故障诊断与监控技术在10kV配网上的应用

故障诊断与监控技术在10kV配网上的应用

李继滨

李继滨

（北京首都机场动力能源有限公司100621）

摘要：随着城乡用电需求的增长，10kV配网快速发展。本文介绍了10kV配网上故障诊断与运行监控系统的原理、组成和特点，并且讨论了故障诊断与监控技术在10kV配网上的具体应用。

关键词：故障诊断；监控；10kV配网；应用

随着城乡发展和用电需求增加，10kV配网配网覆盖面不断增大，同时也增加了发生故障的几率。由于对配网线路缺乏有效监控，只能采用逐段拉路摇测绝缘的方式排查故障，效率低下，查找困难，停电的面积大、时间长，造成巨大的经济损失。因此，需要在10kV配网上采用故障诊断与监控技术，对配网进行有效管理。

一、10kV配网线路故障诊断与监控系统概述

1.配电线路故障诊断及运行监控系统工作原理

配电线路故障诊断及运行监控系统是基于计算机网络技术、通讯技术和电子技术实现，对配电系统进行保护、监测和控制，解决了单相接地故障检测、数据传输、设备工作电源控制等问题。系统实时监测配电线路的负荷电流、相间短路故障与单相接地故障等信息，并通过移动通讯网络（GSM）传送到后台管理系统，线路运行人员能够掌握线路的运行状态，及时发现故障信息，并通过系统远程控制断路器，对故障点进行区段隔离或切除。

2.配电线路故障诊断及运行监控系统组成

配电线路故障诊断及运行监控系统是由软件管理系统、前端采集系统和接地故障点巡查系统组成，如图1所示。

图1配电线路故障诊断与运行监控系统

第一，软件管理系统主要对前端采集系统所检测数据进行接收和分析，并且根据配电线路运行情况进行实时监控，

以掌握配网的运行状态。此外，软件管理系统还能对分合断路器进行远程操控，当10kV配网线路发生故障时，运行人员可以及时确定发生故障的区段，并且进行隔离或切除。

第二，前端采集系统由断路器、FTU综合装置和电缆DTU采集装置组成，是配网线路故障诊断与状态监测的重要组成部分，主要对已发生的线路故障进行定位。根据10kV配网线路分布安装采集设备，并将数据传输到软件管理系统，以此判断线路的运行状态和确定故障位置。

第三，接地故障巡查系统，接地故障是10kV配网线路的常见故障，对线路的稳定性和安全性造成极大影响，接地故障巡查系统主要针对接地故障进行排查。比如，当线路发生单相接地故障时，先在故障区段输入检测信号，然后使用移动测量装置，人工确定故障位置。此外，接地故障巡查系统也能检测配网线路的负荷电流大小。

3.配电线路故障诊断及运行监控系统特点

第一，架空配网线路前端采集系统（FTU）与柱上路由器为组合结构，专用电缆先与断路器进行二次接线，然后在柱上进行一体化安装；第二，断路器工作电源由运行线路提供，DTU和FTU装置工作电源由蓄满维护电池提供；第三，整个系统通过GSM进行通讯。

二、故障诊断与监控技术在10kV配网上的具体应用

1.故障诊断与监控技术的主要功能

故障诊断与监控技术在10kV配网中，可以在线监测线路负荷的大小，及时发现负荷变化；当线路过负荷和缺相运行时进行报警；确定单相接地故障区段和相间短路故障区段，并且利用接地故障点巡查装置对故障点做出精确定位，提高故障排查和处理效率；线路运行人员可以通过软件管理系统，对断路器进行远程控制。

2.10kV配网线路常见故障原因

第一，导线因素，配网线路的导线接头断落，或者因没有绑紧掉在地上；变压器的绝缘熔断器或避雷器损坏，导致系统开关、变压器等装置运行不正常，甚至被烧毁；树枝、铁丝等杂物掉落到线路上。

第二，配电变压器因素，配电变压器出现高压断线，特别是由于配变10kV避雷器掉落使保险绝缘被击穿，引起配变高压绕组，造成单相线绝缘接地。

第三，环境和外力因素，10kV配网线路一般设在户外，容易受到环境和外力影响。比如，大风天气会导致线路与附近建筑物的距离过近，容易引起线路接地；鸟类、无人机、大型氢气球等空中飞行物也会破坏线路。

3.10kV配网线路常见故障诊断

目前，我国大部分10kV配网线路中，一般由于站内线路或设备故障，引起10kV母线上三相电压幅度值变化，导致二次电压发生系统故障，同时，10kV配网线路也受到多方面因素影响。因此，正确判断线路故障的原因十分重要，以下就是10kV配网线路的常见故障及其原因：

（1）谐振过电压

当发生该故障时，一相电压低于正常值但不为零，另外两相电压大于线电压，或者三相电压按照一定顺序依次升高，并且电压在不同范围发生低频率摆动。

（2）单相接地故障

10kV配网线路属于接地电流小型运行系统，其中，单相接地故障在配网线路中最常出现，超过80%。出现单相接地故障时，一相电压值为零，另外两相电压高于正常值但不到线电压。线路运行人员可以根据下列现象进行诊断：第一，绝缘监测装置反映电压降低至零；第二，绝缘监测装置的母线接地光子牌闪亮，同时警铃报警；第三，出现弧光接地时相电压过高，引起电压互感器的一次熔丝的熔断，有时电压互感器会被烧坏。

（3）变压器熔丝熔断

10kV配网线路的变压器熔丝分为低压熔丝与高压熔丝，熔丝被熔断时可以从电压值进行诊断。当变压器低压熔丝被熔断时，两相电压不变，一相电压为零；当高压熔丝被熔断时，两相电压不变，一相电压下降但不到零。

结语

综上所述，10kV配网线路的正常运行直接关系到居民用电稳定，一旦配网线路出现故障，将影响到用电质量。在10kV配网线路运行过程中，经常受到导线、配电变压器、环境和外力等因素的影响，造成线路故障。因此，电力部门必须升级故障诊断与监控技术，对配网线路进行实时监控，及时发现故障并进行诊断和修复，全面提高10kV配网线路运行的安全性和稳定性。

参考文献：

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[2]杨建.故障诊断与监控技术在10kV配网上的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2011（22）：1-4.

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