淺談配電網快速故障查找定位系統

國網安徽省電力公司太湖縣供電公司　王文進

淺談配電網快速故障查找定位系統

國網安徽省電力公司太湖縣供電公司王文進

隨著電網建設規模逐年擴大，電力線路密度也隨之增加，配電系統分支線多而復雜，因此查找相間短路故障及單相接地故障非常困難，費時又費力。針對此問題，本文提出一種故障自動定位系統技術，主要用于配電系統各種故障點的檢測和定位，可實現電纜線路及架空線路故障點的快速定位，方便維修人員查找故障點，及時維修，降低維修人員勞動強度，同時，減少車輛的使用，減少對環境的污染。

相間短路；單相接地故障；自動定位

配電線路傳輸距離遠，支線多、大部分是架空線和電纜線，環境和氣候條件惡劣，外破、設備故障和雷電等自然災害常常造成故障率較高。一旦出現故障停電，首先給人民群眾生活帶來不便，干擾了企業的正常生產經營；其次給供電公司造成較大損失；再者一條線路距離較長，分支又多，呈網狀結構，查找故障，非常困難，浪費了大量的人力，物力。

1.故障查找定位系統概述

快速智能架空線路故障檢測與定位系統主要用于中高壓輸配電線路上，可測電壓等級在6KV～66KV，可檢測相間短路和接地故障，并指示出來，可以還可以實時監測線路的正常運行情況和故障發生過程，比如報告線路的停電與加電過程（可選）。該系統可以幫助電力運行人員實時了解線路上各監測點的電流、電壓的突變狀況，在線路出現短路、接地等故障和線路運行狀態（停電、加電），將信息發送到后臺智能故障定位系統中去，后臺智能故障定位系統分析完其所收集來的信息后，將分析結果在GIS圖上顯示，并且以短信的方式，發送給電力線路維護管理人員、調度人員、管理人員的手機，各個不同角色的人員根據自己在電力生產中的不同定位開展故障排查工作。供電所的檢修工會在第一時間到達發生故障的現場，迅速進行故障排除工作。

調度人員可以依據此報告進行遠程操作以隔離故障和轉移供電，通知電力運行人員迅速趕赴現場進行處理。

我們所設計的智能故障定位軟件不同于市面上的只是標注故障信息發送點的位置的軟件。我們的軟件真正保護了信息容錯，故障樹的生成等核心技術，減少了誤報，多報的現象，提高了用戶體驗。

2.故障查找定位系統功能

終端功能：

架空型故障檢測傳感器能檢測：架空裸線、架空絕緣線的停電（電壓負荷低）、短路故障和單相接地故障，并以翻牌的方式在安裝位置可以顯示。

主站功能：

故障采集功能：

實時監聽智能故障診斷裝置的上報報文，對接收到的故障報文進行解析，獲取故障數據。

實時故障點分析功能：線路發生接地故障；線路發生短路故障；

等等幾十種分析提示信息，極大地降低了電網維護管理人員的工作量和勞動強度。

故障定位功能：

基于配電拓撲關系，綜合各智能故障診斷裝置的故障數據和變電站出線開關、配電開關的狀態信息，實現故障點的智能定位。

故障歷史信息分析功能：

針對故障歷史記錄進行各種分析，比如按線路、供電區、行業等進行統計。

設備管理功能：

實現智能故障診斷裝置的管理，包括設備臺帳、安裝地點、手機號碼等內容的錄入、查詢、瀏覽等功能。

變壓器防盜功能：

通過推算正常線路上的停電異常，可以提供變壓器防盜預警功能。

3.故障查找定位系統故障查找

3.1永久性相間短路故障檢測判據

線路發生相間永久性短路時，相當于兩個電源直接短接，變電站和故障點連接的回路上會流過很大的電流，同時變電所的繼電保護裝置會按照速斷、過流定值啟動保護，使得線路跳閘斷電。

永久性相間短路故障采用自適應負荷電流的過流突變判據時，應有4個條件：

（1）線路正常運行（有電流，或有電壓）超過30秒鐘；

（2）線路中出現100A以上的突變電流，或者超過設定的短路故障檢測參數（標準的速斷、過流定值）；

（3）大電流持續時間不超過10秒鐘，即0.02s≤△T≤10S，△T為電流突變時間；

（4）10秒鐘后線路處于停電（無流、無壓、無電場）狀態。以上四個條件同時滿足，故障指示器判斷該位置的線路后出現永久性或瞬時性短路故障。

3.2單相接地故障檢測判據

線路發生單相接地時，根據不同的接地條件（例如金屬性接地、高阻接地等），會出現多種復雜的暫態現象，包括出現線路對地的分布電容放電電流、接地線路對地電壓下降、接地線路出現5次和7次等高次諧波增大，以及該線路零序電流增大等。

綜合以上情況，架空線路的單相接地判據如下：

（1）線路正常運行（有電流，或有電壓）超過30秒鐘；

（2）線路中有突然增大的雜散電容放電電流，并超過設定的接地故障檢測參數（接地電流增量定值）；

（3）接地線路電壓降低，并超過設定的接地故障檢測參數（線路對地電場下降比例、對地電場下降延時）；

（4）接地線路依然處于供電（有電流）狀態；

（5）接地瞬間，電容電流首半波與電壓首半波相比較，當電容電流首半波與電壓首半波相相位相同時，可視為單相接地。

以上五個條件同時滿足時，故障指示器判斷該位置后面有單相接地故障。

3.2智能故障定位原理

在配電網架空線路或電纜線路上加裝智能故障診斷裝置，檢測線路的故障狀態，當線路有短路或接地故障發生時，智能故障診斷裝置迅速將故障信號通過通信網絡上傳至故障定位主站系統。主站系統匯總各個故障診斷裝置的故障信號，再結合變電站出線開關和配電開關的狀態信息，自動糾錯、校正后，通過故障定位策略找出故障位置及故障通路。

圖1　線路示意圖

故障定位系統在收集智能故障診斷裝置動作信息和網絡拓撲數據時，遵循兩個基本原則：智能故障診斷裝置動作信息的完整性原則和智能故障診斷裝置動作信息和網絡拓撲數據的一致性原則。

圖2　翻牌顯示接地故障原理圖

圖3　翻牌顯示短路故障原理圖

接地檢測原理：采用接地瞬間的電容電流首半波與接地瞬間的電壓首半波、比較其相位，當采樣接地瞬間的電容電流突變且大于一定數值并且與接地瞬間的電壓首半波相同，同時導線對地電壓降低，則判斷線路發生接地故障。如圖2所示由2#線C相3、6、9指示器翻牌顯示而12指示器仍未動作，即可判斷出D點發生接地。

短路檢測原理：利用線路出現短路故障時電流突變及線路故障停電作為故障點。如圖3所示：由2#線B相2、5、8指示器和3#線C相3、6、9指示器翻紅牌顯示而11指示器和12指示器仍未翻牌，即可判斷出D點發生短路故障。

4.結束語

為增強配電線路故障定位的準確性、快速性及自動化程度，建立了本文提及的新型配電網故障定位系統。隨著配電網復雜性越來越高，對故障定位系統的智能化要求也會不斷提高，應在運行實踐中積極的開展研究活動，促進配電網故障定位系統技術水平的不斷提高。

［1］范違豪，等.配電網故障定位于快速搶修研究［D］.上海：華南理工大學，2013.

［2］張宏波，袁欽成.故障指示器在智能電網中的應用［J］.能源技術經濟，2011，23（01）：16-20.