面,對(duì)于新建的或者還未建立饋線自動(dòng)化的城網(wǎng)線路,可以先行或者同時(shí)將故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和饋線自動(dòng)化系統(tǒng)綜合考慮。對(duì)于架空線路,可以考慮在分支上或城郊線路上多布置故障監(jiān)測(cè)終端,在干線或重要線路上重點(diǎn)進(jìn)行饋線自動(dòng)化建設(shè),再增配故障監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行布點(diǎn),縮小故障查找區(qū)段;對(duì)于電纜線路,可以在環(huán)網(wǎng)柜、分支箱安裝電纜性故障監(jiān)測(cè)終端,實(shí)現(xiàn)“二遙”功能。采用這種方式,既可以節(jié)省投資,又可以降低系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜程度和建設(shè)改造的工程難度。

        2.2 故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)在農(nóng)村電網(wǎng)中的應(yīng)用

        目前,雖然配電自動(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(kāi)始進(jìn)行配電自動(dòng)化建設(shè),但就農(nóng)網(wǎng)的現(xiàn)狀而言,短期內(nèi)大面積建設(shè)傳統(tǒng)意義上的配網(wǎng)自動(dòng)化并不現(xiàn)實(shí),其主要原因在于:農(nóng)網(wǎng)的供電點(diǎn)多、面廣、分散、環(huán)境惡劣、設(shè)備和線路陳舊老化,為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化需要投入大量的資金和人力進(jìn)行全面的設(shè)備及線路改造,投入和產(chǎn)出根本無(wú)法平衡。

        一次設(shè)備自動(dòng)化改造和配電自動(dòng)化終端設(shè)備購(gòu)置價(jià)格較高,如果全面建設(shè),則投資不夠,監(jiān)控點(diǎn)少,無(wú)法達(dá)到較好的運(yùn)行效果,增加了失敗的風(fēng)險(xiǎn),反之,選擇幾條線路建設(shè),則失去了推廣意義。

        配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)于通信的帶寬及安全性、實(shí)時(shí)性要求較高,因此目前以光纖通信為主。而對(duì)于農(nóng)網(wǎng)而言,如果要全面進(jìn)行光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè),無(wú)論從資金需求量還是建設(shè)維護(hù)難度上看,均無(wú)法承受。

        總之,從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性考慮,相對(duì)于改造網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增加電力設(shè)備、加強(qiáng)巡檢強(qiáng)度等手段而言,配電線路故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為一種成本低、見(jiàn)效快、穩(wěn)定性高、組網(wǎng)靈活的簡(jiǎn)易型配電自動(dòng)化系統(tǒng),更適合在農(nóng)村配網(wǎng)進(jìn)行全面建設(shè),從而有效提高農(nóng)網(wǎng)的供電可靠性。

        2.3 應(yīng)用效益

        線路故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)能快速準(zhǔn)確地在線檢測(cè)接地故障、短路故障、斷線、停送電等情況,并通過(guò)所采集到的特征信息,引導(dǎo)工作人員迅速準(zhǔn)確找到接地、短路故障點(diǎn),排除故障從而恢復(fù)正常供電。傳統(tǒng)人工查找線路故障平均需耗時(shí)5.2 h,據(jù)統(tǒng)計(jì),通過(guò)故障定位后查找線路故障平均耗時(shí)2.2 h,平均減少停電時(shí)間3 h;傳統(tǒng)人工查找線路故障平均需人工6人/次,通過(guò)故障定位后查找線路故障需人工2人/次。

        3 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,增強(qiáng)電網(wǎng)故障定位的準(zhǔn)確性、快速性及自動(dòng)化程度,有利于提升線路運(yùn)行的可靠性,減少人工維護(hù)成本。隨著配網(wǎng)復(fù)雜性越來(lái)越高,對(duì)故障定位系統(tǒng)的智能化要求也會(huì)不斷提高,應(yīng)在運(yùn)行實(shí)踐中積極開(kāi)展研究活動(dòng),促進(jìn)配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)技術(shù)水平不斷提高。

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