10kV線路饋線自動化和故障定位“二遙”綜合系統的研究與應用

摘要：10kV線路饋線自動化和故障定位“二遙”綜合系統是指在配網10kV線路的運行管理中將兩種系統的功能結合起來，實現故障自動定位隔離，具備遙測遙信功能的配網自動化系統。文章介紹了饋線自動化和故障定位“二遙”綜合系統的原理、系統設計、通信方式和主站功能設計，并對該系統的使用效果和效益進行了分析。

關鍵詞：10kV線路；饋線自動化；故障定位；“二遙”綜合系統；配網自動化系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM773 文章編號：1009-2374（2015）09-0057-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0784

1 概述

饋線自動化系統是在10kV線路上實現配電網運行監視和10kV線路上故障區段自動隔離的自動化系統，故障定位系統是通過故障指示器實現故障區段自動定位的自動化系統。10kV線路饋線自動化和故障定位“二遙”綜合系統是指在配網10kV線路的運行管理中將兩種系統的功能結合起來，實現故障自動定位隔離，同時具備遙測遙信功能的配網自動化系統。

我國的電網實際情況是，對高壓輸電網的故障基本可以做到精確定位，對于配電網則逐漸推廣應用基于饋線終端FTU和SCADA配合實現的故障定位技術，用于取代基于重合器和分段器的故障定位方式。采用FTU對線路的故障信息進行監測，再經過通訊網絡將監測到的故障信息輸送至SCADA系統，SCADA系統利用程序設定的故障定位算法將故障點的范圍定位出來。

中山供電局在運行過程中在日常工作中對饋線自動化系統具有較多應用，同時也具有較多的故障定位實踐。經過多年的經驗積累，中山供電局發現在對于10kV配電線路，由于接線方式復雜，架空線路與電纜線路同時存在，尤其是這兩種線路混合構成的電網中，單獨運用自動化系統或故障定位裝置，都無法達到目前對運行的技術要求。因此需要將這兩種系統綜合運用起來，開發出一個“二遙”綜合系統，能將兩種系統的優勢都充分發揮出來，減少故障點查找時間，提高運行水平。

2 系統工作原理

2.1 10kV饋線自動化系統

中山供電局目前的饋線自動化系統，是結合電壓型開關以及電流型開關組成具有較強性能的FTU，基于電源變壓器對FTU進行改進，設計成能夠自動斷開單相接地故障的自動化系統。其設計原理圖如圖1所示：

圖1 系統典型設計原理圖

根據圖1可知，若A點發生相間短路故障，則變電站后天報接地告警，根據小電流接地選線裝置確定故障線路，找到A故障點后斷開FCB1開關，接地故障告警消失，K1、K2此刻失去電壓。經過一定時間延時后FCB1重合閘，而K1則延時合閘。若A點為瞬時故障點，則K1合閘于正常線路，線路恢復正常運行狀態；若A點為永久性故障，則FCB1迅速斷開，K1、K2再次失壓后閉鎖不再合閘。FCB1經延時后再次重合，此時FCB1至K1段線路恢復正常供電，K3經延時后合閘，K2至K3段也恢復正常供電；K1、K2保持斷開狀態，將A故障點與電網相隔離。

2.2 故障定位系統

故障定位系統主要由故障檢測裝置以及通信模塊構成。利用故障檢測裝置對10kV線路的電流進行監測，判斷出電流是否在正常的大小范圍內，還是發生了接地短路故障。該裝置專門對零序電流進行監測，若零序電流超過整定值，則裝置會將故障數據發送給顯示模塊，將故障信號就地指示出來。同時，裝置會通過通信通道將監測到的正常電流數據以及判斷的故障數據發送給遠傳終端，與主站建立通信連接。傳送數據每隔固定時間進行刷新和上送，因此系統具有實時故障定位的

功能。

3 設計方案

（1）在配網的架空線路上，負荷開關主要用于分合正常電流，不能分斷故障電流，此類開關更適合于與變電站內的斷路器進行配合；（2）在配網中的開關柜和環網柜中，操作機構一般沒有電動機構，如果要實現自動化控制，則要重新對設備進行設計和改造，具有較大的工作量。因此為了增加可行性，應當選用功能比較簡單的故障定位系統；（3）從現實情況來看，在配網系統中，工作人員一般對自動化技術和通信技術不太熟悉，對復雜的自動化設備以及通訊設備不具有較強的維護技術水平。為了降低維護難度，增加系統可用性，應當選用較為簡單的設備更利于推廣。

綜合上述情況分析，中山供電局目前采取的設計方案為：10kV架空線路配置饋線自動化系統；全電纜線路配置故障定位系統；對于架空與電纜相混合的線路，則在架空線部分配置饋線自動化，在電纜線路部分配置故障定位系統。將兩個系統的數據綜合起來后，利用軟件對數據展開分析，構成一個能夠實現故障自動定位，并自動處理故障的自動化系統。

系統設計如圖2所示：

圖2 系統設計示意圖

4 通訊方式及主站功能

4.1 系統通訊方式

綜合系統利用通信模塊與主站建立聯系。本系統采用GPRS技術進行數據輸送。由于電力系統要做到故障定位，其故障信息傳送的實時性要求較高，因此采用APN方式直接接入通信網絡，通過這樣的方式直接建立一個分散的設備與主站之間的專用通行通道，同時也保證了數據傳送的安全性。

在系統正常運行時，通訊終端用GPRS技術給主站傳輸開關分合狀態、線路電流數據以及線路電壓數據。若線路發生故障，則FTU和變電站內的斷路器配合動作，將故障點與電網隔離開，變電站可以為非故障線路段繼續供電。非故障段的通訊模塊繼續向主站提供實時監測數據，故障段的定位裝置則向主站發送定位信息。主站的后臺軟件對收到的數據綜合分析處理后，將饋線故障段識別出來。

4.2 主站

為達到日益提高的標準，主站需要具有以下四種功能：（1）采集數據并進行處理的功能。需要采集的數據主要包括開關的分合狀態、各項電流、相電壓以及有功功率等幾個參數；（2）定位故障區間的功能。能夠對綜合系統涵蓋范圍內的線路故障進行定位，并發送定位信號，便于維修人員查找；（3）圖形功能。通過圖形方式指示出故障區域，并顯示開關的狀態量；（4）作圖功能。具有作圖工具，對監控圖進行繪制，便于工作人員監控。

5 應用效果和效益

中山供電局在綜合系統取得良好應用效果的情況下，開展了饋線自動化和故障定位“二遙”綜合系統的整合工作，對1000多條饋線進行了10kV線路饋線自動化和故障定位“二遙”綜合系統的推廣應用，并順利完成了后臺主站系統的軟件整合。該系統能夠幫助運行人員快速查找故障點，縮短故障隔離時間，減輕運行人員壓力，大幅縮短故障隔離時間，避免非故障段用戶長時間停電，有效提高供電可靠性。對于架空電纜混合線路，故障查找時間將更短。

6 結語

將饋線自動化和故障定位系統綜合成一個“二遙”綜合自動化平臺，可充分發揮這兩種系統的功能，加快10kV線路的故障查找速度。從實際運行的情況看，該系統功能完善，準確性和可靠性很高，可減少運行人員的故障查找工作量，提高效率，實用效果良好，適合配網10kV線路實際，并可為將來配網自動化系統的進一步提高和發展奠定基礎。

參考文獻

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作者簡介：黃智春（1974-），廣東中山人，廣東電網公司中山供電局工程師，研究方向：配網規劃建設運行、配電線路運行及自動化。

（責任編輯：秦遜玉）