劉祥

[摘? ? 要]隨著用電量持續(xù)上升，10 kV配網(wǎng)線路故障得到了高度重視，積極地運(yùn)用配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，提高線路故障識(shí)別效率，從而加快故障的處理，才能收到理想的故障處理效果。本文重點(diǎn)分析了配網(wǎng)線路運(yùn)行的常見(jiàn)故障以及配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù);10 kV線路故障;處理應(yīng)用

[中圖分類(lèi)號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）10–00–03

Application Analysis of Distribution Network Automation

Technology in 10 kV Line Fault Treatment

Liu Xiang

[Abstract]With the continuous rise of power consumption， 10kV distribution network line fault has been highly valued. Active use of distribution network automation technology， improve the efficiency of line fault identification， so as to speed up the fault processing， can receive the ideal fault treatment effect. This paper focuses on the analysis of the common faults of distribution network line operation and the application of distribution network automation technology.

[Keywords]distribution network automation technology; 10kV line fault; treatment and application

為了提高供電的安全性、可靠性，就必須做好配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，充分借助自動(dòng)化技術(shù)的高度自動(dòng)、智能的優(yōu)勢(shì)，及時(shí)地定位配網(wǎng)線路中的故障，解決配網(wǎng)線路運(yùn)行中的問(wèn)題，以此來(lái)提高配網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性。

1 配網(wǎng)線路運(yùn)行中的常見(jiàn)故障

對(duì)于配網(wǎng)線路來(lái)說(shuō)，最經(jīng)常發(fā)生的故障包括：低壓?jiǎn)螒?hù)故障、支線與低壓干線故障、中壓線路設(shè)備故障等。其中，低壓?jiǎn)螒?hù)故障和支線及低壓干線故障出現(xiàn)的頻率最高，低壓?jiǎn)螒?hù)故障達(dá)到配網(wǎng)線路總故障的45 %，低壓干線及支線故障所占比例達(dá)到38 %，中壓線路設(shè)備故障雖然相對(duì)占比較低，但一旦發(fā)生故障，往往影響范圍較廣，須引起重視。其主體成因?yàn)椋杭芸站€路、電纜受損或開(kāi)關(guān)等設(shè)備故障等所導(dǎo)致。

10 kV配網(wǎng)系統(tǒng)的任何一類(lèi)故障都離不開(kāi)各類(lèi)干擾因素，例如：強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)雷電等自然災(zāi)害、樹(shù)障、外力破壞以及設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題、安裝施工不規(guī)范等。10 kV配網(wǎng)線路故障的處理是一個(gè)漫長(zhǎng)且復(fù)雜的過(guò)程，特別是中壓故障處理一般需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，而且不同類(lèi)型故障所需時(shí)長(zhǎng)也有所差異，一般來(lái)說(shuō)，隔離故障需消耗總搶修時(shí)間的20 %，故障的查找與定位則要占據(jù)18 %的時(shí)間。

實(shí)際的故障查找、定位與處理、分析等過(guò)程中，要經(jīng)歷若干階段，例如：獲取故障信息、故障信息分析、故障定位與診斷、維修人員的調(diào)度、物流運(yùn)輸?shù)龋渲械娜魏我粋€(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都將拖延線路的搶修速度。例如：故障查找定位時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、維修人員技術(shù)不達(dá)標(biāo)、物資運(yùn)輸不及時(shí)或不到位等，勢(shì)必影響廣大用戶(hù)的正常用電，在這種形勢(shì)下必須提高故障搶修的自動(dòng)化水平，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于10 kV線路故障處理中。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的功能與特征分析

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，主體功能體現(xiàn)為：動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)部分、各個(gè)設(shè)備的主要功能，具體體現(xiàn)為四遙功能、故障的分析與診斷、故障定位功能以及故障隔離功能。其中四遙功能的遙測(cè)則是指對(duì)線路I、U、P、Q等運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控、監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化系統(tǒng)還具備遙信功能，能夠?qū)€路中的不同開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)信息、保護(hù)動(dòng)作等實(shí)施動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)，遙控功能則是對(duì)線路開(kāi)關(guān)實(shí)施遠(yuǎn)距離地分合閘控制，遙調(diào)功能則是對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行與自動(dòng)化調(diào)度。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，線路正常狀態(tài)下可以?xún)?yōu)質(zhì)、高效地運(yùn)行，故障狀態(tài)下可以高效地處理故障，遇到各類(lèi)災(zāi)害時(shí)可以在第一時(shí)間識(shí)別故障，并及時(shí)采取維護(hù)措施。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在10 kV線路故障處理中的運(yùn)用

3.1 饋線自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

饋線自動(dòng)化技術(shù)是對(duì)舊式負(fù)荷開(kāi)關(guān)、斷路器等故障隔離設(shè)備的優(yōu)化、發(fā)展與升級(jí)，它具備了傳統(tǒng)故障隔離技術(shù)的一切功能，又能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)故障處理技術(shù)的不足，具體的饋線自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用體現(xiàn)在以下方面：

3.1.1 智能自動(dòng)化柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)

把自動(dòng)化控制單元安裝在傳統(tǒng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)，能夠高效、及時(shí)、準(zhǔn)確地切斷負(fù)荷電流、零序電流，同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)有壓時(shí)延時(shí)合閘、無(wú)壓時(shí)延時(shí)分閘的目標(biāo)，以此來(lái)自動(dòng)地將故障區(qū)單獨(dú)隔開(kāi)，智能自動(dòng)化柱上開(kāi)關(guān)一般裝配于饋線主線或分支線。

3.1.2 智能自動(dòng)化柱上斷路器

此斷路器具有智能化優(yōu)勢(shì)功能，主要根據(jù)現(xiàn)實(shí)運(yùn)行效果，把保護(hù)單元、自動(dòng)化控制單元等統(tǒng)一填入斷路器中，以此來(lái)切斷一切故障電流，例如：短路電流、零序電流等，以此來(lái)保護(hù)重合閘，此類(lèi)斷路器通常配設(shè)于饋線主干線與分支線。

3.1.3 饋線自動(dòng)化智能控制器

此設(shè)備的應(yīng)用模式為：將智能化控制器和斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、重合閘等之間建立聯(lián)系，并對(duì)應(yīng)科學(xué)地設(shè)置參數(shù)，再采用多種多樣的方式來(lái)進(jìn)行信息的傳輸，并輔助零序保護(hù)，速斷開(kāi)關(guān)，智能化自動(dòng)控制設(shè)備等來(lái)發(fā)揮相應(yīng)的保護(hù)功能，達(dá)到高效的安全保護(hù)目標(biāo)?，F(xiàn)實(shí)的智能控制器使用中，不妨結(jié)合具體線路的實(shí)際需求，來(lái)對(duì)應(yīng)選擇自動(dòng)化設(shè)備，以此達(dá)到對(duì)10 kV供電線路的全方位監(jiān)測(cè)與控制，并通過(guò)對(duì)故障進(jìn)行逐個(gè)區(qū)域、逐段地進(jìn)行隔離，從而實(shí)現(xiàn)變電站與各類(lèi)設(shè)備彼此間保護(hù)措施的高效配合，從而控制線路運(yùn)行過(guò)程中故障的發(fā)生率，也能控制負(fù)荷開(kāi)關(guān)反復(fù)閉合的次數(shù)，以此來(lái)縮短故障點(diǎn)的查找時(shí)間。

3.2 故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

此故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要依賴(lài)于故障指示器與GPRS通訊技術(shù)，能夠達(dá)到線路故障的高效、自動(dòng)化定位，從而確保安全供電。系統(tǒng)主構(gòu)造為：故障指示器、IPU、數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)、用戶(hù)監(jiān)控信息系統(tǒng)。以下為配網(wǎng)故障自動(dòng)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

3.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

（1）故障指示器。此設(shè)備一般配設(shè)于架空線、電纜或開(kāi)關(guān)柜母排上，故障指示器則由故障電流檢測(cè)器、就地指示、數(shù)字編碼、無(wú)線調(diào)制發(fā)射單元等構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)線路出現(xiàn)短路，處于分支線路的指示器將受觸動(dòng)，再把數(shù)字編碼信息經(jīng)發(fā)射單元通過(guò)無(wú)線模式傳輸至IPU。具體的故障指示原理如圖2所示。

若以上配網(wǎng)線路中，5-8中間出現(xiàn)故障，其他檢測(cè)點(diǎn)，例如：檢測(cè)點(diǎn)1，2，4，5都會(huì)出現(xiàn)故障信號(hào)，若剩余的點(diǎn)無(wú)故障信號(hào)，就能在第一時(shí)間鎖定故障位置。

（2）信息處理單元。其簡(jiǎn)稱(chēng)為：IPU，一般配置于線路分支點(diǎn)位置，可以收到來(lái)自于兩大分支六大故障探頭的編碼信號(hào)。信息處理單元首先解調(diào)解碼所接收的無(wú)線信號(hào)，并同IPU地址有效配合，形成綜合地址碼，并通過(guò)無(wú)線方式傳輸。

（3）數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。此系統(tǒng)的主體功能為：接收來(lái)自于IPU的無(wú)線信息，并對(duì)其解調(diào)、解碼處理，最終清晰地呈現(xiàn)。

（4）用戶(hù)監(jiān)控信息系統(tǒng)。主要用來(lái)指示并定位配網(wǎng)線路故障，此系統(tǒng)能和GIS系統(tǒng)有效配合，創(chuàng)建出單獨(dú)的軟件子系統(tǒng)，具體包括：配電網(wǎng)圖形編輯系統(tǒng)、故障檢測(cè)和定位系統(tǒng)。前者主要用于編輯、完善配電網(wǎng)絡(luò)圖，后者則有效地將GIS與MIS整合，形成一體系統(tǒng)，進(jìn)而動(dòng)態(tài)、適時(shí)地檢測(cè)配網(wǎng)狀態(tài)，掌握配網(wǎng)故障，及時(shí)地定位故障點(diǎn)，為線路的維修創(chuàng)造有利條件。

3.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行原理

此故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般用于相間短路故障的監(jiān)測(cè)，首先開(kāi)啟故障指示器，呈現(xiàn)出紅色預(yù)警信號(hào)，并對(duì)應(yīng)傳出無(wú)線調(diào)制編碼信息，IPU能接到線路指示器傳來(lái)的信號(hào)，經(jīng)解調(diào)解碼后再把來(lái)自于IPU的地址碼信息、指示器編碼信息加以綜合，經(jīng)編碼調(diào)制再傳出。數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)負(fù)責(zé)解調(diào)信息并傳輸至通訊主站，經(jīng)解碼后途徑104規(guī)約接口，讓信息輸送至監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以對(duì)一切信息實(shí)施綜合化處理，具體是指：糾錯(cuò)校正處理、邏輯判斷與運(yùn)算等，進(jìn)而精準(zhǔn)地識(shí)別故障位置并加以標(biāo)識(shí)。

3.3 故障自動(dòng)化隔離系統(tǒng)

選擇安裝智能分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)主要建立在微機(jī)保護(hù)測(cè)控模塊和通訊模塊之上，屬于自動(dòng)化故障隔離系統(tǒng)，此系統(tǒng)的主要隔離功能與運(yùn)行原理體現(xiàn)在。

3.3.1 自動(dòng)切除單相接地故障

開(kāi)關(guān)后方支線出現(xiàn)單相接地故障后，分界開(kāi)關(guān)能夠自行地分閘，此時(shí)，變電站和饋線中的非故障支線的其他用戶(hù)則依然維持正常用電，絲毫感覺(jué)不到故障。

3.3.2 自動(dòng)隔離相間短路故障

如果開(kāi)關(guān)后支線出現(xiàn)相間短路故障，則分界開(kāi)關(guān)將發(fā)出動(dòng)作，也就是能確保變電站出現(xiàn)保護(hù)跳閘過(guò)后也能隨即分閘，變電站重合以后，發(fā)生故障的線路也將被自行地隔開(kāi)，此時(shí)，饋線對(duì)應(yīng)的非故障支線其他用戶(hù)也能及時(shí)地回歸電力供應(yīng)，維持非故障區(qū)域用戶(hù)的正常用電，減少停電范圍。

3.3.3 快速定位故障點(diǎn)

用戶(hù)支線出現(xiàn)故障以后，將導(dǎo)致分界開(kāi)關(guān)保護(hù)發(fā)出動(dòng)作，此時(shí)，只是開(kāi)關(guān)保護(hù)范圍內(nèi)的用戶(hù)發(fā)生停電現(xiàn)象，此時(shí)假設(shè)故障停電的用戶(hù)能自主地上報(bào)故障信號(hào)，供電企業(yè)以及相關(guān)服務(wù)部門(mén)便能在第一時(shí)間派工作人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)來(lái)加以排查，更加高效的辦法是此時(shí)如果分界開(kāi)關(guān)中設(shè)置了通訊模塊，就能及時(shí)、迅速地自動(dòng)地傳輸故障信息。

3.3.4 應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用表明：以智能分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)為主體的故障自動(dòng)隔離系統(tǒng)不僅構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全，而且不必配置集成計(jì)算機(jī)通訊系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)際的運(yùn)行維護(hù)較為簡(jiǎn)單、方便，其成本也更加低廉，適用于農(nóng)村地區(qū)配網(wǎng)系統(tǒng)，即便是自然條件較為惡劣的環(huán)境中，智能分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)依然能發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)功能，這是因?yàn)槎鄶?shù)情況下，惡劣環(huán)境中的分支線容易發(fā)生故障，正好為智能分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)功能的發(fā)揮提供了有利條件，能夠極大地維持關(guān)聯(lián)性用戶(hù)的安全用電。

4 結(jié)束語(yǔ)

配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于10 kV線路故障處理中能發(fā)揮多種優(yōu)勢(shì)功能，此技術(shù)高度的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)任何故障時(shí)都能及時(shí)地定位、隔離故障，并恢復(fù)其他非故障區(qū)域的正常、可靠供電，這樣就能有效地控制停電范圍，減輕巡檢人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了配網(wǎng)故障的處理效率，維護(hù)配網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與可靠性，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)的高效可靠運(yùn)行。

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