配網(wǎng)自動(dòng)化過(guò)程中故障檢測(cè)定位措施

張鵬　李銘　羅磊　畢成瓊

摘 要：供電系統(tǒng)中的配網(wǎng)自動(dòng)化較為重要，因此對(duì)其進(jìn)行故障檢測(cè)定位并及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)能夠保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。文章首先探討了配網(wǎng)自動(dòng)化的概念及故障檢測(cè)定位的必要性，并在此基礎(chǔ)上介紹了故障檢測(cè)定位技術(shù)，分別對(duì)故障指示器定位技術(shù)及饋線終端故障檢測(cè)定位技術(shù)進(jìn)行深入研究，以便了解故障檢測(cè)定位措施的具體應(yīng)用細(xì)節(jié)及主要注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化；故障檢測(cè)定位；以太網(wǎng)；故障信息處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.112

配網(wǎng)自動(dòng)化的安全性及穩(wěn)定性能夠保證生產(chǎn)及生活中的正常用電，而且配電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接關(guān)系到用戶的用電使用情況，所以必須保證配網(wǎng)自動(dòng)化的高效運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)電力資源的合理配置，這就要有針對(duì)性地對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)定位，以便及時(shí)隔離故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化概念

在電力系統(tǒng)中，配網(wǎng)是不可或缺的重要組成部分之一，而配網(wǎng)自動(dòng)化具體是指以一次網(wǎng)架及相關(guān)設(shè)備為基礎(chǔ)，以配電自動(dòng)化系統(tǒng)為核心，借助多種通信方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，并通過(guò)與其他系統(tǒng)的信息集成，對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)化、規(guī)范化的管理。上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)憑借的是配電自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備的功能包括饋線自動(dòng)化、配電SCADA、通信監(jiān)視、故障處理、系統(tǒng)互聯(lián)、電網(wǎng)分析等。該系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：配電主站、終端、子站、通信通道等。其中，主站是核心部分，終端一般安裝在配網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)，子站可實(shí)現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集、故障處理以及通信監(jiān)視等功能。

2 配網(wǎng)自動(dòng)化故障檢測(cè)定位的必要性

一般情況下我們常見(jiàn)的配網(wǎng)故障主要分為兩大類。一種叫做瞬時(shí)故障，根據(jù)其屬性也可叫做暫態(tài)故障，相對(duì)于這種故障而言，另一種叫做永久性故障。實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中如遇故障問(wèn)題，應(yīng)先對(duì)配網(wǎng)故障的類型進(jìn)行劃分，在這基礎(chǔ)上才能對(duì)相應(yīng)的故障進(jìn)行處理。在遇到瞬時(shí)故障時(shí)，可先考慮開(kāi)關(guān)重啟，將變電站出口位置的斷路器進(jìn)行重新合閘，從而消除故障。而在處理永久性故障時(shí)，就不能單獨(dú)依靠設(shè)備的重新啟動(dòng)來(lái)處理了，在重合閘無(wú)效的情況下，就需根據(jù)具體情況進(jìn)行維修。

其中配電線路的故障中，瞬時(shí)故障的幾率較小，大部分都是永久性的故障。如果某個(gè)故障區(qū)段出現(xiàn)問(wèn)題，首先要做的就是故障位置的定位，在確定區(qū)段后及時(shí)進(jìn)斷開(kāi)該區(qū)段的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而避免故障擴(kuò)大化，然后恢復(fù)其他區(qū)段的供電，防止影響用戶的正常用電。而當(dāng)配網(wǎng)出現(xiàn)了故障，監(jiān)控終端會(huì)自動(dòng)將故障信息傳輸給主站系統(tǒng)，主機(jī)在處理故障區(qū)段傳遞的信息后，根據(jù)編程的定位算法能夠自動(dòng)定位出故障所在位置，與此同時(shí)對(duì)饋線監(jiān)控終端下達(dá)操作指令，從而將故障區(qū)段進(jìn)行隔離，并盡快復(fù)原其他供電區(qū)段。

由此可見(jiàn)，配網(wǎng)自動(dòng)化過(guò)程中故障的檢查定位對(duì)其運(yùn)用來(lái)說(shuō)意義重大，能夠第一時(shí)間確定故障發(fā)生的區(qū)段，并及時(shí)排除非故障區(qū)段，從而保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在配電系統(tǒng)自動(dòng)化中需采用專業(yè)的檢測(cè)定位技術(shù)，以便維護(hù)配網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3 配網(wǎng)自動(dòng)化故障檢測(cè)定位技術(shù)

3.1 關(guān)于故障指示器的定位技術(shù)

根據(jù)配網(wǎng)鏈接方式的不同，造成故障的區(qū)段及危害性也不相同，如果采用的是中性點(diǎn)不直接接地的連接方法比較容易造成短路現(xiàn)象。發(fā)生相間短路就會(huì)使電源供電回路的阻抗變小，致使短路回路中的電流大大增加。發(fā)生兩相短路也會(huì)使電路中的電流增大，這主要是由短路點(diǎn)與電源之間的距離決定的。因此檢測(cè)定位技術(shù)能夠運(yùn)用指示器根據(jù)電流方向及距離判斷出具體故障的位置，具有一定的準(zhǔn)確性。

3.1.1 故障指示器運(yùn)用原理

一般的故障指示器是由傳感器及顯示器等設(shè)備組合而成，具體的工作原理為：發(fā)生故障時(shí)，由傳感器將采集的電流信號(hào)傳遞給顯示器，并在主系統(tǒng)中進(jìn)行處理分析，從而判定故障的性質(zhì)及區(qū)段，同時(shí)會(huì)將故障的狀態(tài)進(jìn)行提示。而當(dāng)傳感器發(fā)生故障時(shí)，電流信息從故障位置處形成回路，在流過(guò)主系統(tǒng)時(shí)就會(huì)通過(guò)指示器產(chǎn)生報(bào)警。如果其他支路發(fā)生故障時(shí)沒(méi)有電流信息通過(guò)，便不會(huì)發(fā)現(xiàn)其故障根源，這就需要根據(jù)邏輯判斷進(jìn)行故障檢測(cè)定位，從而找到準(zhǔn)確的故障區(qū)段。

3.1.2 主干線與分支線的故障檢測(cè)定位

當(dāng)主干線發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，這時(shí)系統(tǒng)側(cè)與故障處形成故障回路，而且會(huì)有故障電流信息經(jīng)過(guò)，故障指示器在收到指令后便提示故障區(qū)間及故障類型。分支線路的發(fā)故障時(shí)檢測(cè)定位于主干線的情況類似。

3.2 關(guān)于饋線終端故障檢測(cè)定位的方法

饋線終端裝置簡(jiǎn)稱FTU，其具備遙信、遙控和故障檢測(cè)等功能，可與配電自動(dòng)化主站進(jìn)行通信，該裝置的特點(diǎn)是體積小、抗高溫、耐嚴(yán)寒、可直接進(jìn)行采樣。基于饋線終端的故障定位方法主要是指由FTU對(duì)線路中的開(kāi)關(guān)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并采集線路中的各種信息，如電流、電壓、功率、開(kāi)關(guān)分合閘狀態(tài)等，然后將采集到的信息傳給配電自動(dòng)化主站。主系統(tǒng)在接受故障信息后，會(huì)根據(jù)相應(yīng)故障處理公式及保護(hù)動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行故障判斷，從而發(fā)出指令開(kāi)啟故障處理的程序，以恢復(fù)非故障區(qū)段的正常供電，在運(yùn)用該檢測(cè)定位方法時(shí)需要注意以下事項(xiàng)。

3.2.1 快速定位與隔離

國(guó)內(nèi)大部分配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行中故障的定位到隔離恢復(fù)供電使用的時(shí)間大約為1分鐘，在實(shí)際生產(chǎn)及生活中，1分鐘也會(huì)影響工作效率，因此這個(gè)恢復(fù)時(shí)間需要不斷完善，以便在不設(shè)置不間斷電源時(shí)可以保證整個(gè)系統(tǒng)的正產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。這里的故障恢復(fù)時(shí)間是由配電自動(dòng)化傳遞的故障信息所用時(shí)間來(lái)決定的，現(xiàn)階段運(yùn)用的以太網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)⒂秒娀謴?fù)時(shí)間縮短至10秒內(nèi)。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信

網(wǎng)絡(luò)通信逐漸應(yīng)用到各個(gè)電力部門中，因此需要對(duì)供電部門的變電站及開(kāi)關(guān)安裝處鋪設(shè)光纖，如果所涉及到的饋線終端能夠達(dá)到10M/100M的以太網(wǎng)，而且能夠?qū)P/IP協(xié)議在主站與子站之間進(jìn)行通信，那么以太網(wǎng)的光纖就能達(dá)到一個(gè)理想狀態(tài)。

3.2.3 在線監(jiān)視

由于配網(wǎng)設(shè)備的限制，其開(kāi)關(guān)都安裝在了室外，因此其故障的檢測(cè)定位及檢修都存在著一定阻力，進(jìn)而使得開(kāi)關(guān)的維護(hù)情況受到影響。這時(shí)可以采用一些饋線終端預(yù)測(cè)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)的使用壽命，方便對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，以便通過(guò)信息的傳遞了解開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

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