自動(dòng)化設(shè)備在10kV線路故障處理中的應(yīng)用研究

周自毅

(廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司防城港供電局，廣西　防城港　538001 )

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自動(dòng)化設(shè)備在10kV線路故障處理中的應(yīng)用研究

周自毅

(廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司防城港供電局，廣西防城港538001 )

10kV在配電網(wǎng)中屬于中壓配電網(wǎng)，在電能輸送中起到關(guān)鍵作用，尤其是會(huì)影響居民的生活和工農(nóng)業(yè)上的生產(chǎn)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)供電的可靠性，并給電力部門也帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此通過(guò)分析10kV線路故障，提出采用故障指示器、饋線自動(dòng)化設(shè)備，有效解決其配電網(wǎng)中的線路故障問(wèn)題，使其快速?gòu)?fù)電，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng);故障指示器;饋線自動(dòng)化;快速?gòu)?fù)電

1　引言

10kV配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，直接面向用戶，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到天氣變化，外力破壞、絕緣擊穿、導(dǎo)線落有外物等原因造成設(shè)備損壞，線路跳閘，最后大面積停電，嚴(yán)重影響電網(wǎng)供電的可靠性。

配電網(wǎng)故障多發(fā)，停電也會(huì)比較多，解決不夠迅速的情況下，停電時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，為廣大用戶帶來(lái)不便，同時(shí)，供電企業(yè)也有相應(yīng)的電量損失。

因此，如何快速找到故障點(diǎn)，快速隔離故障，快速恢復(fù)供電，減少因故障停電的時(shí)間，不僅是10kV配電網(wǎng)運(yùn)行人員所關(guān)心的問(wèn)題，也是供電企業(yè)做關(guān)注的一項(xiàng)主要課題。

本文結(jié)合實(shí)際典型案例，分析快速供電策略，著重分析了以故障指示器為依據(jù)的故障定位技術(shù)，以及基于智能開關(guān)的饋線自動(dòng)化技術(shù)，并提出一些具體的改進(jìn)意見和建議。

2　10kV配電網(wǎng)線路故障分析

本文通過(guò)廣西電網(wǎng)港口局相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的故障類型分析有：45%的故障為低壓?jiǎn)螒艄收希?8%的故障為低壓干線和支線故障；25%為中壓線路設(shè)備故障。中壓線路故障中，架空線路、電纜、柱上開關(guān)等為主要原因。

案例1，2014年9月27日，10kV城東線所接配變36臺(tái)共13910kVA； 9月27日零11時(shí)55分石子嶺公變低壓B、C導(dǎo)線被車碰斷，造成線路開關(guān)跳閘。經(jīng)城區(qū)供電所對(duì)10kV城東線其余線路巡視檢查，對(duì)故障進(jìn)行搶修，于當(dāng)天13時(shí)20分恢復(fù)線路供電。

案例2，10kV白龍線變電站線路開關(guān)編號(hào)110kV江山站山907開關(guān)跳閘時(shí)間2014年10月14日 12時(shí)零2分；經(jīng)排查10kV白龍線接地。搶修班接地調(diào)通知后，組織值班人員進(jìn)行故障巡視，發(fā)現(xiàn)10kV白龍線41號(hào)桿T接地的中國(guó)聯(lián)通專變B相避雷器爆炸，故障隔離后，對(duì)10kV白龍線搖絕緣合格，申請(qǐng)?jiān)囁?0kV白龍線01柱開關(guān)， 14時(shí)59分報(bào)執(zhí)行，送電正常。此次停電造成損失了47.61個(gè)戶時(shí)數(shù)。

這些原因中，施工和安裝不可靠、設(shè)備老化、外力、雷電臺(tái)風(fēng)等破壞。故障修復(fù)時(shí)間中中壓故障修復(fù)時(shí)間最長(zhǎng)，因?yàn)楦鶕?jù)2014年港口局處理10kV線路故障的統(tǒng)計(jì)得出故障隔離和故障定位就占到到了全部修復(fù)時(shí)間的20%和18%，班組到位修復(fù)時(shí)間和故障報(bào)告時(shí)間所占全部修復(fù)時(shí)間的比例很小。

恢復(fù)10kV線路主要涉及信息系統(tǒng)，組織和人員配置，物流配送等方面，其中最主要的是故障準(zhǔn)確定位沒(méi)有監(jiān)控，故障隔離時(shí)間缺乏統(tǒng)計(jì)，急修物資缺乏配送，班組工作人員的素質(zhì)參差不齊，這些都影響到恢復(fù)供電。因此10kV配網(wǎng)線路中最大的難題就是缺乏自動(dòng)化手段，信息系統(tǒng)的支持不夠。

3　配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在10kV線路故障搶修中的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用下，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)融合通信技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)，針對(duì)配電網(wǎng)中出現(xiàn)的故障能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保護(hù)及控制。在自動(dòng)化設(shè)備廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，能夠很大提升供電企業(yè)供電的可靠性，有利于供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，所在廣西電網(wǎng)港口局線路發(fā)生故障時(shí)，基本都是班組急修人員趕到現(xiàn)場(chǎng)，然后沿線排查，找到故障點(diǎn)，由于配電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是我局負(fù)責(zé)的地形復(fù)雜，要找到故障點(diǎn)需要大量人力、物力，同時(shí)時(shí)間也消耗了。因此要保證快速恢復(fù)供電，配電網(wǎng)故障自動(dòng)定位是提高配電網(wǎng)的智能化的首要內(nèi)容。本文研究基于故障指示器的故障自動(dòng)定位技術(shù)，將故障指示器的動(dòng)作情況利用先進(jìn)的通信技術(shù)傳送到調(diào)度中心，再加上智能分析識(shí)別，完成定位。這樣，急修班組人員快速到達(dá)故障點(diǎn)，對(duì)故障進(jìn)行處理，大大縮短復(fù)電時(shí)間。本文具體從故障指示器和饋線自動(dòng)化兩方面來(lái)進(jìn)行分析。

3.1基于故障指示器的故障快速定位技術(shù)

故障指示器可以安裝在架空線路上，電路電纜上，也有安裝在箱式邊、環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜上的。故障指示器是構(gòu)成指示故障電流通路的裝置。大多數(shù)故障指示器不僅可以指示短路故障，隨著技術(shù)的發(fā)展，故障指示器還可以同時(shí)檢測(cè)單相基地故障和相間短路故障，可以在分支點(diǎn)和用戶進(jìn)線等位置安裝短路故障指示器。當(dāng)短路或接地故障發(fā)生后，就地安裝的指示器通過(guò)檢測(cè)故障指示電流顯示所在的區(qū)域，從變電站一直到故障所在點(diǎn)，這區(qū)間故障指示器會(huì)翻牌或燈光閃爍。與此同時(shí)，故障指示器將其所采集的電流信號(hào)和故障信號(hào)數(shù)字化，通過(guò)光纖或無(wú)線，以標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議將信息傳輸給通訊終端，并最終將故障指示器采集到的信息傳送給監(jiān)控臺(tái)或調(diào)度中心。然后以GPRS或CDMA的方式傳送給管理人員和急修班組，提高故障處理的速度，節(jié)約故障點(diǎn)查找的時(shí)間，減少用戶的停電時(shí)間，保證供電的可靠性。

目前，廣東電網(wǎng)公司下的佛山局已在配網(wǎng)中使用了帶通信功能的故障指示器，可以實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的定位和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。

如圖1所示，安裝于架空線路上的故障指示器動(dòng)作后的監(jiān)控運(yùn)行圖，圖2是將故障指示器安裝在電纜線路上的，故障動(dòng)作后的監(jiān)控運(yùn)行圖。

圖1　安裝在架空線路上的故障指示器，故障動(dòng)作后的運(yùn)行圖

圖2　電纜線路上安裝故障指示器故障后動(dòng)作運(yùn)行圖

3.2饋線自動(dòng)化技術(shù)

傳統(tǒng)的10kV饋線主要是采用的斷路器是普通的柱上開關(guān)斷路器，一般的常用的負(fù)荷開關(guān)，傳統(tǒng)使用的斷路器可以分?jǐn)喙收想娏骱拓?fù)荷電流，負(fù)荷開關(guān)只能分?jǐn)嘭?fù)荷電流。不管是斷路器還是負(fù)荷開關(guān)，都不能自動(dòng)切除故障。配置普通斷路器和負(fù)荷開關(guān)，設(shè)備簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，隔離故障的成功率也高，但是也是一些不足：

首先，主干線和分支線上的不管是永久性或是瞬時(shí)性都會(huì)導(dǎo)致變電站出線開關(guān)挑戰(zhàn)，而且非故障線路也會(huì)引起停電。其次隔離故障的饋線出線開關(guān)需要多次分閘，合閘，這樣會(huì)形成對(duì)非故障區(qū)的多次停電，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)有沖擊。最后，每次故障，需要急修人員全線排查，而且還要逐段分支人工去分閘，合閘負(fù)荷開關(guān)，來(lái)查找故障點(diǎn)。斷路器和開關(guān)工作狀態(tài)不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

目前饋線自動(dòng)化技術(shù)主要是配置了饋線自動(dòng)化開關(guān)，這些自動(dòng)化開關(guān)主要由以下幾類：

(1) 智能柱上斷路器：根據(jù)饋線的實(shí)際效果，配置有自動(dòng)化控制單元以及保護(hù)單元，通過(guò)切斷短路電流、負(fù)荷電流和零序電流，還可以與帶時(shí)限的過(guò)流保護(hù)相配合，對(duì)重合閘進(jìn)行保護(hù)，主要安裝于饋線的干線和支線上。

(2) 智能柱上負(fù)荷開關(guān)：在傳統(tǒng)的負(fù)荷開關(guān)上配備了自動(dòng)化控制單元，能夠切斷負(fù)荷電流、零序電流，也可以配置成電流型或電壓型。此外，該設(shè)備還具有壓延時(shí)合閘和無(wú)壓延時(shí)分閘的功能，因此可以實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的自動(dòng)隔離，一般也是安裝于饋線的干線和支線上。

(3) 分支用戶分界斷路器：根據(jù)實(shí)際需求，通過(guò)整定保護(hù)定值，饋線出線斷路器和干線上的自動(dòng)化斷路器相配合，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶側(cè)相間短路和單相接地故障的自動(dòng)切除，能夠有效避免上一級(jí)的設(shè)備和線路跳閘，減少停電區(qū)域。

(4) 饋線自動(dòng)化智能控制器：該控制器主要鏈接斷路器、重合閘、負(fù)荷開關(guān)，然后設(shè)置控制參數(shù)，采用多種通信方式完成通信。該控制器可以配置多種保護(hù)功能，跟柱上斷路器配置一樣，可以配置帶時(shí)限的過(guò)電流和速斷保護(hù)、零序保護(hù)等。

根據(jù)實(shí)際路線要實(shí)現(xiàn)的功能不同，合理地選擇相應(yīng)的自動(dòng)化開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV饋線的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，同時(shí)分析采用故障分段隔離技術(shù)，使得設(shè)備和變電站之間的保護(hù)相互配合，降低變電站出線開關(guān)跳閘，減少負(fù)荷開關(guān)動(dòng)作次數(shù)，有效找到故障點(diǎn)等目的。

小電阻接地系統(tǒng)分支線分界斷路器用戶負(fù)荷側(cè)發(fā)生永久故障的案例如圖3和圖4所示。圖中方框表示斷路器，圓圈表示負(fù)荷開關(guān)，黑色的填充表示開關(guān)閉合，白色沒(méi)有填充表示開關(guān)分閘。

如圖4所示，分支線分界斷路器ZB1與分支線用戶分界負(fù)荷開關(guān)發(fā)生永久性故障，具有帶時(shí)限保護(hù)

和重合閘功能的分界斷路器ZB1首先跳閘，然后分支開關(guān)YSW1、YSW2在失壓后也迅速跳閘。由于是永久性故障，分界智能斷路器ZB1再次跳閘后同時(shí)閉鎖合閘，從而順利將故障點(diǎn)成功隔離，工作流程圖圖4所示。

圖3　小電阻接地系統(tǒng)中分支線斷路器ZB1與用戶

圖4　小電阻接地系統(tǒng)中分支線斷路器ZB1跳閘并閉合鎖合

智能分支負(fù)荷開關(guān)YSW1、YSW2通過(guò)配網(wǎng)通訊到調(diào)度室，并將信息發(fā)送到搶修班組，這樣搶修人員可以在較小的區(qū)域內(nèi)，較短的時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)開展故障排查檢修，為快速?gòu)?fù)電提供很好的保障。

4　效果與分析

表1　饋線自動(dòng)化技術(shù)中自動(dòng)化開關(guān)動(dòng)作情況統(tǒng)計(jì)

表1是佛山供電局2012年全年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，從表中可以看出饋線自動(dòng)化開關(guān)全年累計(jì)動(dòng)作723次，隔離永久性故障123次，減少了變電站的出線跳閘率，共計(jì)423次。可以得出利用配電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備，對(duì)10kV配電網(wǎng)的快速隔離，減少停電范圍，起到了很好的作用。另外利用自動(dòng)化設(shè)備的通信功能，能夠幫助急修班組快速找到故障點(diǎn)，極大地提高了處理故障點(diǎn)的效率，為快速恢復(fù)供電提供有力保障。因此，自動(dòng)化設(shè)備在10kV線路及其處理故障中具有重要的作用，提高10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化水平刻不容緩。

[1]龍?zhí)飶V.基于配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的快速?gòu)?fù)電策略研究[D].華南理工，2014.

[2]宋友文,廖偉炎.基于智能開關(guān)的廣州10kV架空饋線自動(dòng)化模式[J].四川電力技術(shù),2012.05.

[3]劉渝根，王建南，米宏偉，等.10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的優(yōu)化研究[J].高電壓技術(shù),2015,10.

[4]張登花，杜浩良，郭宇雋,等.10kV復(fù)合故障分析[J].電工技術(shù),2015,8.

Research on Application of the Automatic Equipment in 10kV Line Fault Treatment

ZHOUZi-yi

(Fangcheng Gang Power Supply Bureau of Guangxi Grid Co.,Ltd.,Fangcheng Gang 538001,China)

10kV distribution network is a medium voltage network,which plays an important part in electric energy transimission.It can affect power sapply in the network reliability.By analysis of 10kV line fault,put forward adopting fault indicator and feeder automation equipment.efficiently solve fault prololems of its distribution network lines,making its quick reseting electricity and inerease the electric network running reliability.

10kV distribution network;fault indicator;feeder automation equipment quick reset electricity

1004-289X(2016)02-0097-03

TM72

B

2016-01-29

周自毅(1986-)，男，湖南江永人，研究方向：配電線路故障分析。