淺析線路故障監測定位系統在線路運行中的應用

何 彬

（貴州電網有限責任公司畢節供電局，貴州畢節551700）

0 引言

隨著經濟社會的發展，電能的使用越來越多，對供電的安全可靠和電能質量提出了更高的要求。輸電線路一般較長，南方地區夏季雨水較多，電網易受雷雨天氣影響而發生故障。線路故障監測定位系統能夠實現精準標記故障源，指導快速做出決策，但其在實際生產生活中應用效果到底如何，有待深入研究。

1 系統概述

線路故障監測定位系統由遠方單元、不對稱電流源和監控中心構成，可采用SMS、GPRS、光纖、微波等多種通信方式。遠方單元由故障指示器和通信終端組成，監控中心由路由器、通信交換機、服務器和客戶端等多種設備組成。

架空線路的短路故障檢測判據（同時滿足）如下：

（1）It≥所設定的啟動值（It為突變電流值，根據線路的實際情況設定）；

（2）I=0 A（I為線路故障后電流值）；

（3）0.02 s≤ΔT≤3 s（ΔT為電流突變時間）。

遠方單元中的故障指示器具備完善的防誤動設計，能識別線路常規運行參數變化，自動規避負荷波動、變壓器空載合閘、變壓器突合負荷涌流、人工投切大負荷、線路重合閘等情況下的誤動作。

目前配網大部分中性點接地方式是小電流接地，這類系統發生單相接地故障時，因故障電流較小，故障特征復雜（尤其是架空線路），使得故障點的查找較困難。針對以上問題，采用更為先進的信號注入法可以準確地判定接地故障。如圖1所示，安裝在線路上的信號源主動向母線注入一個特殊的編碼信號，該特殊信號在接地點和信號源之間的線路上構成回路，故障指示器檢測到這個特殊信號后翻轉指示接地故障，從原理上克服了常規故障指示準確度低的缺陷，有效地提高了單相接地故障定位的準確性。

圖1 故障定位系統線路拓撲結構

（1）L5和L6之間的主干線上發生故障，L1、L2、L3、L4、L5均會檢測到故障電流并發送故障信息給主站；

（2）主站應用軟件結合線路拓撲結構和故障指示器的位置信息判斷出故障點位于L5和L6之間，并以圖形和聲音的方式進行報警。

2 應用案例

2.1 故障監測定位系統在城市電網中的應用

隨著目前城市建設的深入，網架建設、一次設備改造及光纖通信網絡建設也加快了進程，重點城市和部分城市核心區域已具備了建立配電自動化系統的條件。對于傳統意義上的配電自動化系統而言，盡管饋線自動化終端FTU能夠實現故障的自動定位和隔離，但并非現場運行的大量配網設備均可接入光纖通道或者預留有自動化設備接入點，而且大量的設備更換和專用通信通道的架設需要巨額的資金投入，一次設備改造也比較困難，工程費用也非常高，且其對如何提高故障（特別是接地故障）檢測的準確性、安全轉供和經濟運行等關注得不是很充分。另外，過分要求通信和故障的隔離速度，其經濟效益并不明顯，同時大量的線路和電力設備異動頻繁，專用的通信光纜維護難以跟上，造成后期運行維護和使用也會存在困難。

而配電線路故障監測系統相對于傳統的配電自動化系統而言，投資小、見效快、對通信系統要求較低，也可準確快速地進行定位故障，并且可以和饋線自動化配合使用：一方面，對于已經建成的配電自動化系統，可以在已有的分段基礎上進一步縮小故障定位區段，加快故障查找速度，減少停電時間；另一方面，對于新建的或者還未建立饋線自動化的城網線路，可以先行或者同時將故障監測系統和饋線自動化系統綜合考慮。對于架空線路，可以考慮在分支上或城郊線路上多布置故障監測終端，在干線或重要線路上重點進行饋線自動化建設，再增配故障監測終端進行布點，縮小故障查找區段；對于電纜線路，可以在環網柜、分支箱安裝電纜性故障監測終端，實現“二遙”功能。采用這種方式，既可以節省投資，又可以降低系統運行的復雜程度和建設改造的工程難度。

2.2 故障監測定位系統在農村電網中的應用

目前，雖然配電自動化技術及產品日趨成熟，在中心城市及一般城市的核心區域已開始進行配電自動化建設，但就農網的現狀而言，短期內大面積建設傳統意義上的配網自動化并不現實，其主要原因在于：農網的供電點多、面廣、分散、環境惡劣、設備和線路陳舊老化，為實現配電自動化需要投入大量的資金和人力進行全面的設備及線路改造，投入和產出根本無法平衡。

一次設備自動化改造和配電自動化終端設備購置價格較高，如果全面建設，則投資不夠，監控點少，無法達到較好的運行效果，增加了失敗的風險，反之，選擇幾條線路建設，則失去了推廣意義。

配電自動化系統對于通信的帶寬及安全性、實時性要求較高，因此目前以光纖通信為主。而對于農網而言，如果要全面進行光纖網絡建設，無論從資金需求量還是建設維護難度上看，均無法承受。

總之，從實用性和經濟性考慮，相對于改造網絡結構、增加電力設備、加強巡檢強度等手段而言，配電線路故障在線監測系統作為一種成本低、見效快、穩定性高、組網靈活的簡易型配電自動化系統，更適合在農村配網進行全面建設，從而有效提高農網的供電可靠性。

2.3 應用效益

線路故障監測定位系統能快速準確地在線檢測接地故障、短路故障、斷線、停送電等情況，并通過所采集到的特征信息，引導工作人員迅速準確找到接地、短路故障點，排除故障從而恢復正常供電。傳統人工查找線路故障平均需耗時5.2 h，據統計，通過故障定位后查找線路故障平均耗時2.2 h，平均減少停電時間3 h；傳統人工查找線路故障平均需人工6人/次，通過故障定位后查找線路故障需人工2人/次。

3 結語

綜上所述，增強電網故障定位的準確性、快速性及自動化程度，有利于提升線路運行的可靠性，減少人工維護成本。隨著配網復雜性越來越高，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開展研究活動，促進配網故障定位系統技術水平不斷提高。