10kV架空线路故障在线检测系统研究

10kV架空线路故障在线检测系统研究

陈炯宇

广东电网有限责任公司清远供电局511500

摘要：随着国民经济的不断发展，全社会的用电总量不断增加，电网建设不断增加，电网规模不断扩大，靠故障检测人员徒步开展巡视的陈旧模式已经不再适合电力发展的现况。以故障指示器为基础的故障定位与实时在线监测系统是最容易实施、性价比最高的配电网故障远程定位的工具，基于故障指示器技术的故障在线监测系统就成为了配网故障处理的最基本最实用的解决方案。论文以10kV配电网线路作为研究对象，着重研究并解决小电流接地系统故障快速查找、定位与线路在线检测问题。通过技术进步试点建设，运用10kV架空线路故障实时无线监测系统，有效解决了10kV架空线线长面广，短路、接地故障难以准确、快速查找的难题。

关键词：10kV架空线路；故障；实时无线监测

一、前言

供电可靠性不仅涉及到用户的经济利益，也涉及到供电企业本身的经济利益。随着电力市场化程度和人民生活水平的提高，对电力系统供电可靠性指标的要求越来越高。然而，10kV架空线路供电半径大，运行环境恶劣，雷电、大风、暴雨、外力破坏等所造成的故障发生率较高。故障发生后，由于10kV架空线线长面广，采用传统凭经验，分段、逐段、逐基杆塔检查等常规方法进行排查，费时费力，停电范围大、时间长，很难快速、准确查清故障点，隔离故障区段。笔者就利用故障指示器及在线监测系统改善10kV架空线路故障难以准确、快速查找的问题提出自己的见解。根据近几年事故统计分析，10kV架空线路故障率占事故总量的80%以上。10kV架空线路全线故障平均复电时间为3小时以上，个别线路复电时间高达4至6多小时甚至更高，严重影响企业正常生产和居民生活的用电需求，也由此受到客户投诉。尽管抢修人员接到事故跳闸报修后第一时间赶赴现场线路查找故障，但由于无法快速判断及查找到故障点，很多时候无法在短时间内排除故障。

二、实施方案选取

清远地区线路情况较为复杂（线路长、分支多、周边环境复杂）的220kV潖江站10kV龙南线、110kV黄花河站10kV黄四线、110kV升平站10kV高田线三条架空线路作为试点。

1、在10kV主线、分支开关、分支线上加装传感器。

2、在传感器分布的区域安装了由路由中继站组成的无线蜂窝通讯网，处在各蜂窝内的无线故障传感器感测到的故障信号由路由中继站接收。

3、在供电所急修班、配调端安装PC电脑，接收器连接PC电脑，数据进入数据处理操作平台，操作人员能快速直观地掌握故障信息以及发短信到运维人员手机。

4、试点成功后逐步在全局10kV架空线路推广应用。

三、10kV架空线路故障实时无线监测系统的主要组成、原理、功能及特点

1、10kV架空线路故障实时无线监测系统的主要组成：（1）故障检测部分：由架空型的电流短路，单相接地传感器组成。（2）无线通讯网络：自组无线通讯网，由监测区内分布的路由中继站组成通讯网；由小区域的自组无线通讯网结合GSM无线公网组成，无线通讯网覆盖整个需要检测的故障区域，完成故障信息的传递。（3）数据监测中心：由数据接收器，PC电脑，及上位机软件组成。

2、10kV架空线路故障实时无线监测系统的主要原理：（1）在需要监测的10kV架空线路的主干线及分支线沿途安装检测传感器，当故障电流产生时，各传感器根据故障电流的特征能自动辨认故障类型，生成相应的故障报文，经传感器内的无线数字收发装置将信号上传。（2）在传感器分布的区域安装了由路由中继站组成的无线蜂窝通讯网，处在各蜂窝内的无线故障传感器感测到的故障信号由路由中继站接收。信号最终经由网络传入数据监测中心的接收器。接收器连接PC电脑，数据进入数据处理操作平台，根据用户的习惯，故障信息直观地显示在操作人员的面前。

3、10kV架空线路故障实时无线监测系统的主要功能及特点：（1）监测电力架空线路发生的短路故障、单相接地故障。上传信息内容包括：短路故障类型信息、单相接地故障信息、故障发生时间、故障发生在某相、故障发生在线路的某段、设备自检信息等。（2）系统能识别重合闸，以及变压器空载合闸造成的励磁涌流中冲击现象，避免了系统的误报警。（3）故障传感器以及通讯基站设计上都考虑了电磁兼容性的问题，同时采取了避雷处理措施，防止设备运行时受到超高压线路的电晕放电，雷电闪络等电磁现象的干扰。（4）无线传感器不需安装任何电源，为磁能转换供电方式，给用户提供了设备免维护的方便。（5）无线故障传感器为了安装的方便而设计了特有的开合装置，使现场安装工作极为便捷。（6）系统内的设备每天会自动进行一次设备的自检，并将自检信息上报，让操作人员了解系统的运行情况。（7）该系统通讯组网为自组网方式结合GSM公网的短信方式完成故障信息的远传。并且自己的网络系统，随时可用此信道增值一些其他数据服务。（8）数据接收器以及路由中继站为交流220V供电。当220V掉电的情况下，设备靠机内电源仍然可以维持24小时的正常工作；来电后，备用电源自动充满。（9）无线传感短路故障传感器的安装由高压绝缘杆带电安装，不需停电。（10）数据监测中心具有历史故障信息的储存、查询，对系统时间的校准等功能。

4、工程规划一般以每个区局所在地为中心建立监测中心，每一监测中心监测自己属下架空线路的故障信息。各区局对故障信息的收集从技术上采用两种方式：离中心较近和环境空旷地区的线路由无线路由接力的传递方式；对于远端和建筑密集地区的线路故障信息采用局域网加GSM公网以短信的传递方式。

四、实施效果

2015年底系统建成后，经过实际运行和功能的不断完善、改进，取得了预期效果。运行以来，已经监测出线路故障31次，特别是接地故障点的定位效果更突出，故障定位准确率96%。以2015年11月20日17：50为例，220kV潖江站10kV龙南线C相全接地，监测系统后台同时显示故障信息，急修值班人员立即赶赴现场查找故障；通过系统上报出的接地信号判断了接地段线路，配调系统报出并发送手机短信到急修值班人员手机，从而缩小故障查找范围、缩短故障查找时间；很快查明故障原因是10kV龙南线时代花园基站支线#2-#3杆有竹树压线，造成C相接地故障，故障在短时间内处理完毕并恢复送电；本次查找故障及处理恢复送电只用0.8小时，比去年10kV龙南线同类接地故障处理平均复电时间缩短了1小时，减少时户数损失588小时*户。

五、结束语

10kV架空线路故障实时无线监测系统能实现对线路运行状况的监测和统计分析，在线路出现故障后能快速找出故障点，及时处理故障。应用该系统后，能有效缩小故障查巡范围，准确、快速地完成故障的查巡、隔离、处理，缩短了故障处理时间，既提高了工作效率，又降低了巡线人员的工作强度，从而大大提高供电可靠性。10kV架空线路故障实时无线监测系统具有投资少、免维护、安装方便、实用效果好等特点，大大地缩短了故障查找及处理故障的时间，减少时户数损失，增加企业的供电量，提高供电可靠性，并在客户中树立供电企业的良好形象，目前已在全局范围内推广应用。

参考文献：

[1]龙子夜，张杰，寇琼月.新型铁电存储器在电力无线监测系统中的应用[J].武汉工业学院学报.2007（02）

[2]梁自维.论10kV线路故障的分析方法及防范措施[J].应用能源技术.2016（12）

[3]李思.基于改进关联规则的线路故障类型诊断方法[J].中国科技信息.2015（Z3）