國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京市江北新區(qū)供電分公司 史曉宇

1 配電線路故障定位技術(shù)原理

1.1 故障檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

在10kV 電網(wǎng)配電線路的運(yùn)行過程當(dāng)中，主要涵蓋接地故障以及短路故障兩種故障類別。故障定位技術(shù)當(dāng)中的檢測(cè)裝置能夠針對(duì)10kV 配電線路當(dāng)中的瞬時(shí)電流進(jìn)行采集，并針對(duì)電容電流故障閾值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)接地瞬間采樣電流值Ic大于預(yù)設(shè)閾值Id時(shí)，則能夠認(rèn)定10kV 配電線路當(dāng)中出現(xiàn)接地故障，并且結(jié)合線路當(dāng)中電流電壓變化情況針對(duì)故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，提升故障分析準(zhǔn)確性與可靠性。而另一方面，10kV 配電線路當(dāng)中的短路故障往往會(huì)引發(fā)繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作，導(dǎo)致線路全面斷電，因此檢測(cè)裝置也可以基于線路表現(xiàn)情況對(duì)短路故障進(jìn)行辨識(shí)與認(rèn)定，使技術(shù)人員能夠針對(duì)性進(jìn)行處置。

1.2 故障指示器運(yùn)行

為了使技術(shù)人員以及維保團(tuán)隊(duì)能夠更加及時(shí)地掌握配電線路當(dāng)中所出現(xiàn)的故障情況，可基于電磁原理針對(duì)故障指示器進(jìn)行設(shè)定，結(jié)合配電線路正常運(yùn)行狀態(tài)針對(duì)其故障指示閾值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)電流超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則會(huì)發(fā)出相應(yīng)信號(hào)并向故障管理部門進(jìn)行傳遞，提升故障信息傳輸效率，盡可能縮減故障來臨時(shí)線路斷連時(shí)間[1]。具體故障指示與定位流如圖1所示。

圖1 故障檢測(cè)裝置與故障指示器配合

當(dāng)d1線路出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，能夠由檢測(cè)器3/6實(shí)時(shí)掌握故障信息以及故障狀態(tài)，并將信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控中心。若線路當(dāng)中其他檢測(cè)設(shè)備未報(bào)告異常，則能夠確定DL3后部線路發(fā)生接地故障。維保團(tuán)隊(duì)可結(jié)合反饋信息沿DL3后部線路進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)指示器4/5/10/11/12的反應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，可針對(duì)故障位置作出判定，將DL3斷路器進(jìn)行斷開，并針對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行排查。而當(dāng)d2線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，則可以由技術(shù)人員對(duì)故障監(jiān)測(cè)器2/3/8/9進(jìn)行排查，分析DL4斷路器線路設(shè)備故障情況，并按照規(guī)定流程斷開DL4開關(guān)，按照指示器13/14/15反饋情況進(jìn)行故障點(diǎn)排查與判斷，從而減少故障檢測(cè)過程中對(duì)正常線路造成的影響。

1.3 故障信號(hào)傳輸模塊

隨著時(shí)代的發(fā)展與技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力保障工作當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用，通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠針對(duì)故障檢測(cè)裝置以及故障指示器檢驗(yàn)到的故障信號(hào)進(jìn)行傳輸，使電網(wǎng)管理人員能夠及時(shí)掌握10kV 配電線路故障位置情況以及故障狀態(tài)，有效提升故障處理針對(duì)性，加強(qiáng)維保部門反饋速度。

1.4 電網(wǎng)監(jiān)控中心

在配電線路故障定位系統(tǒng)當(dāng)中，需要針對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控中心進(jìn)行建設(shè)，其中包括了工控計(jì)算機(jī)、線路監(jiān)控應(yīng)用、信號(hào)收發(fā)裝置等，電網(wǎng)監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)針對(duì)10kV 配電線路當(dāng)中的故障信號(hào)進(jìn)行接收，并通過工控計(jì)算機(jī)借助數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及數(shù)據(jù)可視化技術(shù)形成直觀化的數(shù)據(jù)圖表，使技術(shù)團(tuán)隊(duì)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地掌握10kV 電網(wǎng)配電線路當(dāng)中的故障情況以及故障狀態(tài)，并能夠及時(shí)采取行動(dòng)針對(duì)線路故障進(jìn)行處理。

2 10kV 電網(wǎng)配電線路故障定位方法

首先是信號(hào)尋跡定位技術(shù)，線路維保團(tuán)隊(duì)可通過母線向10kV 配電線路當(dāng)中注入特定頻率的信號(hào)，并采用特定設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤，從而能夠針對(duì)線路當(dāng)中所表現(xiàn)出的故障狀態(tài)進(jìn)行定位。其次是中電阻定位技術(shù)，電網(wǎng)維保團(tuán)隊(duì)可將特定阻值的電阻接入配電線路當(dāng)中，并針對(duì)流經(jīng)電阻的故障工頻電流進(jìn)行檢測(cè)，從而明確故障點(diǎn)位。最后是端口故障定位技術(shù)，電網(wǎng)維保團(tuán)隊(duì)可針對(duì)電網(wǎng)配電線路單相接地后電流電壓變化特征進(jìn)行故障點(diǎn)的定位和明確，同時(shí)還能依托正頻信號(hào)在線路當(dāng)中變化情況進(jìn)行故障點(diǎn)定位工作，提升故障處理效率。

而被動(dòng)故障定位技術(shù)主要涵蓋了基于回路阻抗值進(jìn)行計(jì)算判斷的阻抗定位技術(shù)、基于單相接地時(shí)配電線路零序電流變化情況進(jìn)行故障定位的電流測(cè)定法以及基于配電線路故障產(chǎn)生的暫態(tài)行波信號(hào)進(jìn)行故障定位的行波法等。不同定位技術(shù)以及定位方法所適用的環(huán)境和特征均存在一定的差異，因此技術(shù)人員以及維保團(tuán)隊(duì)可結(jié)合實(shí)際進(jìn)行選用[2]。

3 MODS 技術(shù)在10kV 電網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用

3.1 故障類型判斷

10kV 配電線路的運(yùn)行過程當(dāng)中，涵蓋了瞬時(shí)性短路故障、永久性短路故障、瞬時(shí)性接地故障以及永久性接地故障等幾種不同類別，給故障的判定和處理帶來了一定的難度與挑戰(zhàn)。通過MODS 故障定位技術(shù)的應(yīng)用，則能夠有效強(qiáng)化故障類型判斷的準(zhǔn)確性，從而提升10kV 配電線路故障處理方案的可行性，確保配電線路運(yùn)行的安全可靠。

首先，相較于其他類別的故障定位技術(shù)以及故障分析技術(shù)而言，MODS 定位技術(shù)對(duì)于外界環(huán)境的適應(yīng)能力更加積極，使技術(shù)團(tuán)隊(duì)能夠獲取到更加高質(zhì)量的線路故障點(diǎn)位信息數(shù)據(jù)內(nèi)容。另外，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，配置了微電流運(yùn)行技術(shù)，使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠支持故障線路的運(yùn)行狀態(tài)，并針對(duì)故障點(diǎn)位信息進(jìn)行清晰回傳。其次，MODS 故障定位技術(shù)采用了數(shù)字編碼針對(duì)10kV 配電線路的故障進(jìn)行反饋，有效縮短了故障信息編輯與分析的速率。相較于傳統(tǒng)的故障定位技術(shù)手段而言，MODS 故障定位技術(shù)能夠更加便捷高效地針對(duì)10kV 線路故障信號(hào)進(jìn)行傳輸，使故障定位更加準(zhǔn)確。最后，MODS 故障定位技術(shù)當(dāng)中的故障監(jiān)測(cè)設(shè)備以及故障指示器采用了穩(wěn)定的ABS 材料作為外殼，更加充分地減少了外界環(huán)境因素對(duì)故障定位監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生的干擾，使10kV 配電線路當(dāng)中的故障類型判斷更加合理[3]。

3.2 故障線路判斷

在10kV 配電線路當(dāng)中，為了滿足用戶的實(shí)際需求，往往會(huì)針對(duì)主干線路當(dāng)中的電能進(jìn)行分支輸送，因此在針對(duì)故障進(jìn)行定位的過程當(dāng)中，還需要對(duì)其線路運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，使故障處理方案更加精準(zhǔn)。技術(shù)人員以及電網(wǎng)維保團(tuán)隊(duì)可將MODS 故障定位系統(tǒng)安裝至主干線路中段或各線路分支當(dāng)中，針對(duì)10kV 電網(wǎng)配電線路當(dāng)中故障的發(fā)生狀態(tài)及其位置信息進(jìn)行更加準(zhǔn)確細(xì)致的反饋，使技術(shù)團(tuán)隊(duì)能夠準(zhǔn)確判斷出故障所在部位，并采取針對(duì)性處置措施以及處置方案進(jìn)行維修，保障線路運(yùn)行安全穩(wěn)定。

3.3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

基于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)針對(duì)10kV 電網(wǎng)配電線路進(jìn)行排查與監(jiān)控，能夠針對(duì)傳感器回傳相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合排查與檢測(cè)，使10kV 電網(wǎng)配電線路能夠得到智能化、自動(dòng)化的全方位監(jiān)控，使線路運(yùn)行當(dāng)中的故障問題得到更加規(guī)范地解決。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 10kV 電網(wǎng)故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

受到10kV 電網(wǎng)配電線路運(yùn)行環(huán)境以及運(yùn)行狀態(tài)的影響，其故障點(diǎn)位可能會(huì)呈現(xiàn)出多元化的特征，給電網(wǎng)維修帶來了一定的挑戰(zhàn)?；陔娋W(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠針對(duì)整條線路當(dāng)中的電流電壓變化情況進(jìn)行及時(shí)掌握，并結(jié)合故障處置要求向定位回傳的故障點(diǎn)位進(jìn)行信號(hào)傳輸，使10kV 電網(wǎng)線路維保團(tuán)隊(duì)能夠針對(duì)故障點(diǎn)位周邊的線路運(yùn)行情況進(jìn)行排查，針對(duì)線路當(dāng)中可能存在的隱藏故障進(jìn)行更加有效的處理，使線路檢修工作以及故障排查工作的覆蓋范圍更加全面，推進(jìn)10kV 配電線路運(yùn)行狀態(tài)的不斷發(fā)展與提升。

3.4 智能控制系統(tǒng)應(yīng)用

基于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、線路故障定位系統(tǒng)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)以及線路維保團(tuán)隊(duì)能夠從更加宏觀的視角針對(duì)整個(gè)線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管與控制，從而達(dá)成相應(yīng)的線路管理目標(biāo)與管理要求。在智能控制系統(tǒng)當(dāng)中，涵蓋了工控計(jì)算機(jī)、故障檢測(cè)定位裝置、信號(hào)收發(fā)裝置以及線路運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用等幾方面內(nèi)容，使10kV 電網(wǎng)配電線路當(dāng)中故障的檢測(cè)處理工作能夠?qū)崿F(xiàn)故障定位、信息傳輸、圖表展現(xiàn)以及方案推送等標(biāo)準(zhǔn)化流程，使10kV 電網(wǎng)配電線路的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。另外，為了使故障分析工作以及故障處理工作的開展更加便捷直觀，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還可以借助智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障類別的細(xì)致劃分，采用差異化的色彩針對(duì)短路故障、接地故障、瞬時(shí)故障以及永久故障等幾種故障類別進(jìn)行分類，并在可視化面板當(dāng)中以點(diǎn)陣的形式向維保人員以及技術(shù)人員進(jìn)行展示，使技術(shù)團(tuán)隊(duì)能夠清晰掌握10kV 電網(wǎng)配電線路當(dāng)前故障類型、緊急程度、處置要求、危險(xiǎn)性等相關(guān)指標(biāo)，使故障維修工作的安排更加合理，減少故障來臨時(shí)給用電客戶造成的影響和損失[4]。

4 MODS 技術(shù)未來發(fā)展方向展望

4.1 智能化

人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷發(fā)展以及大規(guī)模應(yīng)用，使電網(wǎng)故障定位處理流程和模式也實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的變化，通過對(duì)人工智能以及相關(guān)算法的迭代應(yīng)用，能夠針對(duì)10kV 電網(wǎng)配電線路當(dāng)中電流電壓相關(guān)指標(biāo)的變化情況進(jìn)行更加細(xì)致地監(jiān)控和分析，并能夠結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及可視化技術(shù)給出故障發(fā)展圖示以及智能化故障處理方案，使技術(shù)團(tuán)隊(duì)以及電網(wǎng)線路維保團(tuán)隊(duì)能夠獲取到更加科學(xué)完善的故障處理流程以及故障處理方法，有效減少配電線路故障檢修維護(hù)過程當(dāng)中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)與安全隱患。

4.2 精準(zhǔn)化

在MODS 故障定位技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展過程當(dāng)中，相關(guān)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)最終測(cè)定的數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)程度具有關(guān)鍵性的影響價(jià)值，在現(xiàn)階段的10kV 電網(wǎng)配電線路故障定位監(jiān)測(cè)設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，采用了較為穩(wěn)定的ABS 塑料作為其保護(hù)外殼。隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，在針對(duì)線路故障定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程中，還可以引進(jìn)環(huán)氧樹脂等材料作為其保護(hù)外殼，并針對(duì)其內(nèi)部傳感器裝置以及信號(hào)傳輸裝置的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行針對(duì)性優(yōu)化，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中對(duì)于線路故障的定位更加準(zhǔn)確可靠，實(shí)現(xiàn)MODS 定位技術(shù)的精準(zhǔn)化發(fā)展。

4.3 高效化

受技術(shù)因素以及管理因素的限制和制約，現(xiàn)階段MODS 故障定位技術(shù)所依賴的人力物力資源依然較為可觀，給10kV 電網(wǎng)配電線路故障定位和處置工作效率造成了一定的負(fù)面影響。在未來MODS 技術(shù)的發(fā)展過程當(dāng)中，可加大對(duì)智能傳感器以及智能控制系統(tǒng)的引進(jìn)與配置，有效減少整個(gè)系統(tǒng)對(duì)于人力資源的依賴，一方面能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，另一方面還能減少人為因素造成的風(fēng)險(xiǎn)因素，提升故障定位與處理工作整體水平。

5 結(jié)語

在10kV 電網(wǎng)配電線路的檢修工作開展過程中，故障定位技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，不僅能夠有效提升故障辨識(shí)準(zhǔn)確性，還能降低線路維修過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。技術(shù)團(tuán)隊(duì)與電網(wǎng)管理部門應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求對(duì)故障定位技術(shù)進(jìn)行開發(fā)與引進(jìn)，推動(dòng)電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量的綜合進(jìn)步。