縮短配網故障定位及搶修時間技術手段的研究

摘要：本文針對配電線路發生故障后，找出具體故障位置需耗費大量人力、物力和時間，而且效率很低。配電系統影響供電可靠性的主要因素是線路故障的查找和處理，而查找故障時間往往占整個停電時間的70%以上的問題，對實現縮短故障定位時間，快速搶修的手段進行了探討和研究，為提高供電可靠性有現實意義。

關鍵詞：配電線路 故障定位 技術

1、背景

配電線路因為分支線多而復雜，目前在發生短路故障時僅出口斷路器跳閘，具體的故障位置還是需要配網運行人員逐桿進行查找，即使在主干線上用開關分段，也只能隔離有限的幾段，要找出具體故障位置還是需耗費大量人力、物力和時間，而且效率很低。配電系統影響供電可靠性的主要因素是線路故障的查找和處理，而查找故障時間往往占整個停電時間的70%以上，如避雷器、瓷瓶等的擊穿故障，往往需要很長時間才能找到壞的避雷器、瓷瓶，更換掉壞的設備即可恢復供電，因此查找這些故障幾乎占整個故障處理時間的98%左右。

在配電線路的常見故障中，單相接地故障的發生率最為頻繁，占系統總故障率的70%以上，如何快速、準確地查找單相接地故障成為配電網運行的核心問題，也是進行配網供電可靠性和連續性指標的重要保證。因此配電網故障的自動定位和隔離，尤其是針對單相接地故障的定位和隔離作為配電自動化的一個重要內容，對提高供電可靠性有很大影響，也得到了越來越多的重視。

故障定位系統是基于故障指示器技術、GSM通信技術和計算機技術的一套自動高效的故障點檢測及定位系統，主要用于配電系統各種故障點的檢測和定位，包括相間短路和單相接地故障。配電控制中心的故障定位軟件系統與大量現場的故障檢測和指示裝置相配合，在故障發生后的幾分鐘（與當地基站轉發短消息的延時有關）內即可在控制中心通過與地理信息系統的結合，給出故障位置和故障時間的指示信息，幫助維修人員迅速趕赴現場，排除故障，恢復正常供電。

2、理論和實踐依據

利用真空開關技術、故障檢測技術和現代通信技術，開發一套自動高效的配電網故障檢測及處理系統，主要用于架空及電纜短路和單相接地點的檢測和隔離，迅速切除故障區段，恢復非故障段供電。該系統建成后可以迅速切除故障區段，恢復非故障區段正常供電，大大提高供電可靠性，同時大大減少故障巡線人員，提高工作效率。內容包括：微功耗保護監控裝置、真空斷路器、通信通道、用于檢測單相接地故障的特殊信號產生裝置和監控主站，微功耗保護監控裝置包含：短路故障檢測模塊、單相接地檢測模塊、通信模塊、電源管理模塊，以及用于故障定位的故障檢測裝置。

短路檢測模塊采用A/D采樣和快速FFT計算對線路電流進行實時監視，一旦電流值超過了設定值，則控制開關分閘。具體功能為有三段式保護、重合閘。

單相接地檢測模塊采用高速A/D采樣和小波變換提取線路電流中的特殊信號信息，如果線路中存在有該信息，則檢測點的負荷側有接地故障，利用該信息作為單相接地故障隔離的的依據。

通信模塊采用成熟的公用網GPRS來進行信息傳輸，與監控中心進行信息交換，同時利用短距離（50m）無線通信來實現本地監視和控制，避免爬竿等復雜工作。

電源管理模塊負責將太陽能電池板或外置PT提供的電源進行處理，一部分用于提供系統的正常邏輯運算，一部分用于對后備邏輯和操作電池進行充電和放電管理，保證其可靠運行。

用于檢測單相接地故障的特殊信號產生裝置不斷檢測系統零序電壓，當有接地發生時則控制內部的真空接觸器和單相電阻負荷，使系統內部產生具有一定特征的脈動信號，利用該信號即可檢測出單相接地故障。

用于實現故障定位的技術主要利用掛在線路上的故障檢測裝置檢測線路電流、電場的變化，從而判斷單相線路發生的故障類型，再將這些信息應用先進的通信技術匯集到附近的信息集中單元進行處理，判斷具體的故障類型，通過故障定位主站系統將故障地點快速反映，通過手機短信實現實時提醒。

本系統包括：故障檢測裝置、通訊系統及故障定位系統。具體主站框圖如圖：

整個系統的工作原理為：安裝在線路上的故障檢測及通信設備（FD）檢測到故障后，利用GSM模塊將故障信息發送給中心站，中心站得到該信息后，對其進行記錄，并將該信息轉發給監控中心，監控中心結合這些信息進行網絡拓撲，定位出故障，并以聲光電的形式進行報警。

3、啟示與展望

對于10kV架空配電線路T接的分支或用戶內部線路來說，如在其進線段發生故障，或故障雖發生在用戶進線開關內側，但其保護動作時限與變電站出線開關保護配合不當時，均會造成變電站出線開關保護掉閘。如果故障性質是永久的，變電站重合不成功，則一個中壓分支或用戶界內的事故將使整條配電線路停電，這種在配電網中常見的波及事故，對社會將造成惡劣影響。智能分支故障隔離開關技術是解決上述波及事故的理想設備，該設備安裝于10kV配電線路的分支或責任分界點處，可以實現自動快速切除單相接地故障和自動隔離相間短路故障所在的分支線路，避免分支線路故障導致整條線路停電，確保非故障用戶的用電連續性和可靠性，極大的提高了整個系統的供電可靠性。