陳偉標(biāo)

（廣東創(chuàng)輝電力工程有限公司，廣東佛山，528000）

0 引言

電網(wǎng)是指在電力系統(tǒng)中由變電、送電、配電設(shè)備、電力線路等組成的模塊。10kV配電網(wǎng)一般適合于工業(yè)用電、居民用電、商業(yè)用電等場(chǎng)景。近幾年來(lái)，配電網(wǎng)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，與其相關(guān)的各種技術(shù)不斷發(fā)展、提高，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也日趨成熟，但是配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，同時(shí)伴隨而來(lái)的電網(wǎng)故障也逐漸增多，由電網(wǎng)故障等造成的停電事件也普遍增加，給用戶用電造成影響，甚至?xí){國(guó)家安全。我國(guó)的配電網(wǎng)技術(shù)取得了一定的成果，但與國(guó)外的技術(shù)相比仍然較為落后，相關(guān)技術(shù)仍有待提高，尤其是在電網(wǎng)故障檢測(cè)和定位技術(shù)方面。目前，很多電力系統(tǒng)中仍舊通過(guò)人工的方式進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)和定位，不僅需要大量的人力、物力和資金，還存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，給電力工作人員人身安全帶來(lái)威脅。隨著用戶對(duì)配電網(wǎng)質(zhì)量和可靠性的要求提高，配電網(wǎng)的自動(dòng)化技術(shù)逐漸受到重視，尤其是配電網(wǎng)在線故障監(jiān)測(cè)和定位，更是其中重要的研究方向。配電網(wǎng)故障在線監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)的研究直接關(guān)系到配電網(wǎng)自動(dòng)化和智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，具有十分重要的意義。

1 故障在線監(jiān)測(cè)和定位的主要方法分析

1.1 阻抗法

配電網(wǎng)故障在線監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障時(shí)，可以詳細(xì)的對(duì)電流、電壓以及故障回路的阻抗值等進(jìn)行計(jì)算，從而確認(rèn)阻抗和線路長(zhǎng)度的相對(duì)關(guān)系，進(jìn)而判斷故障距離，確認(rèn)故障位置。從算法規(guī)律的角度可以將阻抗法分為雙端數(shù)據(jù)和單端數(shù)據(jù)兩部分，雙端數(shù)據(jù)在進(jìn)行故障定位時(shí)主要通過(guò)精確分布參數(shù)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷完善，單端數(shù)據(jù)在進(jìn)行故障定位時(shí)主要采用單側(cè)電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。

1.2 行波法

行波法是指根據(jù)行波和故障距離，從故障點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳播所需的時(shí)間形成正比關(guān)系，一般分為五種。第一，利用現(xiàn)代波故障測(cè)距原理，主要是對(duì)故障暫態(tài)的行波進(jìn)行雙端測(cè)距，當(dāng)線路故障時(shí)，線路中會(huì)產(chǎn)生行波的浪涌，當(dāng)行波經(jīng)過(guò)線路兩端的測(cè)量點(diǎn)時(shí)，可以獲取二者之間的時(shí)間差，根據(jù)時(shí)間差值進(jìn)行故障距離的計(jì)算，進(jìn)一步對(duì)其定位。第二，利用斷路器在合閘時(shí)故障線路中會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)行波，通過(guò)測(cè)定該行波在測(cè)量點(diǎn)與永久性故障點(diǎn)之間的來(lái)回時(shí)間，從而進(jìn)行故障距離的計(jì)算。第三，利用故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波，根據(jù)第一個(gè)行波的波頭到達(dá)線路兩段的時(shí)間差進(jìn)行故障的定位計(jì)算。第四，利用線路故障時(shí)產(chǎn)生的行波在故障點(diǎn)和母線之間往返時(shí)間和行波的波速進(jìn)行故障距離的計(jì)算。第五，在線路中發(fā)生故障時(shí)，人為的向故障線路發(fā)射脈沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)射脈沖信號(hào)的時(shí)間，以及脈沖信號(hào)在故障點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)來(lái)回的時(shí)間，進(jìn)行故障距離的計(jì)算。

1.3 配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)線路故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位的方法逐漸增多，基于SCADA的對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位的方法也逐漸涌現(xiàn)。其中大多數(shù)的方法都以配網(wǎng)饋線繼電保護(hù)為基礎(chǔ)，再利用斷路器的關(guān)系，對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞纸猓纬上嚓P(guān)的矩陣關(guān)系，由此而生成判別算法。

2 10kV配電網(wǎng)故障在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

本文中以佛山市公安局禪城分居看守所的10kV配電網(wǎng)為例進(jìn)行說(shuō)明，該配電網(wǎng)的供電方式采用10kV雙電源供電，在用戶規(guī)劃紅線范圍內(nèi)由用戶提供公用開(kāi)關(guān)站用地，供電企業(yè)投資建設(shè)公用開(kāi)關(guān)柜。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，該電網(wǎng)中融合故障在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行了保護(hù)設(shè)置。①在10kV配電網(wǎng)的高壓柜中使用斷路器開(kāi)斷過(guò)載電流和短路電流，采用微機(jī)保護(hù)。②采用高壓計(jì)量方式，設(shè)專用高壓計(jì)量柜，配裝2套高壓電表，并安裝負(fù)荷控制裝置，該裝置與其他配電設(shè)備同時(shí)投入使用。計(jì)量柜要求滿足有關(guān)電能計(jì)量裝置的技術(shù)規(guī)范要求。該保護(hù)設(shè)置配合故障在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，能夠有效的保護(hù)10kV配電網(wǎng)，下面將其幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 在線取電

在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)中都配有故障指示器，一般通過(guò)電池取電，使用過(guò)程中需要防水，在進(jìn)行裝配時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行密封處理，因此，電池不能進(jìn)行更換，導(dǎo)致其使用壽命有限。而在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，故障在線監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)主要通過(guò)互感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，應(yīng)用的材料較為特殊，在電流為10A時(shí)，該種材料可以獲取0.5W功率，且重量較輕。同時(shí)，在使用過(guò)程中互感器還可以智能測(cè)量自身消耗的能量和電網(wǎng)的功率，在電網(wǎng)功率較小時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉輔助模塊，從而節(jié)省電量，延長(zhǎng)使用壽命。

2.2 更新故障判斷

在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，故障在線監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)主要通過(guò)小波變化實(shí)現(xiàn)對(duì)于接地故障的判斷。一般的接地故障中通常都會(huì)有容性回路，高頻成分容易通過(guò)，因此，接地故障中一般都包含有大量的暫態(tài)成分。故障在線監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)利用小波變換可以實(shí)現(xiàn)對(duì)暫態(tài)信號(hào)的分析，同時(shí)再通過(guò)電流突變和流速斷定值等方法對(duì)通過(guò)服務(wù)端搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的精準(zhǔn)判斷。

2.3 優(yōu)化監(jiān)測(cè)運(yùn)行環(huán)境

在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，故障在線監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)中在故障指示器內(nèi)設(shè)置了溫度傳感器，在一定程度上可以優(yōu)化線路監(jiān)測(cè)的運(yùn)行環(huán)境，使其更加穩(wěn)定。在運(yùn)行過(guò)程中，后臺(tái)服務(wù)器像向故障指示器發(fā)送線路運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)參數(shù)，系統(tǒng)進(jìn)一步對(duì)參數(shù)進(jìn)行改善優(yōu)化。

2.4 準(zhǔn)確測(cè)量負(fù)荷電流數(shù)值

故障在線監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)中在電纜上安裝了導(dǎo)磁金屬，當(dāng)其處于閉合狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)磁金屬則產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，如果在導(dǎo)磁金屬上纏繞一層導(dǎo)線，導(dǎo)磁金屬和導(dǎo)線會(huì)形成感應(yīng)架，產(chǎn)生形成一定的電壓，從而更加準(zhǔn)確地測(cè)定負(fù)荷電流數(shù)值。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，配電網(wǎng)的也不斷發(fā)展，用戶對(duì)電網(wǎng)的質(zhì)量、可靠性等要求標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，配電網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)迫在眉睫。在配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中，配電網(wǎng)故障在線監(jiān)測(cè)和定位是其中重要的環(huán)節(jié)，本文研究了10kV 配電網(wǎng)故障在線檢測(cè)和定位技術(shù)，在電網(wǎng)故障發(fā)生是能夠快速識(shí)別和判斷故障位置，從而及時(shí)采取各種措施，保障配電網(wǎng)線路的安全可靠，有效減少事故的發(fā)生。