10 kV配網(wǎng)線(xiàn)路故障定位查找與隔離探析

李江濤，王懿偉

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司山陽(yáng)縣供電分公司，陜西 山陽(yáng) 726400）

0 引 言

近些年，我國(guó)技術(shù)水平快速提升，推動(dòng)了電力企業(yè)的發(fā)展。在配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，能夠有效提升配電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。10 kV配電線(xiàn)路是與電力客戶(hù)最接近的部分，一旦10 kV配電網(wǎng)發(fā)生故障會(huì)造成大范圍停電，不但直接影響客戶(hù)的電力使用，也會(huì)影響電力企業(yè)的發(fā)展。所以，利用現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)10 kV配電網(wǎng)配電線(xiàn)路故障實(shí)施自動(dòng)定位和隔離，可以有效縮短故障處理時(shí)間，同時(shí)確保用戶(hù)用電質(zhì)量，對(duì)推動(dòng)電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 10 kV配電線(xiàn)路故障快速定位隔離裝置的組成和原理

1.1 配電線(xiàn)路故障快速定位隔離裝置組成

10 kV配電線(xiàn)路故障快速定位隔離裝置主要包括主機(jī)、軟件、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及線(xiàn)路電壓互感器等。一旦配電線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障或者發(fā)生短路故障，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)線(xiàn)路柱上的開(kāi)關(guān)（電流互感器）采集相應(yīng)的電流信息（包括短路電流、零序電流）。通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)輸送到主機(jī)，之后對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，從而能夠得到故障所在區(qū)域。同時(shí)，隔離裝置會(huì)發(fā)出切斷線(xiàn)路支線(xiàn)或者分線(xiàn)段柱開(kāi)關(guān)的指令，從而能夠?qū)⒐收蠀^(qū)域?qū)嵤└綦x，確保非故障區(qū)域的可靠性和穩(wěn)定性，如圖1所示。對(duì)于故障隔離來(lái)說(shuō)，最主要的是加強(qiáng)10 kV配電線(xiàn)路運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)。所以，需要增強(qiáng)相應(yīng)調(diào)度人員的責(zé)任意識(shí)，確保其工作的嚴(yán)謹(jǐn)性[1]。

1.2 故障自動(dòng)定位系統(tǒng)

現(xiàn)階段，配電線(xiàn)路故障定位主要采取基于故障指示器和GPRS通信技術(shù)相結(jié)合的線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)線(xiàn)路故障的自動(dòng)定位，具有較高的可靠性。整個(gè)系統(tǒng)主要包括故障指示器、信息處理單元（IPU）、數(shù)據(jù)處理機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)以及用戶(hù)監(jiān)控系統(tǒng)等，如圖2所示[2]。

圖2 配電線(xiàn)路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能

第一，故障指示器。故障指示器主要設(shè)置在架空線(xiàn)和電纜線(xiàn)路中，主要包括故障電流檢測(cè)部分、數(shù)字編碼和無(wú)線(xiàn)調(diào)制發(fā)射部分、就地指示部分等。一旦發(fā)生線(xiàn)路故障會(huì)觸發(fā)故障指示器，并且利用發(fā)生單元將數(shù)字編碼信號(hào)傳送到IPU。

第二，信息處理單元（IPU）。IPU主要設(shè)置在線(xiàn)路的分支點(diǎn)位置，可以接收兩個(gè)分支點(diǎn)共6個(gè)故障探頭的編碼信息。接收到相應(yīng)信息后，IPU先要對(duì)其解調(diào)解碼，之后和IPU的地址組合形成綜合地址碼。

第三，數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以將IPU傳送的無(wú)線(xiàn)信息實(shí)施解調(diào)解碼以及顯示。

第四，用戶(hù)監(jiān)控信息系統(tǒng)。此系統(tǒng)能夠進(jìn)行故障指示和定位，并且可以和GIS系統(tǒng)結(jié)合形成相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)圖形編輯和故障檢測(cè)定位。

1.2.2 系統(tǒng)的工作原理

配電線(xiàn)路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)一旦檢測(cè)到線(xiàn)路中存在故障點(diǎn)會(huì)啟動(dòng)故障指示器，紅色顯示并發(fā)出無(wú)線(xiàn)調(diào)制編碼信息。IPU對(duì)其實(shí)施解調(diào)解碼后，綜合指示器編碼信息和IPU地址碼信息，最終要通過(guò)編碼調(diào)制后發(fā)射出去。監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)接收到IPU的信息后實(shí)施解調(diào)，之后將其發(fā)送到通信主站實(shí)施解碼，最終要將信號(hào)傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行線(xiàn)路故障信息的綜合處理，如糾錯(cuò)校正、邏輯判斷運(yùn)算等，以此進(jìn)行故障的自動(dòng)定位，同時(shí)會(huì)在電子地圖中標(biāo)識(shí)出故障，便于維修人員定位故障。

饋電線(xiàn)路開(kāi)關(guān)采用“來(lái)電即合，無(wú)壓釋放”的方式，只要開(kāi)關(guān)感受到線(xiàn)路電壓的存在就始終維持在合閘狀態(tài)。當(dāng)線(xiàn)路失電時(shí)，開(kāi)關(guān)內(nèi)部機(jī)構(gòu)自行斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)故障隔離。

2 10 kV配電線(xiàn)路故障快速定位隔離案例分析

2.1 案例基本情況

某供電企業(yè)城郊供電分公司的10 kV配電系統(tǒng)都采取中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的運(yùn)行方式，若線(xiàn)路出現(xiàn)單相接地故障，會(huì)因?yàn)楣收想娏鬏^小、弧光造成的接地不穩(wěn)以及短路故障指示器無(wú)法起作用等難以查明故障點(diǎn)。所以，如何快速、準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)并進(jìn)行快速隔離，已經(jīng)成為該分公司急需解決的問(wèn)題。此分公司始終采取的是人工巡線(xiàn)的方式，不但需要花費(fèi)大量的人力物力，也會(huì)造成整條線(xiàn)路用戶(hù)停電，嚴(yán)重影響電力的正常供應(yīng)。

2.2 10 kV配電線(xiàn)路故障快速定位隔離技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 配電線(xiàn)路故障自動(dòng)定位系統(tǒng)

對(duì)于10 kV配電網(wǎng)建設(shè)來(lái)說(shuō)，特別是對(duì)于案例中的分公司來(lái)說(shuō)，要按照具體需求和實(shí)際資金情況選擇最佳的故障定位方式。通過(guò)通信技術(shù)和故障指示器的有效結(jié)合進(jìn)行線(xiàn)路故障監(jiān)測(cè)，能夠快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路故障的自動(dòng)定位，從而有效提升10 kV配電網(wǎng)的供電可靠性。配電線(xiàn)路故障定位隔離裝置一般應(yīng)用在單相接地短路故障方面，在系統(tǒng)開(kāi)啟后故障指示器的燈會(huì)出現(xiàn)紅色，這時(shí)線(xiàn)路故障指示器會(huì)發(fā)出相應(yīng)的編碼信息（可以被IPU接受的無(wú)線(xiàn)調(diào)制編碼信息），之后通過(guò)IPU實(shí)施相應(yīng)的解調(diào)解碼操作，最后對(duì)指示器發(fā)出的編碼信息和其他信息進(jìn)行綜合后將其發(fā)送到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心設(shè)置有數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，能夠接收IPU發(fā)送的信息并對(duì)其實(shí)施相應(yīng)的解碼，之后利用104規(guī)約接口將前述完成處理的信號(hào)傳送到監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)受到信號(hào)后對(duì)其信息數(shù)據(jù)實(shí)施必要的綜合處理，主要包括錯(cuò)誤信息校正和邏輯判斷的運(yùn)算。完成上述操作后，按照綜合處理結(jié)果確定故障情況，并且通過(guò)顯示技術(shù)將故障線(xiàn)路和區(qū)域定位到電子地圖上，從而幫助維修人員明確故障區(qū)域，以便快速準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行維修，排除故障[3]。

2.2.2 10 kV配電網(wǎng)配電線(xiàn)路故障自動(dòng)隔離

對(duì)于故障定位系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路故障后不但可以及時(shí)將信息數(shù)據(jù)傳送給控制中心，也可以最大程度上緩解故障對(duì)整個(gè)配電線(xiàn)路的影響。為了防止配電線(xiàn)路出現(xiàn)大范圍故障問(wèn)題，設(shè)置了自動(dòng)隔離系統(tǒng)。一旦故障定位系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行相應(yīng)提示后，自動(dòng)隔離系統(tǒng)可以響應(yīng)定位系統(tǒng)的故障信息，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，包括自動(dòng)單相接地切除、短路自動(dòng)隔離以及定位故障點(diǎn)等，對(duì)電網(wǎng)全線(xiàn)進(jìn)行實(shí)施保護(hù)，為今后的維修工作奠定基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段來(lái)看，我國(guó)10 kV配電線(xiàn)路絕大多數(shù)都設(shè)置了過(guò)流和重合閘保護(hù)，但是靈活性和選擇性相對(duì)不足。為了能夠有效提升隔離系統(tǒng)的靈活性和選擇性，可以通過(guò)更加智能的分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)形成故障隔離系統(tǒng)。此種系統(tǒng)具有測(cè)控和通信功能，如果想要對(duì)某些區(qū)域?qū)嵤┕收细綦x，那么通過(guò)這些功能就可以更加準(zhǔn)確地隔離故障線(xiàn)路，同時(shí)不會(huì)影響其他線(xiàn)路的正常供電。雖然此種系統(tǒng)不能覆蓋所有線(xiàn)路，但是此種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且具有較高的可靠性，在10 kV配電線(xiàn)路故障快速定位隔離中得到了有效推廣和應(yīng)用[4]。

3 結(jié) 論

本文主要闡述了10 kV配電線(xiàn)路故障快速定位隔離裝置情況，以期為配電線(xiàn)路的故障定位和隔離提供一定的參考和幫助，進(jìn)一步推動(dòng)配電系統(tǒng)的發(fā)展。