配網(wǎng)中自動(dòng)故障定位系統(tǒng)分析

（國網(wǎng)四川省電力公司樂山供電公司，四川 樂山 614000）

配網(wǎng)中自動(dòng)故障定位系統(tǒng)分析

王 鋼 楊 玲

（國網(wǎng)四川省電力公司樂山供電公司，四川 樂山 614000）

配網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設(shè)施就地分配或按電壓逐級(jí)分配給各類用戶的電力網(wǎng)。配網(wǎng)的發(fā)展過程切實(shí)影響到電力在分配過程中能否正常的分配到戶，對(duì)用戶的生產(chǎn)生活起到推動(dòng)作用。自動(dòng)故障定位系統(tǒng)對(duì)配網(wǎng)過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行迅速反應(yīng)，提升了檢修的效率，推動(dòng)了配網(wǎng)的發(fā)展。本文對(duì)配網(wǎng)過程中產(chǎn)生的問題，以及自動(dòng)故障定位系統(tǒng)在配網(wǎng)過程中起到的作用及發(fā)展進(jìn)行闡述。

配網(wǎng)中的問題，自動(dòng)故障定位系統(tǒng)，發(fā)展的注意事項(xiàng)

配網(wǎng)尤其是農(nóng)村配網(wǎng)存在路徑長、交通不便以及用戶分散等特點(diǎn)，加之外力條件、設(shè)備優(yōu)劣等因素的影響，容易導(dǎo)致線路跳閘、單相接地故障等問題，可能會(huì)造成非常嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)故障定位系統(tǒng)的研究，具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。

一、配網(wǎng)中經(jīng)常存在的問題

配電系統(tǒng)本身由于分支線的過多與分支的復(fù)雜，一般發(fā)生短路故障等問題時(shí)，就要進(jìn)行大量復(fù)雜的檢修過程，占用大量的人力物力及財(cái)力。即使是發(fā)生最平常的出口斷路器跳閘，即使在主要干線上用開關(guān)分段進(jìn)行檢修時(shí)，也只能隔離有限的幾段傳統(tǒng)的故障查找都需要人工現(xiàn)場(chǎng)查找，自動(dòng)化水平低，利用人力對(duì)故障進(jìn)行排查這一過程，對(duì)人工的技術(shù)素質(zhì)要求極高，不僅花費(fèi)的時(shí)間，物力都特別的高，而且很有可能因?yàn)槿斯さ恼`操作導(dǎo)致二次故障，增加了操作的過程，檢修的過程。

二、配網(wǎng)中自動(dòng)故障定位系統(tǒng)的工作原理

我們?cè)诰€路分支處的分支線上安裝故障探頭，當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，故障探頭就能及時(shí)的檢測(cè)到短路的故障電流，通過短距離無線收發(fā)系統(tǒng)，將動(dòng)作信號(hào)發(fā)送給安裝在附近的線路分支處的無線收發(fā)子站。接著無線收發(fā)子站可以接到分別安裝在兩個(gè)分支線路上的故障探頭發(fā)送過來的動(dòng)作信息。無線接收及發(fā)射子站在收到動(dòng)作信息以后，將動(dòng)作分支的故障探頭的地址信息通過遠(yuǎn)距離無線通信系統(tǒng)發(fā)回到控制中心。在無線接收主站接收到子站發(fā)來的信息后，經(jīng)過進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)、解碼，就地可以把地址信息顯示出來，同時(shí)將地址信息發(fā)送給監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。監(jiān)控中心在接收到這些動(dòng)作信息后，對(duì)信息進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，將得出的結(jié)果與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以直接顯示出故障點(diǎn)地理位置信息，并在地理背景上顯示出來，同時(shí)還可通過打印機(jī)將地理位置信息打印出來。運(yùn)行維修人員在收到這些信息后，便可以迅速到達(dá)故障地點(diǎn)，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的排除與維修。

圖1

故障定位系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)故障電流的產(chǎn)生位置，通過安裝好的故障探頭第一時(shí)間將問題進(jìn)行反應(yīng)，然后將錯(cuò)誤電流信號(hào)發(fā)送給控制中心，由控制中心進(jìn)行分析，最后得出結(jié)論，然后對(duì)問題電流產(chǎn)生的故障點(diǎn)進(jìn)行定位分析，并將分析的結(jié)果與地理信息進(jìn)行相結(jié)合，真正使檢修人員從地理信息上準(zhǔn)確找到故障產(chǎn)生的具體位置。在故障信息進(jìn)行反饋的時(shí)候，控制中心對(duì)故障進(jìn)行分析的過程中，可以使檢修人員提前知道故障產(chǎn)生的類型，使得檢修人員在到場(chǎng)之前得知故障類型做好預(yù)先準(zhǔn)備，使整個(gè)檢修過程最大化的增加效率，減少了平常不必要的設(shè)備的運(yùn)用。

三、配網(wǎng)中自動(dòng)故障定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

本文介紹一種基于故障指示器技術(shù)、信息處理及數(shù)據(jù)處理及轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)和用戶監(jiān)控信息技術(shù)的配電線路故障定位系統(tǒng)。它能大大提高配電網(wǎng)故障巡查、事故處理速度；一旦發(fā)生配電線路故障；系統(tǒng)能快速準(zhǔn)備的判斷出故障類型和地點(diǎn)，提高故障的處理效率，減少停電時(shí)間。我國城鄉(xiāng)大多數(shù)10kV配電網(wǎng)絡(luò)還是采用單輻射樹狀方式供電，供電可靠性比較差。由于配電網(wǎng)中線路具有數(shù)量多、長度大、分支較多的特點(diǎn)，造成線路故障頻發(fā)，變電站饋線保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，中斷供電。在線路發(fā)生故障后，故障的查找仍然靠人工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，查找故障點(diǎn)的工作量較大，盲目查線，而且會(huì)造成線路停電時(shí)間過長，給用戶造成一定的損失。不符合現(xiàn)代對(duì)供電質(zhì)量、效率的要求。故障點(diǎn)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速消除故障、盡快恢復(fù)供電顯得尤為重要。

故障定位系統(tǒng)由信號(hào)檢測(cè)終端（故障指示器）、信號(hào)傳輸終端（通信終端）、信號(hào)接收終端（前置機(jī)）和監(jiān)控中心（主站）構(gòu)成。

故障指示器掛裝于架空線路上，主要由檢測(cè)電路、分析算法電路、觸發(fā)電路、無線傳輸電路模塊、電源電路等構(gòu)成。作用是將檢測(cè)到的送電、停電、接地、短路信號(hào)通過短距離無線射頻模塊傳輸?shù)郊芸胀ㄐ沤K端。故障指示器三只為一組。利用專用安裝工具，可直接帶電安裝和拆卸。自動(dòng)故障定位系統(tǒng)的運(yùn)用，可以通過開發(fā)相關(guān)的監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，可以自動(dòng)、高效對(duì)短路故障點(diǎn)檢測(cè)并進(jìn)行定位，解決了配電線路故障，提高了供電可靠性。系統(tǒng)在相間短路、單相接地短路故障檢測(cè)和定位時(shí)共用一系統(tǒng)應(yīng)用比較方便。

首先我們要保證故障探頭的正常運(yùn)作，故障發(fā)生的第一時(shí)間是觸發(fā)故障探頭，故障探頭對(duì)故障信息進(jìn)行發(fā)送，所以故障探頭的正常使用是發(fā)現(xiàn)故障以及自動(dòng)定位系統(tǒng)正常運(yùn)作的第一部分，當(dāng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，例如負(fù)荷變大的時(shí)候，故障探頭會(huì)產(chǎn)生誤判斷，誤操作，或者是對(duì)故障產(chǎn)生信號(hào)不正確操作，這就要求我們?cè)诠收咸筋^方面進(jìn)行正確的維護(hù)與保養(yǎng)，在產(chǎn)生高負(fù)荷的情況下對(duì)故障探頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，使其能夠正常運(yùn)行。自動(dòng)故障定位系統(tǒng)的使用過程中，發(fā)射子站的安裝使用過程中，我們可以考慮在將發(fā)射子站的元件安裝在一個(gè)密封的容器里，并安裝一個(gè)擁有太陽能電池板，這樣在晴天白天可以通過太陽能電池板對(duì)蓄電池進(jìn)行供電。另外我們要注意蓄電池的電量充足狀態(tài)，雖然蓄電池在充足電的情況下，可以維持子站工作相當(dāng)長的一段時(shí)間。但是也要及時(shí)的了解蓄電池的電力狀況，使其擁有足夠電源能夠正常工作。故障指示器正常情況下處于休眠狀態(tài)，當(dāng)線路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，通過故障檢測(cè)電路檢測(cè)到送電，停電，短路和接地信息時(shí)觸發(fā)電路將單片機(jī)喚醒，單片機(jī)被喚醒后采集狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，確定為線路狀態(tài)發(fā)生變化后，啟動(dòng)無線射頻發(fā)射模塊，頻率調(diào)制器將信息以數(shù)據(jù)包的形式安全準(zhǔn)確的發(fā)送出去，信號(hào)傳輸終端的無線射頻收發(fā)模塊的帶解調(diào)的接收器將收到數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)后返回一個(gè)“收到”信號(hào)，故障指示器接收到這個(gè)信號(hào)后，恢復(fù)到休眠狀態(tài)。故障指示器正常情況下處于休眠狀態(tài)，當(dāng)線路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，通過故障檢測(cè)電路檢測(cè)到送電，停電，短路和接地信息時(shí)觸發(fā)電路將單片機(jī)喚醒，單片機(jī)被喚醒后采集狀態(tài)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，確定為線路狀態(tài)發(fā)生變化后，啟動(dòng)無線射頻發(fā)射模塊，頻率調(diào)制器將信息以數(shù)據(jù)包的形式安全準(zhǔn)確的發(fā)送出去，信號(hào)傳輸終端的無線射頻收發(fā)模塊的帶解調(diào)的接收器將收到數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)后返回一個(gè)“收到”信號(hào)，故障指示器接收到這個(gè)信號(hào)后，恢復(fù)到休眠狀態(tài)。

其次，通信終端主要由單片機(jī)系統(tǒng)、GPRS或GSM模塊、無線射頻通訊模塊和太陽能供電裝置構(gòu)成。該裝置安裝于距通訊故障指示器小于100米的電桿上，直接利用抱箍固定。作用是接收故障指示器發(fā)送過來的信號(hào)，并通過GPRS或GSM將信息發(fā)送到工作主站。

每臺(tái)信號(hào)架空通信終端在100米范圍內(nèi)可以配套多組通訊故障指示器。 架空終端采用太陽能供電模式。在晴朗的白天。太陽能電池板為其提供充足電量，同時(shí)對(duì)蓄電池充電。在夜晚和陰天時(shí)，信號(hào)傳輸終端是由蓄電池進(jìn)行供電。選用的433M無線射頻通訊模塊同時(shí)具有收發(fā)功能。它是由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)的接收器，一個(gè)晶體振蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。前置機(jī)及主站構(gòu)成的接受及后臺(tái)處理單元，使用方面易學(xué)易懂不需要維護(hù)，主站可存儲(chǔ)10年以上的故障信息支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出及查詢功能。短路檢測(cè)原理：配電線路發(fā)生相間短路時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)電源直接短接，變電站和故障點(diǎn)直接的回路上會(huì)流過很大的電流，同時(shí)變電所的繼電保護(hù)裝置會(huì)按照實(shí)現(xiàn)設(shè)定的規(guī)則啟動(dòng)保護(hù)，使得線路跳閘斷電。

圖2

四、配網(wǎng)中自動(dòng)故障定位的案例分析

2011年6月19日，10kV棉*線，#84桿開關(guān)跳閘，大風(fēng)導(dǎo)致邊線5米外的高干樹木歪倒，碰觸到了導(dǎo)線，導(dǎo)致單相接地開關(guān)跳閘；故障發(fā)生后2分鐘，收到故障定位主站發(fā)來故障信息“**供電所 棉*線主干84#桿A相斷電B相斷電C相接地”巡線員半個(gè)小時(shí)內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)拉開84桿斷路器送電成功，故障點(diǎn)確定在84桿至末端之間大大縮短了停電范圍及整條線的停電時(shí)間，因后端線路也較復(fù)雜且未安裝指示器至16時(shí)整條線路恢復(fù)供電。

上述案列中的配網(wǎng)故障問題之所以能夠在短時(shí)間內(nèi)有效的解決，主要是因?yàn)樽詣?dòng)故障定位系統(tǒng)的建立，使得故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)準(zhǔn)確地顯示線路故障的位置，縮短了檢修人員對(duì)故障修復(fù)的時(shí)間，節(jié)省了大量的人力物力。故障產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)對(duì)故障地點(diǎn)進(jìn)行定位，在時(shí)間上大大縮短了檢查到故障發(fā)生地點(diǎn)的時(shí)間。自動(dòng)故障定位系統(tǒng)擁有許多方面的好處，不僅提高了故障檢修的時(shí)間，提高了故障檢修維護(hù)的效率，也減少了故障檢修等過程中的開支，使得電力供應(yīng)更加可靠。但是基于自動(dòng)故障定位系統(tǒng)的配網(wǎng)過程中需要更為注意自動(dòng)故障系統(tǒng)的安全及自動(dòng)故障定位系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

結(jié)論

配網(wǎng)中自動(dòng)故障定位系統(tǒng)使得故障發(fā)現(xiàn)、修復(fù)的環(huán)節(jié)優(yōu)化，使得故障修復(fù)速度提升，降低了故障檢修的開銷，也使得電力正常供應(yīng)更為可靠。自動(dòng)故障定位系統(tǒng)不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益，也增加了社會(huì)效益，使得電力供應(yīng)更為可靠穩(wěn)定。

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