10KV配電線路故障分析及其自動化技術淺析

（紅河學院工學院，云南蒙自 661199）

一、概述

饋線自動化是指對配電線路運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，在故障發(fā)生后實現快速準確定位和迅速隔離故障區(qū)段，恢復非故障區(qū)域供電（Feeder Automation，簡稱FA）。對于系統(tǒng)中兩種類型輸電線路而言，架空線路自動化技術實現的主要方式有：主站集中性、電壓電流型、電壓時間型、分布智能型等；而對于電纜線路，其自動化技術實現方式則只有主站集中性、電壓時間型、分布智能型三種。上述幾種自動化技術均能夠快速完成線路故障的定位、隔離、復電。針對架空線路、混合線路和電纜線路的故障停電，現在常用的最佳解決原則是就地智能處理原則，采用該種處理原則，在技術上具有免維護，不依賴通信和主站的優(yōu)點，經濟上看，具有投資少、見效快、易實施等優(yōu)點，就地智能處理原則可分為三種處理策略：主干分段就地智能處理，分支分界就地智能處理，用戶分界就地智能處理。

二、10KV配電線路的現狀分析

（一）國內10KV配電線路現狀

在城市核心區(qū)，配電網線路以電纜線路居多，在一般城區(qū)，城市遠郊區(qū)及農村又以架空線路居多，在核心區(qū)與一般城區(qū)的交界處則是架空電纜混合線路 ，架空線路多數是開關本體，基本不具備自動化接口和改造條件；電纜線路多數是開關柜，除新裝設備，也基本不具備改造條件。

（二）10KV配電線路故障類型分析

要實現配網自動化，應對各輸電線路故障進行正確的分析、隔離和復電，通過理論及實踐總結，可得到下述結論：

（1）架空線路故障類型特點

① 饋線故障頻繁，造成大面積停電；

② 瞬時性故障和單相接地故障多，會造成停電，甚至破壞絕緣，損壞設備；

③ 用戶故障不斷增加，用戶出門故障造成大面積停電。

（2）電纜線路故障類型特點

① 饋線故障概率小，停電次數少；

② 永久性故障至大面積停電居多；

③ 多分布在配電站點內和電纜接頭處，屬發(fā)展性故障，破壞絕緣甚至損傷設備；

④ 用戶故障不斷增加用戶出門故障會造成大面積停電。

（3）架空線路和架空電纜混合線路的故障停電問題則是配網自動化就地智能處理重點解決的問題。

三、饋線自動化實現方式

結合10KV配電網的故障類型和特點，為提高配電網發(fā)現、隔離、恢復故障的能力，實現配電網自動化，現階段主要的配網自動化實現方式如下：

（一）主站集中型FA 技術

1 工作原理

主站系統(tǒng)根據配電終端檢測的故障告警信息，結合變電站保護動作信號綜合判斷，確定故障類型和故障區(qū)段，自動或手動隔離故障點，恢復非故障區(qū)段供電

2 特點

⑴ 線路類型無限制，架空、電纜、混合都適合

⑵ 不要求變電站重合閘配合

⑶ 無須保護配合，便實施，管理簡

⑷ 分段不受限，擴展靈活

⑸ 主干線路開關采用蓄電池為后備電源，分界開關配置超級電容為后備電源

⑹ 依賴通信及主站，投資較大，每次故障，整條線路存在短時停電

（二）分布智能型FA 技術

1 工作原理

配電饋線主干線上各個相鄰開關的配電終端通過通信網絡（光纖/GPRS），相互交換電壓/過流、開關位置和故障狀態(tài)等多種信息。發(fā)生故障時不需主站參與控制快速隔離；而后通過通信獲得相關的開關已經隔離故障信息，按預定的恢復機制恢復正常區(qū)間供電的一種饋線自動化系統(tǒng)。

2 特點

⑴ DTU可自行收集處理相關故障信息并進行控制決策

⑵ 不會對系統(tǒng)造成多次過流沖激

⑶ 架空與電纜線路都適用

⑷ 不依賴于主站完成配電網故障自愈控制，動作速度快

⑸ 對通信的速度、穩(wěn)定、要求比較高；投資比較大運維要求高

（三）電壓時間型FA 技術

1 工作原理

主干線分段及聯絡開關采用"電壓-時間型"負荷開關，與變電站重合閘配合，自動隔離故障，恢復非故障區(qū)間的供電。當線路發(fā)生短路故障時，變電站保護跳閘，第一次重合閘，開關得電后逐級延時合閘，當合閘到故障點后，變電站再次跳閘，同時FTU 通過電壓－時間邏輯判斷出故障點并閉鎖兩端開關；故障隔離后，變電站二次重合，恢復故障點前段線路供電，聯絡開關延時合閘，自動恢復故障點后段線路供電。

2 特點

⑴ 開關采用"來電即合、無壓釋放"的原理，無蓄電池，真正免維護；

⑵ 不依賴通信及主站實現就地智能保護功能；

⑶ 資金投入小，周期短，見效快；

⑷ 適合城郊或農村架空中壓配電；

⑸ 需要變電站2 次重合閘配合，用戶須受2 次短時停送電影響；

⑹ 故障區(qū)負荷側恢復供電大于45S。

（四）電壓電流型FA 技術

1 工作原理

電壓電流型饋線自動化是在電壓-時間型基礎上，增加了故障電流輔助判據。使非故障區(qū)間分段開關在第一次重合閘后閉鎖分閘，減少第二次重合閘后恢復供電時間。 其次主干線設置帶時限和二次重合閘的分段斷路器，其后端線路發(fā)生故障自行切除，大大減少變電站出線斷路器的跳閘次數。

2 特點

⑴ 減少50%變電站出線斷路器跳閘，縮小故障引起的停電范圍；

⑵ 變電站出線斷路器重合成功率大幅提高，可達到90%以上；

⑶ 減少重合閘恢復供電時逐級合閘時間，減少非故障區(qū)段停電時間；

⑷ 無通信可對故障就地迅速隔離；

⑸ 適用于10KV架空、電纜等結線；

⑹ 變電站保護動作時間至少在0.15S。

結語

將主站系統(tǒng)接入升級線路中，采用FA就地智能故障處理方可在輸電線路中實現對線路運行狀態(tài)的管、監(jiān)、控、優(yōu)，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，配電網結構越來越復雜，配網中某條線路的小故障若不及時切除將會影響到其他線路，甚至演變成為三相短路，擴大故障的影響范圍，實現配網自動化將能夠有效解決上述問題。

［1］張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

［2］成華杰.淺析 10KV配電網如何安全運行[J].廣東科技，2010(24).

［3］董杰.配電網無功規(guī)劃優(yōu)化的研究[D].華北電力大學（北京），2007.

［4］楊武蓋.配電自動化系統(tǒng)建設的實效性問題探討[A].福建省第十二屆水利水電青年學術交流會論文集[C].2008.

［5］包金龍,闞鵬,馬林.城區(qū)配電自動化系統(tǒng)的設計與實現[J].農村電氣化 ,2006(06).

［6］李天友等.配電技術[M].北京:中國電力出版社,2008.

［7］羅奕湘.關于配網自動化系統(tǒng)設計原則及結構應用的分析[J].科技資訊 ,2010(08).