配電線路故障定位技術(shù)及其在10k V電網(wǎng)中的應(yīng)用

唐 簡 張小琛

（國網(wǎng)天津市電力公司城西供電分公司）

0 引言

10kV電網(wǎng)是大部分城市的配電形式，主要包含順序連接配電以及獨(dú)立發(fā)散樹狀配電，適用于不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的城市。但是隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，尤其是特大型城市的出現(xiàn)、智慧城市的建設(shè)，城市的用電需求不斷增加，供電范圍不斷擴(kuò)大，配電線路的所處地區(qū)也越來越復(fù)雜。這就造成10kV電網(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中存在多種故障影響供電和配電的穩(wěn)定性，造成開關(guān)自動(dòng)跳閘等安全隱患。

1 配電線路故障定位技術(shù)原理

在10kV電網(wǎng)當(dāng)中最為常見的問題是線路放電接地的問題。在配電網(wǎng)中，主要采用小電流接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地時(shí)可持續(xù)運(yùn)行約2h，運(yùn)行效率較高，但未接地兩相電壓將會(huì)升高，危及線路絕緣安全。一旦發(fā)生兩相接地或相間短路，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)過流跳閘。同時(shí)，長期的單相接地也會(huì)存在較為明顯的安全隱患，在故障檢修的過程當(dāng)中容易危害故障檢修人員的生命安全。在傳統(tǒng)的故障檢修與維修當(dāng)中，通常將故障點(diǎn)與本線路分開進(jìn)行檢修。智能化的故障定位技術(shù)主要是利用配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)和信息化的綜合效應(yīng)，從而對故障進(jìn)行智能化的識(shí)別，并基于機(jī)器的自我迭代和自我更新，發(fā)現(xiàn)故障的問題，提供在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)，方便管理人員根據(jù)接地故障進(jìn)行交換器的更換，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 配電線路故障定位技術(shù)在10k V電網(wǎng)中應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)勢

一方面，故障定位技術(shù)在10kV電網(wǎng)中的應(yīng)用，可以提升檢驗(yàn)檢修的便利程度，降低資源分配的難度。進(jìn)入到新時(shí)代以來，我國的供電范圍不斷擴(kuò)大，但是由于配電線路所處的地區(qū)，地勢地形較為復(fù)雜，在廣袤的農(nóng)村，供電需求非常分散。如果按照傳統(tǒng)的故障檢修方法進(jìn)行故障巡檢或者專項(xiàng)小組巡檢的方式，檢修效率較低，整個(gè)配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行也會(huì)受到較為嚴(yán)重的影響。如果一些地區(qū)原有的10kV電網(wǎng)混亂不堪，那么檢修的效率將會(huì)大大降低，造成部分地區(qū)的停電作業(yè)，影響居民的生產(chǎn)與生活。

另一方面，故障定位技術(shù)在10kV電網(wǎng)中的應(yīng)用還可以提升檢修的安全性。大面積的10kV電網(wǎng)分布在山區(qū)、林區(qū)、河流谷地，在這些地區(qū)開展故障排查與維修不僅會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)與難度，也會(huì)降低維修的效率，影響正常供電。一些工作人員為了在短時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)任務(wù)，不得不在雷電天氣或者晚間開展維修作業(yè)，這將大大影響維修人員的安全。應(yīng)用配電線路故障定位技術(shù)，就可以良好地規(guī)避上述風(fēng)險(xiǎn)，通過機(jī)器自動(dòng)識(shí)別篩查出故障發(fā)生的位置，從而派駐專項(xiàng)小組人員定點(diǎn)進(jìn)行維修，提升效率，保障安全。

3 故障定位技術(shù)在10k V電網(wǎng)中的具體應(yīng)用路徑

3.1 在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用

在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是基于10kV出現(xiàn)的接地故障進(jìn)行實(shí)時(shí)的反饋，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，瞬間電路電流和電壓相位會(huì)發(fā)生明顯的異常變化，通過數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的日常數(shù)據(jù)對比，就可以明顯地監(jiān)測到接地故障的位置，從而比較出電路的問題，確定維修的方案。

首先，問題電路在線監(jiān)測系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)接地故障發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)，從而對接地瞬間電路電流和電壓，進(jìn)行橫向的時(shí)間對比和縱向的時(shí)間對比，發(fā)現(xiàn)電路的問題，并了解到相關(guān)電路系統(tǒng)匯報(bào)的管理數(shù)據(jù)。例如在瞬間接地電流大于固定接地電流時(shí)，在線監(jiān)測系統(tǒng)就會(huì)對電流量進(jìn)行實(shí)時(shí)對比，發(fā)現(xiàn)接地問題出現(xiàn)的最早時(shí)間點(diǎn)，再進(jìn)行小范圍的排查，即可發(fā)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)異常問題（見下圖）。

圖 在線監(jiān)測系統(tǒng)層級(jí)

其次，在線監(jiān)測系統(tǒng)可以對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的智能控制效果進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的大數(shù)據(jù)功能以及云計(jì)算功能，檢測到線路存在的異常信號(hào)，將該種信號(hào)反饋到管理系統(tǒng)當(dāng)中，根據(jù)智能定位對網(wǎng)絡(luò)計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。這種比對方法實(shí)際上是一種反向分析方法，可以查找出整個(gè)配電線路當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)接地問題的所有線路，從而對已經(jīng)出現(xiàn)的部分問題進(jìn)行快速的故障定位。

最后，在線監(jiān)測系統(tǒng)可以對電流流量瞬間變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的獲取，按照短路規(guī)避原則獲取跳閘停電的位置。并向該故障位置發(fā)出連續(xù)性的指令，判斷該部分是否出現(xiàn)斷路或者是短路的問題，從而提高工作保護(hù)的實(shí)際效果。管理人員應(yīng)用該方法可以第一時(shí)間找到10kV電流流量瞬間變化的節(jié)點(diǎn)，從而以該點(diǎn)向外發(fā)散，發(fā)現(xiàn)周邊地區(qū)存在的所有故障節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行快速的維修。

3.2 智能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

智能監(jiān)控系統(tǒng)是基于在線監(jiān)測系統(tǒng)、電路指示系統(tǒng)而形成的更高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)配電監(jiān)控系統(tǒng)，主要由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件、裝置系統(tǒng)、信號(hào)接收器系統(tǒng)構(gòu)成。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及智能制造的發(fā)展，目前的10kV配電網(wǎng)絡(luò)智能化水平不斷提高，通過軟件裝置可以對電網(wǎng)當(dāng)中的人物、機(jī)器頁面以及配電線路的運(yùn)行情況進(jìn)行可視化的展示。一般來說，信號(hào)接收器可以對接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，借由軟件裝置進(jìn)行故障的定點(diǎn)定位，應(yīng)用視頻技術(shù)將故障信息發(fā)射到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)當(dāng)中，方便管理人員進(jìn)行定點(diǎn)排查。

智能監(jiān)控系統(tǒng)還可以將人物機(jī)器頁面故障按照顏色來進(jìn)行分類，反映到具體的故障數(shù)點(diǎn)當(dāng)中，表明電路線路出現(xiàn)了故障，需要進(jìn)行排查。檢修人員就可以通過顏色的變化了解到故障維修的應(yīng)急等級(jí)，合理安排自己的時(shí)間和工作班組的運(yùn)行程序，從而盡快恢復(fù)大面積的正常供電。再將精力投放于難點(diǎn)問題的解決，減少停電造成的影響和經(jīng)濟(jì)損失。

3.3 故障定位技術(shù)的未來應(yīng)用發(fā)展

第一，未來隨著人工智能制造水平的不斷提升，定點(diǎn)定位技術(shù)的智能化水平也會(huì)越來越高，應(yīng)用人工智能的迭代和機(jī)器算法學(xué)習(xí)，可以對電磁場、高頻電波、電流變化進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，從而繪制出電纜外圍因素的模擬圖形，提高定點(diǎn)分析的準(zhǔn)確性。技術(shù)人員還可以基于更高智能化水平的工具和設(shè)置安裝方法，在電流通過導(dǎo)線的情況之下，保障故障檢修的穩(wěn)定性，提高整個(gè)配電線路的供電運(yùn)行效果，通過數(shù)字代碼反饋方法，進(jìn)行組網(wǎng)分析，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)程度。

第二，隨著制造水平的提升，當(dāng)前的智慧電網(wǎng)正在如火如荼的發(fā)展當(dāng)中，例如現(xiàn)有的故障檢測裝備外殼原料為ABS，在未來可以增加環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行封固，從而延長該種智能設(shè)備的使用時(shí)間，降低外圍電磁信號(hào)對于設(shè)備運(yùn)行效果的干擾，提高設(shè)備運(yùn)行的智能化水平與精準(zhǔn)性水平。

第三，當(dāng)前智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)也在逐漸升級(jí)當(dāng)中，可以適用于目前的智能故障定點(diǎn)定位，從而合理地安排人員。管理人員也要根據(jù)該種技術(shù)的進(jìn)步及時(shí)更新觀念，例如，在新型10kV電網(wǎng)的布置過程當(dāng)中，可以將這種智能識(shí)別裝置安裝在變電輸出門附近，更加精準(zhǔn)地識(shí)別出故障發(fā)生的位置是變電站內(nèi)部還是變電站外部，從而方便維修人員進(jìn)行查找。除此之外，技術(shù)人員還可以將該種故障識(shí)別裝置安裝在用戶的電壓線附近，電纜線附近，方便維修人員快速進(jìn)行故障定位。

4 結(jié)束語

綜上所述，故障定位識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)10kV配電網(wǎng)的檢修方式，大大提高了供電企業(yè)電路檢修的效率，降低了成本，保障了維修人員的人身安全。從文章的分析可知，研究故障定位識(shí)別技術(shù)，在10kV配電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的應(yīng)用，有利于從技術(shù)發(fā)展的角度看待目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與智慧電網(wǎng)發(fā)展的結(jié)合。因而要不斷推行該種技術(shù)，研發(fā)適應(yīng)當(dāng)前故障定位的可穿戴識(shí)別設(shè)備，提高故障定位技術(shù)應(yīng)用的范圍和效果，為技術(shù)人員提供便利。