黃一騰

摘 要：采用故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對架空線路故障的全面防控，提高運維檢修效率。文章將對架空線路故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)在中性點小電流接地10kV架空線路中的應(yīng)用進行研究，首先分析其故障特點、技術(shù)應(yīng)用需求及優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上，探討具體的技術(shù)實現(xiàn)方案，以期為相關(guān)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：架空線路;故障綜合監(jiān)裝置;區(qū)段定位系統(tǒng)

中圖分類號：TM727 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0165-02

0 引言

10kV配網(wǎng)架空線路在運行過程中容易出現(xiàn)多種故障問題，在故障檢測和判別過程中，需要排除電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等方面的影響，快速確定故障類型及發(fā)生位置，從而為故障檢修工作提供依據(jù)。在社會用電需求及配電供電質(zhì)量要求的快速提高下，應(yīng)積極更新10kV配網(wǎng)架空線路的故障監(jiān)測技術(shù)手段，推廣先進技術(shù)的應(yīng)用。

1 中性點小電流接地10kV架空線路故障特點

中性點小電流接地10kV架空線路的故障問題主要是單相接地故障和相間短路故障。在發(fā)生單相接地故障時，三相間線電壓對稱，故障電流較小，不會對負(fù)荷的連續(xù)故障造成影響，可以繼續(xù)運行1～2小時。但是相電壓會明顯升高，如果長時間在故障狀態(tài)下運行，容易損害電力設(shè)備，引發(fā)兩點接地短路等故障問題，進而威脅配電系統(tǒng)運行安全。在故障排除過程中，由于單相接地故障的電流表變化較小，增加了故障選線難度，在故障區(qū)段定位時往往要花費較多的時間。從10kV架空線路的實際運行情況來看，單相接地故障問題經(jīng)常出現(xiàn)，快速實現(xiàn)單相接地故障區(qū)段定位，對于提高配網(wǎng)運行效率及供電可靠性有重要意義。在故障判別過程中，應(yīng)排除電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、過渡電阻、運行方式和中性點接地方式等方面的影響。故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)根據(jù)相電流和相電廠的暫態(tài)特征分析結(jié)果對線路單相接地故障進行識別。通過將故障綜合監(jiān)測裝置與區(qū)段定位軟件配合使用，能夠有效縮短單相接地故障的排查時間，避免引發(fā)相間短路故障，從而提高配電系統(tǒng)運行安全性[1]。

2 架空線路故障綜合監(jiān)測裝置的應(yīng)用需求及優(yōu)勢

2.1 應(yīng)用需求分析

本次研究的10kV配網(wǎng)采用中性點非有效接地運行方式，經(jīng)消弧線圈接地。由于10kV配網(wǎng)架空混合網(wǎng)規(guī)模不斷增加，而且架空線的絕緣化率較低，在其運行過程中，單相接地故障的發(fā)生幾率較高。據(jù)統(tǒng)計，超過70%的非計劃停電事故都是由單相接地故障引起的。在故障發(fā)生時，由于故障電流較小，為故障選線和故障區(qū)段定位帶來較大難度。應(yīng)用架空線路故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)的目的就是提高單相接地故障識別效率，同時提高配網(wǎng)運行的自動化水平，為故障巡線工作的開展提供支持。在此情況下，能夠有效降低由單相接地故障引發(fā)非計劃停電事故的幾率，確保配網(wǎng)的可靠運行，提高供電質(zhì)量。另一方面，傳統(tǒng)配網(wǎng)架空線路中采用的故障監(jiān)測產(chǎn)品，無法準(zhǔn)確、有效的識別單相接地故障，這也是需要引進新技術(shù)軟硬件設(shè)備的主要原因。在更換故障綜合監(jiān)測裝置和區(qū)段定位系統(tǒng)，單相接地故障的準(zhǔn)確識別率要達到90%以上[2]。

2.2 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

以往在10kV配網(wǎng)故障監(jiān)測中使用較多的裝置主要包括二遙型故障指示器、外施信號型監(jiān)測裝置、錄波器等。相比于這些裝置，故障綜合監(jiān)測裝置在相間短路故障監(jiān)測方面更有優(yōu)勢。比如二遙型故障指示器是根據(jù)故障突變電流對故障問題進行識別，但是故障判別準(zhǔn)確率較低，容易出現(xiàn)誤報的情況，而且無法識別單相接地故障，裝置使用壽命較短。外施信號型監(jiān)測裝置是通過在變電站安裝不對稱電流源，通過向接地故障線路注入特征編碼電流信號，對故障進行檢測。但是該裝置的安裝需要在停電狀態(tài)下進行，涉及到多部門的協(xié)調(diào)問題。在特征編碼電流信號的注入過程中，也容易受到干擾，進而導(dǎo)致故障判別結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。還有錄波器裝置的使用，采集單元將三相電流波形合成零序，然后根據(jù)波形相似度對比結(jié)果，完成故障識別。但是由于三相同步存在較大誤差，會影響零序合成的準(zhǔn)確性。而且在對完整波形進行上傳和判別時，對通訊質(zhì)量有較高要求，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失問題，也會影響判別結(jié)果[3]。

采用架空線路故障綜合監(jiān)測裝置可以有效解決上述問題，在發(fā)生單相接地故障時，至少前兩個周波對地電容電流方向與正常狀態(tài)下的方向相反，可以根據(jù)突變量斜率的最大值點，找到故障起始時刻，然后在其周波范圍內(nèi)采集多次諧波功率方向法對故障進行識別。故障綜合監(jiān)測裝置的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面，一是監(jiān)測單元自身可以識別接地故障問題，不需要通過后臺進行識別，可以排除網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和接地方式等方面的影響。二是監(jiān)測單元采用進口柔性羅氏線圈，能夠準(zhǔn)確采集線路電流參數(shù)值，確保1.73A以上的電流不失真，可以完成單相接地故障的識別工作。三是故障綜合監(jiān)測裝置配置有超級電容以及大容量電池，可以有效提升產(chǎn)品使用壽命，長期為線路故障監(jiān)測提供支持[4]。

3 架空線路故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 項目實施條件

在綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，項目單位需要準(zhǔn)備好技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)條件，包括人力和物力調(diào)配、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、配套設(shè)施調(diào)配等。在配套工程開展過程中，需要明確工程選點和實施條件，確保項目的順利進行。具體需要配備高壓帶電專業(yè)技術(shù)人員、安全操作工具等。從2017年12月開始，昆明晉寧供電局、大理彌渡供電局和德宏隴川供電局共計在10kV架空線路中安裝了12套故障綜合監(jiān)測裝置。在發(fā)生單相接地故障和相間短路故障時，故障綜合監(jiān)測裝置都能夠及時完成故障判別工作，大幅度的縮短了故障排查時間，從而能夠減少停電檢修時間，為10kV配網(wǎng)的供電可靠性提供保障。

3.2 技術(shù)應(yīng)用情況

從該項目的故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)應(yīng)用情況來看，在多次故障事故中，故障綜合監(jiān)測都能夠做到對故障原因的準(zhǔn)確識別，并通過短信報告故障定位結(jié)果和故障類型。比如在小董站那學(xué)線發(fā)生絕緣子擊穿故障時，經(jīng)過故障綜合檢測裝置的采集和識別，由區(qū)段定位系統(tǒng)發(fā)出故障報警信息，將故障點準(zhǔn)確定位在那學(xué)線01#和13#之間，同時識別出具體故障問題為A相接地故障。在新坪線發(fā)生線路跳閘停電事故時，經(jīng)過線路排查，沒有查找出故障原因，然后進行試送電成功。由此推斷出故障類型為瞬時性相間短路故障。故障報警信息顯示，故障發(fā)生在新坪線34#和李家廠之間，故障原因為B相永久短路故障。新溪二線發(fā)生持續(xù)時間超過3min的瞬時性故障時，故障報警信息顯示故障位置發(fā)生在F18_港口和F18_上洞之間，是A相接地故障。還有新溪二線發(fā)生短路故障跳閘事故時，綜合故障監(jiān)測裝置準(zhǔn)確監(jiān)測出故障發(fā)生位置為F18_港口和F18_上洞之間，屬于A相永久短路故障。在故障綜合監(jiān)測裝置和區(qū)段定位系統(tǒng)的故障判別過程中，能夠較為精準(zhǔn)的確定故障發(fā)生位置，報告故障原因，從而為故障排查工作提供直接的參考，縮短故障恢復(fù)時間。從上述項目中的故障綜合監(jiān)測裝置和區(qū)段定位系統(tǒng)應(yīng)用情況來看，系統(tǒng)能夠在第一時間報告故障信息，而且故障定位、故障原因分析準(zhǔn)確率較高，可以滿足10kV配網(wǎng)架空線路的實際運維管理需求。

3.3 技術(shù)推廣措施

為了充分發(fā)揮故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，應(yīng)積極推廣其在10kV配網(wǎng)架空線路中的應(yīng)用。通過替代原有落后的故障監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)對單相接地故障等的有效識別，同時保證故障判別的準(zhǔn)確性，精準(zhǔn)確定故障發(fā)生位置。在故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)的應(yīng)用推廣過程中，需要制定詳細(xì)的推廣工作計劃，明確每個階段的技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)。具體應(yīng)分年度制定推廣進度安排，確定推廣方式、裝置安裝數(shù)量和應(yīng)用地點等。對于由多家單位共同推進的項目，則需要明確組織分工以及合作方式。

比如上述區(qū)域2019-2020年的工作計劃安排包括：（1）選定技術(shù)應(yīng)用地點，由項目申請單位對轄區(qū)內(nèi)的架空線路進行摸底，合理確定應(yīng)用地點。（2）完成方案設(shè)計，由新技術(shù)吃魚單位根據(jù)選定線路的具體情況，制定故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)部署的詳細(xì)方案。（3）現(xiàn)場安裝，由新技術(shù)持有單位負(fù)責(zé)對新技術(shù)產(chǎn)品的現(xiàn)場安裝工作進行指導(dǎo)，并組織施工人員開展相關(guān)培訓(xùn)活動。（4）搭建后臺，由新技術(shù)持有單位同步開展區(qū)段定位系統(tǒng)搭建和系統(tǒng)使用培訓(xùn)工作，在系統(tǒng)下構(gòu)建線路拓?fù)溥B接關(guān)系。（5）項目驗收，由項目申請單位對項目安裝質(zhì)量進行檢查驗收，然后利用故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)開展故障自動化監(jiān)測工作。此外，對于需要購置裝備、開發(fā)軟件系統(tǒng)的項目，還要制定購置方案，編制購置清單和經(jīng)費預(yù)算表。在經(jīng)濟條件允許的情況下，應(yīng)加快故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，提升10kV配網(wǎng)架空線路故障排查及檢修效率。

3.4 項目預(yù)期效果

從故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢來看，引進這種先進的技術(shù)手段，能夠提升配網(wǎng)運行可靠性，延長用電設(shè)備使用壽命，并為客戶端的設(shè)備使用安全提供保障。故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)本身屬于《智能電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備研制規(guī)劃》中的智能配電設(shè)備類別，可以為電網(wǎng)中的故障診斷、結(jié)構(gòu)調(diào)整和規(guī)劃決策提供支持。從故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)應(yīng)用的直接經(jīng)濟效益來看，由于該技術(shù)解決了傳統(tǒng)技術(shù)條件下單相接地故障判別的難題，能夠防止故障升級，從而減少停電時間。在采用故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)的情況下，對故障區(qū)段的定位較為準(zhǔn)確，假設(shè)某供電線路共劃分為10個區(qū)段，每個區(qū)段上連接10個用電大客戶。在傳統(tǒng)技術(shù)條件下，如果因某個區(qū)段故障導(dǎo)致全線路停電，從故障排查到檢修的時間，至少需要兩小時。按照電費每千瓦時1元，用戶負(fù)荷量100kW進行計算，一次停電的負(fù)荷損失為18000kwh，造成直接經(jīng)濟損失18000元，如果一年出現(xiàn)20次停電事故，損失則為3600萬元。采用故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)可以挽回這部分損失，極大的縮短故障停電檢修時間，快速恢復(fù)正常供電。此外，通過采用故障綜合監(jiān)測裝置及區(qū)段定位系統(tǒng)，也能夠減少線路故障引發(fā)的人身傷害事故，為配網(wǎng)運維人員的人身安全提供保障。

4 結(jié)語

綜上所述，故障綜合監(jiān)測裝置和區(qū)段定位系統(tǒng)在10kV配網(wǎng)架空線路故障排查中的應(yīng)用，能夠有效識別單相接地故障，準(zhǔn)確報告故障發(fā)生位置及原因，從而及時安排相關(guān)檢修活動，防止故障升級。在此情況下，能夠顯著提升10kV配網(wǎng)的運行可靠性，為配網(wǎng)運行安全提供保障。應(yīng)積極推廣故障綜合檢測裝置和區(qū)段定位系統(tǒng)在架空線路故障監(jiān)測中的應(yīng)用。

參考文獻

[1] 閆江太.110kV架空線路常見故障分析[J].煤，2019，28（08）：93-94.

[2] 王成斌，贠志皓，張恒旭，石訪，凌平，謝邦鵬.基于微型PMU的配電網(wǎng)多分支架空線路參數(shù)無關(guān)故障定位算法[J/OL].電網(wǎng)技術(shù)：1-9[2019-09-03].

[3] 韓紅雅.配電架空線路實時監(jiān)測系統(tǒng)的研制[D].華北電力大學(xué)，2015.

[4] 黃重春.基于北斗/GSM的架空線路故障檢測系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].安徽師范大學(xué)，2015.