配电线路故障在线监测系统的实施应用

配电线路故障在线监测系统的实施应用

温秉宪

（国网山阴县供电公司山西朔州036900）

摘要：配电网直接联系用户，其供电可靠性和质量水平直接关乎着电力企业的经济效益和社会形象。配电线路在线监测是配电自动化的一个重要内容，做好配电线路故障在线监测系统的运用，对提高供电的可靠性、安全性大有裨益。本文主要分析了配电线路故障在线监测系统的实施运用策略。

关键词：配电线路；在线监测；实施应用

配电线路在线监测系统具有端到端的安全链路、智能化的终端装置管理维护、自适应的多协议通信、高效的负荷能力、大数据快速的故障定位算法等技术特点，由指示器、通讯终端、远程通信信道、安全接入平台和检测主站等设备构成。实践表明，配电线路故障在线监测系统的建设和运用，大大提升了电力企业供电的可靠性，提升了配网运行管理水平，实现了电力企业服务水平质的飞跃和突破。

1配电线路在线监测系统组成

1.1故障指示器及其与终端通信的方式

故障指示器用于监测架空线路或电缆的负荷电流、对地电场强度、故障电流、线缆温度等，故障指示器到终端的通信采用双向短距离无线调频(跳频)通信方式进行，各终端厂家采用私有的通信规约，使用420MHz-470MHz无线频段(自动跳频)，通信范围约10m。

1.2通信终端及远程通信信道

通信信道主要采用GPRS/CDMA等接入点名称(AcessPonitName，APN)无线专网模式；采用国网通信规约(《国网浙江省电力公司配电线路数据采集终端通信协议》)，通信终端主要由采集模块与通信模块组成，主要功能是采集故障指示器发送的数据并进行本地故障分析，然后将采集数据与故障告警由通信模块发送给主站。根据《国家电网公司智能电网信息安全防护总体方案》要求，终端须安装国家电网公司统一研发的终端安全专控软件和安全加密卡，实现与安全接入平台的双向身份认证。

1.3安全接入平台

安全接入平台是信息内网与第三方网络边界安全防护的重要安全设备，对非公司信息内网区域终端提供以安全专网方式接入信息内网并进行设备接入认证、数据隔离交互与实时监测审计的边界接入防护。安全接入平台最大接入容量可达30余万，目前已实现接入容量有10万多套监测终端设备。配电线路在线监测系统采用在终端侧加装安全芯片和安全专控软件并通过安全接入平台接入主站的模式。对于海量(>5000)信息采集类无线终端的接入，采集数据在进入安全接入平台前进行汇聚，以弥补安全接入平台并发连接数存在瓶颈的问题。

1.4主站系统

主站系统负责装置的安装、轮换、拆除以及参数设置、通信调试、状态管理等，同时负责将数据及时发送至配网抢修平台和配网自动化系统。

2线路故障在线监刚系统(电缆线路)

2.1电缆线路运行监控和故障诊断系统。电缆线路运行监控和故障诊断系统主要由软件管理系统、系统测试信号发生装置及DTU装置3部分组成。

2.2系统主要功能。该系统具备完善的实时数据采集与监控功能，包括检测相间短路故障、检测单相接地故障、实时数据监测、历史数据查询、报表打印、事故追忆等功能，并能远方遥控开关分合，对系统的运行状况进行监视。

2.3系统特点。系统特点主要体现在3个方面。（1）DTU安装在分支箱内部，可与现在运行的所有分支箱开关结合，现场接线简单方便。(2)DTU装置采用感应取能的方式，无需外接电源。(3)系统采用GSM移动公用网进行数据传输，不用自行建设通讯网络，通讯费用低廉、网络稳定可靠免维护。

2.4系统工作原理及流程。系统工作原理及流程主要体现在3个方面。(1)单相接地故障检测。当线路发生单相接地故障时，信号发生装置可向线路发送检测信号，该检测信号为一特殊频率的低频信号。DTU通过内部测量CT采集线路电流信号，该信号经过滤波模块滤除工频信号，并对剩下的信号发生装置所发出的检测信号进行处理。如果该信号强度超过所设定门限值则认为线路发生单相接地故障，并向后台发送故障信息。后台软件管理系统A根据装置返回的数据及装置在线路的安装位置判断出故障区段。(2)相间短路故障检测。DTU实时检测线路的负荷电流，当线路的负荷电流超过装置设定的短路保护整定值，装置认为线路发生相间短路故障并向后台软件管理系统发送故障信息。发生故障后装置1、3向软件管理系统A发送故障信息。后台软件管理系统A根据装置返回的数据及装置在线路的安装位置判断出故障区段。(3)过负荷报警。DTU通过测量CT采集线路的电流信号，正常情况下可实时检测线路负荷电流，当发现线路负荷电流超过所设定的门限时DTU向后台软件管理系统发送过负荷报警信号。

2.5软件管理系统。该系统具备完善的实时数据采集与监控功能，包括检测相间短路故障、检测单相接地故障、实时数据监测、历史数据查询、报表打印、事故追忆等功能。调度人员可以随时查看电网的运行情况、负荷曲线，并能对系统的运行状况进行监视，远方遥控开关分合，便于进行负荷调控。

3配电线路故障在线监测系统(架空线路)

3.1系统组成。该系统主要由软件管理系统、数据接收装置、前端采集系统、接地点故障巡查装置4部分组成。

3.2系统原理及流程。系统原理及流程主要体现在4个方面。(1)单相接地故障检测。系统采用测量零序电流的方式判断单相接地故障。零序电流初始门限值通过计算设定，前端采集系统安装运行后，通过实际检测的零序电流值，再结合不同时间段、不同环境条件下的零序电流值，修改零序电流门限值。当发生单相接地时，前端采集系统(FTU)根据线路零序电流及零序相位等综合信息，判断出该线路是否发生单相接地故障，并向后台软件管理系统发送故障信息，软件管理系统根据装置返回的数据及装置在线路的安装位置判断出故障区段。(2)相间短路的检测。前端采集系统(FTU)实时检测线路的负荷电流，当线路的负荷电流超过某一个门限值，前端采集系统(FTU)认为线路发生相间短路故障并向软件管理系统发送故障信息。(3)过负荷报警。前端采集系统((FTU)通过内部的3个测量CT采集线路的电流信号，正常情况下可以实时检测线路负荷电流，当发现线路负荷电流超过所设定的门限时，向软件管理系统发送过负荷报警信号。(4)单相接地故障点的查找。当软件系统判断出单相接地故障区段，运行人员将故障区段隔离后，利用“信号发生装置”向线路发送检测信号，“手持巡点装置”通过内部测量CT采集检测信号，当采集到线路上的检测信号消失(或出现)的地方即为单相接地故障点。

3.3系统功能。系统功能主要体现在5个方面。（1）可在线检测线路负荷大小。(2)可检测出单相接地故障区段(包括直接接地、间歇弧接地等不同接地情况)。(3)可检测出相间短路故障区段。(4)可实现线路过负荷报警、缺相运行报警。(5)可精确查找出单相接地故障点。

3.4系统特点。系统特点主要体现在5个方面。（1）无须采用特别智能型开关，可与一般型柱上断路器组合，所有二次接线均在装置内部，现场安装只有一次线连接，安装十分方便。(2)工作电源取自于运行线路导线负荷电流，避免受自然环境的影响，使用简便、可靠、终生免维护。(3)系统采用GSM通讯方式，通讯费用低廉，网络稳定可靠免维护。(4)内部采用微功耗芯片，停电后利用内部蓄电池还可连续工作一周以上。(5)外壳采用双层屏蔽设计，具有抗恶劣环境工作能力。

参考文献：

[1]黄小雄.供电线损管理的经济效益分析[J].广东科技.2013(18)

[2]叶亮.配电线路故障在线监测系统的研发及应用[J].云南电业.2012(04)

[3]李明华,闫春江,严璋.高压电缆故障测距及定位方法[J].高压电器.2015(06)

[4]付金龙,朱林剑.电压/电流转换器AD694原理及应用[J].电测与仪表.2014(11)

[5]盛名良.网孔等值法在电力系统短路电流计算中的应用[J].电网技术.2013(10)