有關(guān)配電網(wǎng)故障定位與快速搶修系統(tǒng)的研究

胡文舜，王俊宇（國網(wǎng)江西省電力公司贛東北供電分公司，江西樂平333300）

有關(guān)配電網(wǎng)故障定位與快速搶修系統(tǒng)的研究

胡文舜，王俊宇（國網(wǎng)江西省電力公司贛東北供電分公司，江西樂平333300）

當(dāng)前國內(nèi)對于電能的需求量非常大，使得配電網(wǎng)的安全保障工作成為了工作重心。故障定位是配電網(wǎng)維修的重要前提，基于當(dāng)前智能技術(shù)下設(shè)計的自動故障定位系統(tǒng)能夠使快速搶修工作成為現(xiàn)實。本文即是對故障定位和快速搶修進(jìn)行研究，首先介紹了基于柱上故障定位體系，并闡述了故障的快速搶修系統(tǒng)，以期能為相關(guān)工作提供參考。

配電網(wǎng)；故障定位；快速搶修系統(tǒng)

引言

當(dāng)前我國雖然在不斷完善配電網(wǎng)的安全管理工作，但是仍存在著故障點定位難的問題，主要是由于目前國內(nèi)大部分地區(qū)的配電網(wǎng)均采用了中性點接地方式，一旦發(fā)生故障后需要采用人工尋找的方式，這就大大增加了工作量，并且也使得搶修工作無法及時開展，影響了配電網(wǎng)本身的穩(wěn)定性。因此，應(yīng)該設(shè)計和研發(fā)故障定位和快速搶修系統(tǒng)，提升配電網(wǎng)維護(hù)工作的效率。

1 配電網(wǎng)故障分析

1.1 故障設(shè)備分類

10kV中壓線路故障，架空線路、電纜、柱上開關(guān)、跌落式熔斷器故障是主要原因；而低壓干線和低壓支線上，架空線、開關(guān)、熔絲故障是主要原因；低壓單戶故障中，接戶導(dǎo)線、低壓開關(guān)、電表故障是主要原因。

圖1

1.2 責(zé)任原因分類

10kV中壓故障中，施工和安裝原因、設(shè)備老化、外力破壞和氣候影響是導(dǎo)致中壓故障的主要原因。低壓干、支線故障中，外力破壞、偷盜、產(chǎn)品質(zhì)量原因和產(chǎn)品老化是導(dǎo)致故障的最主要原因。低壓單戶故障中，接戶線接頭接觸不良、過載、表計故障是主要原因。

2 配電網(wǎng)故障定位和快速搶修系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

本文所設(shè)計和模擬的故障定位系統(tǒng)是基于柱上故障定位的體系，其主要包括了控制中心、GPRS監(jiān)測和通訊中心、故障監(jiān)測終端。其中故障監(jiān)測終端主要是對電網(wǎng)當(dāng)中電能運輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行測量，然后經(jīng)由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，將電能信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。信號經(jīng)由GPRS監(jiān)測中心進(jìn)行處理，選擇以全電流的判斷方式，對線路中電流流通速率進(jìn)行鑒別，從而斷定是否存在短路、斷路等情況。一旦配電線路出現(xiàn)問題，則監(jiān)測終端將異常數(shù)據(jù)發(fā)往GPRS監(jiān)測中心進(jìn)行處理，然后經(jīng)由定位傳輸體系將數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到控制中心，這樣控制中心就能夠獲得故障的信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)解析之后根據(jù)矩陣邏輯分析方式，得出大致的故障點范圍，并將該范圍以文字的形式顯示在主顯示屏上，并以短信形式實時發(fā)往搶修人員處，這樣就能夠使其快速掌握搶修地點，并進(jìn)行快速反應(yīng)[1]。

3 配電網(wǎng)故障定位和快速搶修系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 硬件設(shè)備

該系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、無線通信、電源等多個模塊所組成。其中處理模塊是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，應(yīng)選擇工作效率高、能耗較低的ADSPBF518芯片，這種芯片是針對電流、電壓等轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的模塊，能夠有效抵參與到配電網(wǎng)故障的數(shù)據(jù)分析工作中。數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)選擇16位同步模塊，在設(shè)計該模塊時可提供八個不同的數(shù)據(jù)采集渠道，要求采集速率應(yīng)該達(dá)到200kSPS，另外該模塊所在部分應(yīng)該能夠承受16V左右的電壓沖擊，避免配電網(wǎng)電流、電壓波動時對定位監(jiān)測系統(tǒng)的影響。電源設(shè)備則是以直流連接電源、蓄電池所組成的，避免在電路斷路時數(shù)據(jù)無法傳輸。其中直流電源中包含整流器、濾波器以及穩(wěn)壓器等元件，從而將配電網(wǎng)中上千伏電壓降低到24V，也保證蓄電池能正常工作。無線定位設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率也有要求，理論上應(yīng)該超過170kB/s，但實際上能夠達(dá)到100kB/s左右即可，這樣就能夠滿足故障定位和快速維修反應(yīng)的需求[2]。

3.2 故障判斷設(shè)計

（1）該系統(tǒng)對于短路故障的判斷主要是通過采集器對線路中電流大小來判別，如果電流大于配電網(wǎng)線路的額定值，則說明存在短路的情況。同時，為了有效降低非故障電流涌動所引發(fā)的閘門誤動情況，應(yīng)該在采集設(shè)備上加裝停電監(jiān)測模塊，從而在確定配電網(wǎng)線路中沒有電流通過后再判斷短路的問題。

（2）接地故障的判斷方式依據(jù)單相接地判斷技術(shù)，利用中性接地點存在消弧線圈的特點，當(dāng)該位發(fā)生了補償故障，則設(shè)流過故障點的電流矢量在y軸上，當(dāng)補償故障較小時則矢量位于正軸方向，反之則位于負(fù)軸，由此可以判斷該故障電路的線性曲線應(yīng)該位于第二象限或者第三象限。

3.3 軟件設(shè)備設(shè)計

（1）該系統(tǒng)下的監(jiān)測模塊所使用的軟件為SCADA，其能夠繪制所接收的數(shù)據(jù)圖像，以動態(tài)圖形的方式表示電流的波動數(shù)據(jù)，并且能夠記錄各歷史時間內(nèi)數(shù)據(jù)的波動情況。在實際使用的過程中不僅可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的全面查詢，同時還可以利用該軟件自帶的導(dǎo)出功能實現(xiàn)報表的自動生成，為快速搶修工作提供了方便。

（2）定位軟件模塊則要求具有計算故障區(qū)段、保存數(shù)據(jù)等功能。當(dāng)配電網(wǎng)線路發(fā)生故障時，利用系統(tǒng)內(nèi)繪制的圖表作為分析基礎(chǔ)，從而快速定位故障點，并且以系統(tǒng)內(nèi)自帶的符號功能，通過不同符號表示不同的故障類型，并將該故障發(fā)生的情況記錄在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，方便以后遇到同樣類型故障進(jìn)行快速判斷[3]。

（3）搶修軟件模塊主要是信息接收系統(tǒng)和短信發(fā)送軟件的結(jié)合。就是利用當(dāng)前移動網(wǎng)絡(luò)短信發(fā)送軟件，將其與系統(tǒng)內(nèi)原有的數(shù)據(jù)接收軟件相結(jié)合，一旦故障點被確定后，則由接收軟件接收相關(guān)數(shù)據(jù)，同時自動觸發(fā)短信發(fā)送軟件，將數(shù)據(jù)上傳至搶修員工的手機當(dāng)中，并且將故障的類型、搶修技術(shù)、搶修人員數(shù)量、搶修物資等均同時發(fā)送，使搶修人員能夠更好的進(jìn)行準(zhǔn)備。

（4）快速定位軟件是根據(jù)電流數(shù)據(jù)的變化對故障的情況進(jìn)行判斷，其在判斷過程中采用的是矩陣定位判斷方式。該判斷方式需要先依據(jù)配電網(wǎng)的實際設(shè)計情況建立拓?fù)淠Ｐ?，進(jìn)而由此生成網(wǎng)格狀的矩陣，根據(jù)傳輸?shù)木仃嚽闆r判斷相應(yīng)的故障區(qū)段。這一區(qū)段主要是以兩個柱上監(jiān)測系統(tǒng)之間的區(qū)段為依據(jù)，從而將搶修巡線的范圍縮短。該軟件的判斷方式能夠避免傳統(tǒng)矩陣判斷方法中標(biāo)準(zhǔn)化的處理弊端，能夠根據(jù)實際情況靈活變動，使判斷的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

4 故障定位影響因素的模擬測驗結(jié)果

首先，判斷初始相角對故障定位系統(tǒng)的影響情況，數(shù)據(jù)具體如表1所示。

表1 不同故障初始電壓相角影響模擬結(jié)果

由表1顯示，當(dāng)頻譜差在2400Hz，測量距離均在9.7km以上時，初始相角45°的誤差率最低，而30°的影響最大。當(dāng)頻譜差在2500Hz以上時，初始相角為90°時的影響最小，均明顯低于45°和30°時。

表2數(shù)據(jù)均是在主線路1km以上、分支線路0.5km以上的步長條件下獲得的，因此可以判斷降低距離步長就能夠降低對故障定位精度的影響。

表2 負(fù)荷變化對故障定位影響的模擬結(jié)果

5 結(jié)語

配電網(wǎng)的故障定位和快速搶修系統(tǒng)需要包括數(shù)據(jù)采集、GPRS定位處理、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送等多種功能，并且還需要具有短信發(fā)送功能，可提升快速搶修的反應(yīng)速度。

[1]丁志強.中壓配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)探索與實踐[J].中國科技縱橫，2013（22）：207～208.

[2]鄧志洪.探討縮短配電網(wǎng)故障定位及搶修時間的措施[J].通訊世界，2015（08）：91～92.

[3]馬 俊，何興昊.配電網(wǎng)故障自動定位技術(shù)中通信技術(shù)的分析與研究[J].中國電力教育，2013（05）：186～187.

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2095-2066（2016）24-0072-02

2016-8-15