帶通信配網(wǎng)故障指示器故障監(jiān)測方法及安裝分析

林麗紅

【摘 要】配網(wǎng)線路因其線路長、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復雜，易受外力及自然環(huán)境影響等原因，是最容易發(fā)生故障的系統(tǒng)之一，而短路故障和單相接地故障則是最常見的故障形式。加裝帶通信故障指示器，能實現(xiàn)與主站系統(tǒng)通信，提高快速復電水平和供電可靠性。本文介紹了故障指示器類型，深入闡述了技術(shù)原理，自動定位系統(tǒng)組成等內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；指示器故障判據(jù)；故障指示器

0 引言

目前，配電自動化技術(shù)及產(chǎn)品日趨成熟，在中心城市及一般城市的核心區(qū)域已開始配電自動化饋線建設(shè)，但農(nóng)村配網(wǎng)的現(xiàn)狀而言，相對于改造網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增加自動化開關(guān)等手段，加裝帶通信故障指示器組成簡易型配電自動化系統(tǒng)，能達到縮短故障停電時間、縮小停電范圍、提高供電可靠性的目的。

配網(wǎng)故障指示器根據(jù)其安裝的線路類型分為架空型和電纜型。其主要通過對線路電流和電壓的實時檢測，判斷故障類型為短路（過流）、 接地故障；對故障的顯示方法主要有翻牌、光電顯示。具備帶通信功能的故障指示器結(jié)合通信終端使用，可將故障信息等上傳到配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)自動監(jiān)控功能。

1 故障指示器終端工作原理

短路故障檢測原理根據(jù)短路時的特征，通過檢測線路中的負荷電流突變及持續(xù)時間判斷故障，指示線路短路故障；接地故障檢測原理要求通過檢測零序電流變化特征。

1.1 短路故障判據(jù)

短路故障檢測判據(jù)（同時滿足）如下：

It≥所設(shè)定啟動值，It為突變電流值，根據(jù)線路的實際情況設(shè)定

I=0A； I為線路故障后電流值

0.02s≤△T≤3s； △T為電流突變時間

1.2 接地故障判據(jù)

接地故障檢測有兩種，一種是“瞬時信號”無源法；一種是“不對稱電流”有源法?！八矔r信號”無源法判據(jù)是采用分析電容電流作為接地故障電流的判據(jù)。接地檢測的電容電流的啟動值較低，對于架空線路的穩(wěn)態(tài)接地電容電流值的計算，經(jīng)驗計算公式為：

IC=（2.7～3.3）UPL×10-3

其中，UP為線電壓（kV），L架空線路長度（km）；系數(shù)2.7，適用于無架空地線的線路，系數(shù)3.3適用于有架空地線的線路。暫態(tài)電容電流是穩(wěn)態(tài)電容電流的3倍。電纜線路的電容電流是架空線路電容電流的20倍。根據(jù)公式計算，發(fā)生接地故障時，40KM的架空線路會產(chǎn)生1A的穩(wěn)態(tài)電容電流，3A的暫態(tài)電容電流。架空線路的長度是指變電所同一主變的10kV母線上所有出現(xiàn)的總長度。接地檢測的電容電流啟動值降低到穩(wěn)態(tài)1A，即同一母線下10kV線路超過40KM， 該檢測單元即可準確的分辨和判斷，也使得系統(tǒng)適用范圍更廣。最終指示器采取的判據(jù)總結(jié)如下：線路中有突然增大的暫態(tài)電容電流>1A、接地線路電壓降低3kV以上、線路依然處于供電狀態(tài)；

在“不對稱電流”有源法判據(jù)中，信號注入法檢測單相接地故障的原理是按照小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的特點，通過檢測使故障線路上產(chǎn)生不對稱電流信號的特征來實現(xiàn)故障選線和故障點定位的。

不利用小電流接地系統(tǒng)單相接地的故障量，而是利用單相接地時原邊被短接暫時處于不工作狀態(tài)的接地相PT，人為地向系統(tǒng)注入一個特殊信號電流，用尋跡原理即通過檢測，跟蹤該信號的通路來實現(xiàn)接地故障定位。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，注入信號電流僅在接地線路接地相中流動，并經(jīng)接地點入地。利用一種只反映注入信號而不反映工頻及其諧波成分的信號電流探測器，對注入電流進行尋蹤，就可實

現(xiàn)單相接地故障定位與接地點定位，原理圖如圖1。

不對稱電流源由K1、K2、K3三個真空開關(guān)、限流電阻組成，三個真空開關(guān)分別接線路的A、B、C三相。當線路上的某處發(fā)生接地故障時，變電站的PT零序電壓升高，接地相對地電壓降低，非故障相對地電壓升高，不對稱電流源控制器控制相應(yīng)的開關(guān)動作，使故障線段流過脈動單向特征電流，而非故障線路無該特征電流流過，通過檢測到該信號后即可檢測出故障線路和位置。

一般情況下，故障指示器終端設(shè)有閉鎖機制，會根據(jù)電壓和電流變化情況實線閉鎖，防止因為涌流導致誤報。并且在線路供電穩(wěn)定后，自動解除閉鎖，恢復正常檢測狀態(tài)。

2 故障指示器自動定位系統(tǒng)組成

部分故障指示器帶有通信功能，它檢測到線路的信息后，通過通信終端可實現(xiàn)與配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)通信，從而實現(xiàn)故障自動定位，運維人員可通過系統(tǒng)判斷故障地點。電纜型故障指示器的通信終端采用PT供電方式，也可就近從配變或市電取AC220V電源作為工作電源。架空型的通信終端可依靠太陽能取電，并配備蓄電池。通信主機采用無線射頻進行通信，通信主機與系統(tǒng)主站之間則可利用SMS、GPRS方式通信。因不需要建設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)，這種配置增強了系統(tǒng)的靈活性，并節(jié)省了大量通信基礎(chǔ)的建設(shè)費用。系統(tǒng)主站由通信交換機、服務(wù)器、客戶端和主站軟件等多種軟硬件組成，支持與其它運行管理系統(tǒng)互聯(lián)。

應(yīng)根據(jù)線路的運行情況進行故障指示器布點，但在1回架空線路中通信終端設(shè)置不宜超過8個，故障指示器應(yīng)設(shè)置在分支線第一個桿塔處，不同分支的故障指示器應(yīng)就近接入一臺通信終端；電纜型故障指示器原則上每回線路主干線環(huán)進環(huán)出及出線處設(shè)置一套三相-零序電纜故障指示器，接入同一臺通信終端，1條線路上不超過8組通信終端。

3 結(jié)論

在配網(wǎng)線路加裝故障帶通信指示器，能夠快速準確定位故障位置，便于運維檢修人員定位故障地點，縮短停電時間，減少用電損失，減輕工作人員勞動強度，提高自動化水平。從實用性和經(jīng)濟性考慮，安裝帶通信故障指示器作為一種成本低、見效快、穩(wěn)定性高、組網(wǎng)靈活的簡易型配電自動化系統(tǒng)，適合于在農(nóng)村配網(wǎng)進行全面建設(shè)。

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[責任編輯：王偉平]