智能配網故障快速定位方法研究

陳炳燦

摘要：智能配網具有自身的特征與特點，實際運行過程中難免出現故障問題，對此必須對故障進行科學定位。文章首先分析了智能配網的特點，然后分析了配網的主要故障類型與成因，以及智能配網故障快速定位的方法。

關鍵詞：智能配網；故障快速定位方法；電力系統；故障指示器；智能技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM711 文章編號：1009-2374（2016）35-0001-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.001

智能配網規模大、分布范圍廣，同其他類型電纜交織交錯在一起，要想有效排查故障問題，就必須學會運用科學的故障定位技術和方法，積極掌握并運用現代化的智能技術、自動化技術等，實現對配網系統故障的高效定位。

1 智能配網特征分析

智能配電網具有自身的性質與特征，不同于普通的配網系統，實際運行中體現出以下特征：第一，較強的自我恢復能力，智能配網鑒于智能化技術、現代科技等的運用，使得其實際運行中具有一定的自動化運轉、狀態恢復等功能，從而提高系統運行的穩定性；第二，較強的安全性，智能配網在智能化技術的支持下，能夠更好地安全運行，提高安全運轉工作效率；第三，支持電力電能資源等的投入，智能電網具有更大的資源、能源容量，能夠容納更廣闊的電能資源；第四，智能配網可以實現自動化、可視化運營與管理，而且能實現同用戶之間的協調、互助與溝通，增進了供電企業與客戶間的交流與協作，同時智能配電網逐步實現了現代化、信息化、智能化等的管理。

2 配網的主要故障與成因

配網線路內部，任何一條線路、設備等發生故障都將影響配網整體安全。結合日常的檢查工作經驗，大體總結出以下配網故障分類：

2.1 單相接地故障

單相接地故障為最常見的故障。此類故障成因是：市區道路兩側有著多種障礙物，例如樹木、其他通信線路等，配網線路與這些障礙性線路無規則纏繞，則導致了單相接地故障。中性點非直接接地時，若發生單相接地故障，可能導致非故障相電壓急劇上升，如果未能在第一時間解決并處理故障問題，則可能導致絕緣擊穿問題，造成短路。

2.2 兩相或三相短路

在外部作用力的干擾與影響下，配網系統將出現兩相短路電流，如果未能及時隔離開來，則可能導致線路灼燒以及出現大范圍斷電現象，會影響客戶正常用電，對應的三相短路則指的是配網系統中A/B/C相于相同位置出現了短接現象，進而出現了較為嚴重的短路電流，通常來說三相短路都是外界人為破壞造成。

3 智能配網故障快速定位技術與方法

3.1 重合器與分段器配合下的故障定位

通常來說，如果配網結構為輻射式結構、環網開環狀等，則適合于采用重合器與分段器配合運行的方法。具體的定位原理為：配網系統某一部位出現故障問題后，配置于線路上的重合器則將發揮自動化監督、檢測功效，可以主動監測到故障電流，并發出故障跳閘動作，在此基礎上自動重合電閘。分段器具備智能化作用，能夠自動化識別并記錄下重合閘的閉合、斷開的具體次數，進而依照程序中相關命令，規范重合器的運行，按照規范的次數來進行閉合。整個配網系統中，重合器、分段器處于協調配合、相互輔助支持運行狀態。一些短暫性故障，重合器跳閘首次發出重合動作以后，配網線路則會自動化恢復供電；相反，如果是長期的永久性故障，就會發出閉鎖動作，不會重合，在這一階段分段器會自行分閘與閉鎖，重合器與分段器相互配合最終將故障問題隔離開來。隨著重合器的反復分合操作，配網系統的其余電氣設備將自行阻斷故障，這樣無論是重合器還是分段器都將再次重新回歸復位狀態，重合器分閘、合閘次數達到整定狀態，用來繼續防范未來的故障。

從以上分析可以看出，重合器與分段器的相互配合能夠達到對配網故障的高效、高速定位、隔離等功能與功效，實際運用過程中證明，不僅操作簡單、方便運行，而且能夠實現自動化高效定位。經過大量的實踐運行得出，該故障定位方法也存在某種問題和缺陷：第一，定位范圍過大，需要調動多項電氣設備；第二，重合器的反復閉合、斷開將為配網帶來某種沖擊性影響，遇到大型故障問題時，由于重合器反復分合操作，將出現沖擊性、破壞性電流，電流負荷如果過大，則可能上升至負荷的極限值，從而燒毀線路。

3.2 故障指示器定位法

將故障指示器配置于配網系統，不失為一種科學的故障定位方法，該指示器能用來采集電流與電壓，能科學監測、判斷配網系統中存在的故障問題，同時也能對故障信號加以指示、監督與復位，具體的結構圖如圖1所示：

故障指示器一般通過空間電場電位來收集配網系統的電壓，通過電磁感應的方式來采集電流，憑借分析電壓以及電流的實際變化情況等來具體剖析故障類型。若判定故障為短路性骨折，將自行發出標識與指令，依托于通訊系統將信號、信息等向主站傳輸，故障指示器的運行原理圖如圖2所示：

觀察以上原理圖可以看出，假設S為故障指示器、F為短路故障點，這就意味著從F到變壓器中間流經了故障電流，這樣該線路的一切指示器S1/S2/S3/S4/S5等都將有短路電流，這樣故障指示器將發出信號、信息，其中只有S7/S8未有短路電流，無法發出動作，根據這種逐步排查、逐步深入的方式就能對應定位故障點。

3.3 故障指示器的實際應用

故障指示器實際運用中通常是根據電流大小來做出反映，實際使用前先設定動作值Id，隨著指示器的運轉，會逐漸監測、檢查出配網線路中電流值，當發現電流I>Id，而且該電流超時運行，也就是其運行時間T>Td，就可以被定為故障性電流。這其中Id的具體設定值大小尤為關鍵，一般要在線路的極值電流以上，也就是通過過電流的方式來達到故障檢測與定位的目標，然而由于配網系統在不斷地運行，系統故障后對應的動作值也將發生動態變化，這其中就涉及到Id值調整的問題，以此來防范誤動、拒動等現象。

自適應型故障指示器主要用來監測、檢查配網系統的電流動態變化情況，當配網系統出現故障，電流將迅速上升，保護跳閘后，對應的電壓Uc與Ic都將變成0。由此可見，自適應故障指示器能夠參照故障電流所設定的整定值來對應分析并排查故障，排除與切斷故障所需時間分別為T1、T2，故障的判別通常以下面的公式為判斷依據：

ΔI>Ib T1≤ΔT≤T2 Uc=Ic=0

依托于上面的理論分析可以看出，故障指示器發出動作通常和故障分流量大小密切相關，而且能夠自動化適應線路負荷電流，電網的運轉模式做出變化后，整定值依然保持不變，這樣就控制了故障指示設備誤動作、拒動等問題。

故障指示器能夠用來科學監測出智能配網中的單相接地故障，可以將動態阻性負載設置與接地變壓器中，具體如圖3所示：

通過觀察圖3可以看出，如果配網線路出現單相接地故障，中性點中有電壓偏轉、偏移現象時，如果控制性設備能夠監測出此偏移電壓，如果其數值高出整定值，同時也對應延續一個時段，這樣故障區域范圍內則可能出現特別的信號，故障指示器將指示這一信號，同時向主站發出信號，對應發現故障點的位置。

4 結語

智能配網故障快速定位系統能夠有效發揮故障定位作用，是借助于現代化智能定位技術、系統等的定位，能夠確保及時發現故障問題，進而及時采取措施來解除這一問題，維護智能配網的安全。

參考文獻

[1] 楊俊起.基于GPRS的配網故障定位及隔離方法研究與實現[D].三峽大學，2013.

[2] 袁欽成.配電系統故障處理自動化技術[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3] 齊鄭，高玉華，楊以涵.配電網單相接地故障區段定位矩陣算法的研究[J].電力系統保護與控制，2012，23（12）.

（責任編輯：黃銀芳）