暫態(tài)錄波型故障指示器在10kV配網(wǎng)中的應(yīng)用

王帥 宋曉東 王善龍 盧治江 李立生

摘 要：配網(wǎng)中故障指示器的應(yīng)用越來越廣泛，它不僅能協(xié)助運(yùn)行人員查找故障點(diǎn)、減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，還能避免因試?yán)檎医拥攸c(diǎn)給用戶造成停電損失。本文介紹了一種新型的故障指示器的工作原理、功能、以及待改進(jìn)之處。相比于傳統(tǒng)的指示器，它能夠及時(shí)錄波并且更加準(zhǔn)確的定位故障點(diǎn)，縮小停電范圍和故障查找時(shí)間，極大地減少了停電時(shí)時(shí)間，減少人力、物力的浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)；故障指示器；接地故障；短路故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.132

0 引言

目前，各地城市規(guī)模正處于快速發(fā)展期，對電能質(zhì)量以及供電可靠性有了更高的要求。架空線路是最普遍的配電線路，線路走廊范圍寬且地形復(fù)雜，運(yùn)維工作相對比較繁雜，線路易發(fā)生短路、接地等各種故障。[1]由于不能快速準(zhǔn)確定位故障所在線路位置，故障排查既耗時(shí)又浪費(fèi)人力物力，投資浪費(fèi)巨大。暫態(tài)錄波型故障指示器適用于 10kV配網(wǎng)，可不停電裝卸，能夠?qū)€路負(fù)荷實(shí)時(shí)采集、檢測故障與定位等功能。[2]配備微功率無線通信技術(shù)，可及時(shí)預(yù)警故障、快速監(jiān)測線路的短路、接地等故障，并將負(fù)荷數(shù)據(jù)、故障信息等上報(bào)到遠(yuǎn)方的主站和運(yùn)維人員，主站對故障進(jìn)行定位。

1 工作原理

暫態(tài)錄波型故障指示器將線路故障指示器和現(xiàn)代的通信技術(shù)相結(jié)合，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，迅速確定故障所在區(qū)段，幫助維護(hù)人員快速前往故障現(xiàn)場，檢查并排除故障。整套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。主要有三個(gè)部分組成：采集單元、匯集單元以及主站。在整個(gè)流程中，當(dāng)線路發(fā)生故障，故障指示器的采集單元將檢測到的故障信息以射頻的無線通信方式發(fā)送給附近的匯集單元，匯集單元把得到的故障信息進(jìn)行校驗(yàn)處理后重新打包，以GPRS 的通訊方式發(fā)送給遠(yuǎn)方的監(jiān)控中心主站，上傳到主站的錄波文件應(yīng)符合comtrade1999標(biāo)準(zhǔn)的文件格式。監(jiān)控主站根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合自身的邏輯算法判斷出故障點(diǎn)所在位置，并在顯示器上給出顯示，同時(shí)以漢字短信的形式發(fā)送給維護(hù)人員，便于維修人員直接趕往故障點(diǎn)進(jìn)行處理。

2 指示器功能

暫態(tài)錄波型故障指示器能夠檢測三相負(fù)載電流、故障電流、相電場強(qiáng)度、零序電流等運(yùn)行信息和主供電源、后備電源等狀態(tài)信息，并能夠?qū)⒁陨闲畔⑸蟼鹘o主站，同時(shí)采集單元具備故障錄波的功能[3]。

2.1 短路故障

指示器短路故障判別能夠自適應(yīng)負(fù)荷電流大小，當(dāng)檢測到電流突變并且突變值不低于預(yù)設(shè)值（閾值可設(shè)）時(shí)，突變電流持續(xù)一段時(shí)間后，各相電場強(qiáng)度大幅度下降，且殘余電流不超過規(guī)定的零漂值（閥值可設(shè)），能夠就地采集故障信息，以閃光形式就地指示故障，并將故障信息上傳至主站。另外，暫態(tài)錄波型故障指示器可以識(shí)別重合閘時(shí)間不小于0.2s的瞬時(shí)性和永久性短路故障，并能正確動(dòng)作[4]。

2.2 接地故障

當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，電流、電壓的突變值大于故障指示器設(shè)定的錄波啟功閥值，故障指示器的采集單元啟動(dòng)錄波。采集單元應(yīng)能實(shí)現(xiàn)三相同步錄波，并上送至匯集單元合成零序電流波形，用于故障的判斷。匯集單元將 3 只采集單元上送的故障信息、波形，合成為一個(gè)波形文件并標(biāo)注時(shí)間參數(shù)上送給主站。主站根據(jù)小電流接地故障選線定位的相關(guān)算法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理運(yùn)算，判斷出故障線路和位置同時(shí)把判斷結(jié)果發(fā)送給匯集單元使采集單元以閃光形式指示故障。運(yùn)行人員在接受到主站調(diào)度人員的指令后，對故障線路進(jìn)行巡線檢查，巡線人員借助采集單元的閃光指示能迅速找到故障點(diǎn)，避免了盲目巡線，大大提高了巡線效率。運(yùn)行人員處理好故障后通知主站調(diào)度人員，主站調(diào)度人員遙控實(shí)現(xiàn)采集單元閃光指示復(fù)位，一次完整的單相接地故障處理完畢。接地故障判別可以適應(yīng)中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)小電阻接地等配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式。

3 存在的問題

3.1 SIM卡號碼段資源短缺

現(xiàn)有的暫態(tài)錄波型故障指示器與主站的通訊主要是通過SIM卡，與市民手機(jī)用戶的SIM卡一致。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，手機(jī)用戶越來越多，原先的11位號碼段資源變得越來越緊張。而大量故障指示器的安裝將使SIM卡號碼段資源更為稀缺。

3.2 高阻接地故障誤判

當(dāng)線路發(fā)生高阻接地時(shí)，電流、電壓變化較小，不能達(dá)到采集單元的啟動(dòng)閥值，或者由于采集單元采樣點(diǎn)數(shù)太少不能完整反映高阻接地的故障特征造成主站誤判。

3.3 線路改造后安裝混亂

隨著對供電可靠性的要求越來越高，配電線路經(jīng)常面臨改造升級。對于已經(jīng)安裝故障指示器的線路，需要拆卸再安裝。故障指示器初次安裝時(shí)，安裝順序與故障定位系統(tǒng)的標(biāo)記順序相統(tǒng)一。經(jīng)過拆卸安裝后，安裝順序易出現(xiàn)混亂，使故障定位系統(tǒng)出現(xiàn)誤判。

4 結(jié)論

本文介紹了暫態(tài)錄波型故障指示器的工作原理，結(jié)合短路故障、接地故障特點(diǎn)闡述了暫態(tài)錄波型故障指示器的工作方式。總結(jié)了現(xiàn)場應(yīng)用中存在的問題。故障指示器的運(yùn)用能提高巡線效率、減輕巡線人員勞動(dòng)強(qiáng)度、縮小停電范圍、提高供電可靠性。隨著對配網(wǎng)可靠性的要求越來越高，故障指示器的應(yīng)用將越來越。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國電力，1999（10）：40-42.

[2]岳仁超，孫建東.新型配電網(wǎng)故障指示器的設(shè)計(jì)[J].電子器件，2015（04）：845-848.

[3]陳煦斌.新型配網(wǎng)故障指示器研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2014.

[4]葛耀中.繼電保護(hù)技術(shù)的新進(jìn)展[J].繼電器.

作者簡介：王帥（1990-），男，碩士研究生，研究方向：配網(wǎng)自動(dòng)化。