智能配網(wǎng)故障快速定位方法研究

陳炳燦

摘要：智能配網(wǎng)具有自身的特征與特點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行過程中難免出現(xiàn)故障問題，對(duì)此必須對(duì)故障進(jìn)行科學(xué)定位。文章首先分析了智能配網(wǎng)的特點(diǎn)，然后分析了配網(wǎng)的主要故障類型與成因，以及智能配網(wǎng)故障快速定位的方法。

關(guān)鍵詞：智能配網(wǎng)；故障快速定位方法；電力系統(tǒng)；故障指示器；智能技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM711 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0001-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.001

智能配網(wǎng)規(guī)模大、分布范圍廣，同其他類型電纜交織交錯(cuò)在一起，要想有效排查故障問題，就必須學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)的故障定位技術(shù)和方法，積極掌握并運(yùn)用現(xiàn)代化的智能技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)故障的高效定位。

1 智能配網(wǎng)特征分析

智能配電網(wǎng)具有自身的性質(zhì)與特征，不同于普通的配網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)際運(yùn)行中體現(xiàn)出以下特征：第一，較強(qiáng)的自我恢復(fù)能力，智能配網(wǎng)鑒于智能化技術(shù)、現(xiàn)代科技等的運(yùn)用，使得其實(shí)際運(yùn)行中具有一定的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)、狀態(tài)恢復(fù)等功能，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；第二，較強(qiáng)的安全性，智能配網(wǎng)在智能化技術(shù)的支持下，能夠更好地安全運(yùn)行，提高安全運(yùn)轉(zhuǎn)工作效率；第三，支持電力電能資源等的投入，智能電網(wǎng)具有更大的資源、能源容量，能夠容納更廣闊的電能資源；第四，智能配網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、可視化運(yùn)營與管理，而且能實(shí)現(xiàn)同用戶之間的協(xié)調(diào)、互助與溝通，增進(jìn)了供電企業(yè)與客戶間的交流與協(xié)作，同時(shí)智能配電網(wǎng)逐步實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化、信息化、智能化等的管理。

2 配網(wǎng)的主要故障與成因

配網(wǎng)線路內(nèi)部，任何一條線路、設(shè)備等發(fā)生故障都將影響配網(wǎng)整體安全。結(jié)合日常的檢查工作經(jīng)驗(yàn)，大體總結(jié)出以下配網(wǎng)故障分類：

2.1 單相接地故障

單相接地故障為最常見的故障。此類故障成因是：市區(qū)道路兩側(cè)有著多種障礙物，例如樹木、其他通信線路等，配網(wǎng)線路與這些障礙性線路無規(guī)則纏繞，則導(dǎo)致了單相接地故障。中性點(diǎn)非直接接地時(shí)，若發(fā)生單相接地故障，可能導(dǎo)致非故障相電壓急劇上升，如果未能在第一時(shí)間解決并處理故障問題，則可能導(dǎo)致絕緣擊穿問題，造成短路。

2.2 兩相或三相短路

在外部作用力的干擾與影響下，配網(wǎng)系統(tǒng)將出現(xiàn)兩相短路電流，如果未能及時(shí)隔離開來，則可能導(dǎo)致線路灼燒以及出現(xiàn)大范圍斷電現(xiàn)象，會(huì)影響客戶正常用電，對(duì)應(yīng)的三相短路則指的是配網(wǎng)系統(tǒng)中A/B/C相于相同位置出現(xiàn)了短接現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的短路電流，通常來說三相短路都是外界人為破壞造成。

3 智能配網(wǎng)故障快速定位技術(shù)與方法

3.1 重合器與分段器配合下的故障定位

通常來說，如果配網(wǎng)結(jié)構(gòu)為輻射式結(jié)構(gòu)、環(huán)網(wǎng)開環(huán)狀等，則適合于采用重合器與分段器配合運(yùn)行的方法。具體的定位原理為：配網(wǎng)系統(tǒng)某一部位出現(xiàn)故障問題后，配置于線路上的重合器則將發(fā)揮自動(dòng)化監(jiān)督、檢測(cè)功效，可以主動(dòng)監(jiān)測(cè)到故障電流，并發(fā)出故障跳閘動(dòng)作，在此基礎(chǔ)上自動(dòng)重合電閘。分段器具備智能化作用，能夠自動(dòng)化識(shí)別并記錄下重合閘的閉合、斷開的具體次數(shù)，進(jìn)而依照程序中相關(guān)命令，規(guī)范重合器的運(yùn)行，按照規(guī)范的次數(shù)來進(jìn)行閉合。整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)中，重合器、分段器處于協(xié)調(diào)配合、相互輔助支持運(yùn)行狀態(tài)。一些短暫性故障，重合器跳閘首次發(fā)出重合動(dòng)作以后，配網(wǎng)線路則會(huì)自動(dòng)化恢復(fù)供電；相反，如果是長(zhǎng)期的永久性故障，就會(huì)發(fā)出閉鎖動(dòng)作，不會(huì)重合，在這一階段分段器會(huì)自行分閘與閉鎖，重合器與分段器相互配合最終將故障問題隔離開來。隨著重合器的反復(fù)分合操作，配網(wǎng)系統(tǒng)的其余電氣設(shè)備將自行阻斷故障，這樣無論是重合器還是分段器都將再次重新回歸復(fù)位狀態(tài)，重合器分閘、合閘次數(shù)達(dá)到整定狀態(tài)，用來繼續(xù)防范未來的故障。

從以上分析可以看出，重合器與分段器的相互配合能夠達(dá)到對(duì)配網(wǎng)故障的高效、高速定位、隔離等功能與功效，實(shí)際運(yùn)用過程中證明，不僅操作簡(jiǎn)單、方便運(yùn)行，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化高效定位。經(jīng)過大量的實(shí)踐運(yùn)行得出，該故障定位方法也存在某種問題和缺陷：第一，定位范圍過大，需要調(diào)動(dòng)多項(xiàng)電氣設(shè)備；第二，重合器的反復(fù)閉合、斷開將為配網(wǎng)帶來某種沖擊性影響，遇到大型故障問題時(shí)，由于重合器反復(fù)分合操作，將出現(xiàn)沖擊性、破壞性電流，電流負(fù)荷如果過大，則可能上升至負(fù)荷的極限值，從而燒毀線路。

3.2 故障指示器定位法

將故障指示器配置于配網(wǎng)系統(tǒng)，不失為一種科學(xué)的故障定位方法，該指示器能用來采集電流與電壓，能科學(xué)監(jiān)測(cè)、判斷配網(wǎng)系統(tǒng)中存在的故障問題，同時(shí)也能對(duì)故障信號(hào)加以指示、監(jiān)督與復(fù)位，具體的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

故障指示器一般通過空間電場(chǎng)電位來收集配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓，通過電磁感應(yīng)的方式來采集電流，憑借分析電壓以及電流的實(shí)際變化情況等來具體剖析故障類型。若判定故障為短路性骨折，將自行發(fā)出標(biāo)識(shí)與指令，依托于通訊系統(tǒng)將信號(hào)、信息等向主站傳輸，故障指示器的運(yùn)行原理圖如圖2所示：

觀察以上原理圖可以看出，假設(shè)S為故障指示器、F為短路故障點(diǎn)，這就意味著從F到變壓器中間流經(jīng)了故障電流，這樣該線路的一切指示器S1/S2/S3/S4/S5等都將有短路電流，這樣故障指示器將發(fā)出信號(hào)、信息，其中只有S7/S8未有短路電流，無法發(fā)出動(dòng)作，根據(jù)這種逐步排查、逐步深入的方式就能對(duì)應(yīng)定位故障點(diǎn)。

3.3 故障指示器的實(shí)際應(yīng)用

故障指示器實(shí)際運(yùn)用中通常是根據(jù)電流大小來做出反映，實(shí)際使用前先設(shè)定動(dòng)作值Id，隨著指示器的運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)逐漸監(jiān)測(cè)、檢查出配網(wǎng)線路中電流值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電流I>Id，而且該電流超時(shí)運(yùn)行，也就是其運(yùn)行時(shí)間T>Td，就可以被定為故障性電流。這其中Id的具體設(shè)定值大小尤為關(guān)鍵，一般要在線路的極值電流以上，也就是通過過電流的方式來達(dá)到故障檢測(cè)與定位的目標(biāo)，然而由于配網(wǎng)系統(tǒng)在不斷地運(yùn)行，系統(tǒng)故障后對(duì)應(yīng)的動(dòng)作值也將發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，這其中就涉及到Id值調(diào)整的問題，以此來防范誤動(dòng)、拒動(dòng)等現(xiàn)象。

自適應(yīng)型故障指示器主要用來監(jiān)測(cè)、檢查配網(wǎng)系統(tǒng)的電流動(dòng)態(tài)變化情況，當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電流將迅速上升，保護(hù)跳閘后，對(duì)應(yīng)的電壓Uc與Ic都將變成0。由此可見，自適應(yīng)故障指示器能夠參照故障電流所設(shè)定的整定值來對(duì)應(yīng)分析并排查故障，排除與切斷故障所需時(shí)間分別為T1、T2，故障的判別通常以下面的公式為判斷依據(jù)：

ΔI>Ib T1≤ΔT≤T2 Uc=Ic=0

依托于上面的理論分析可以看出，故障指示器發(fā)出動(dòng)作通常和故障分流量大小密切相關(guān)，而且能夠自動(dòng)化適應(yīng)線路負(fù)荷電流，電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式做出變化后，整定值依然保持不變，這樣就控制了故障指示設(shè)備誤動(dòng)作、拒動(dòng)等問題。

故障指示器能夠用來科學(xué)監(jiān)測(cè)出智能配網(wǎng)中的單相接地故障，可以將動(dòng)態(tài)阻性負(fù)載設(shè)置與接地變壓器中，具體如圖3所示：

通過觀察圖3可以看出，如果配網(wǎng)線路出現(xiàn)單相接地故障，中性點(diǎn)中有電壓偏轉(zhuǎn)、偏移現(xiàn)象時(shí)，如果控制性設(shè)備能夠監(jiān)測(cè)出此偏移電壓，如果其數(shù)值高出整定值，同時(shí)也對(duì)應(yīng)延續(xù)一個(gè)時(shí)段，這樣故障區(qū)域范圍內(nèi)則可能出現(xiàn)特別的信號(hào)，故障指示器將指示這一信號(hào)，同時(shí)向主站發(fā)出信號(hào)，對(duì)應(yīng)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的位置。

4 結(jié)語

智能配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)能夠有效發(fā)揮故障定位作用，是借助于現(xiàn)代化智能定位技術(shù)、系統(tǒng)等的定位，能夠確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，進(jìn)而及時(shí)采取措施來解除這一問題，維護(hù)智能配網(wǎng)的安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊俊起.基于GPRS的配網(wǎng)故障定位及隔離方法研究與實(shí)現(xiàn)[D].三峽大學(xué)，2013.

[2] 袁欽成.配電系統(tǒng)故障處理自動(dòng)化技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3] 齊鄭，高玉華，楊以涵.配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)段定位矩陣算法的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，23（12）.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）