配网自动化系统线路故障定位

配网自动化系统线路故障定位

黄德兵

国网南漳县供电公司 441500

摘要：在电网运行管理中，10kV配电自动化是一个重要的管理环节。由于多种因素的影响，各种线路故障时有发生。为了避免10kV配网自动化线路故障造成过大影响，需要对其故障实现及时和准确的定位，完成故障处理后，还需要做好对电缆的试验工作，确保配网线路故障得到有效消除，而如何实现10kV配网自动化线路故障定位的优化举措，就是本文主要研究的内容。

关键词：配网自动化系统;线路故障;定位

引言

由于县内10kV线路长度长，分支线路多，各区段线路型号差异大，速断值无法准确整定，造成线路故障，分段开关无法准确动作，扩大了停电范围。介绍了配网自动化系统的组成框架，对目前配网自动化系统中故障定位隔离存在的问题进行了阐述，并给出了基于馈线终端(FTU)纵联差动的故障定位隔离方案和基于矩阵运算的故障定位隔离方案，所述方案能够充分发挥FTU与集控主站的负荷监控和高速通信功能，实现配网故障准确定位、快速隔离，缩小线路停电范围，保障非故障区域电力的正常供应，提升了配电网线路的运行管理水平。

1配网自动化系统的组成框架

配电自动化系统主要由配电自动化终端、通信网络和集控主站组成。配电自动化终端本地安装在配电网络的每个一次设备上,完成数据采集、设备控制、远方通信等功能，主要包括馈线终端(简称FTU)、配变终端(简称TTU)等。针对配网线路故障，主要是应用FTU来实现故障定位隔离。FTU就地安装于线路智能开关处，一是实现开关位置、终端状态等开关量和电压、电流等模拟量的数据采集功能；二是实现故障检测、开关分合闸控制等保护控制功能；三是通过目前国网公司现有的GPRS网络，实现与集控主站进行数据上传、控制指令接收等通信功能。

2配电网故障类型

配电网中最常见的故障是短路和过电流，这些故障容易引起相关的电力事故。配电网中6KV和10KV等级的配电线路较多，线路短路和过电流也是二者经常发生的故障。10KV线路中性点不接地，接地线路虽能保证在出现短路后几个小时内线路可正常供电，但会累积更为严重的故障，造成巨大的经济损失。10KV配电网在线路上发生的故障主要有线路短路故障，包括线路对地短路故障和相间短路故障，此外还有过电流故障、回路开路故障、线路失压故障。这些故障中，线路短路故障造成的影响最大，定位和维修也最为困难。掌握配电网故障类型和特点，对快速故障定位和维修具有重要的意义。

3配网自动化系统中故障定位隔离的问题

在目前的配电自动化系统中，当单条线路发生短路时，线路上的各级智能开关可以通过电流速断保护整定值来决定是否跳闸。通常单条线路上从电源侧到负荷侧，各级智能开关速断保护定值依次减小，以实现线路故障处智能开关优先跳闸，缩小停电范围。由于县域内单条10kV线路较长、分支线多，各段线路和变压器型号差异化较大，各级智能开关电流速断整定值无法准确设置，造成发生短路故障时，开关无法正确动作，扩大了故障停电范围。为实现配网故障准确定位、快速隔离，缩小线路停电范围，保障非故障区域电力的正常供应，本文重点对基于FTU纵联差动与基于矩阵运算的故障定位隔离方案进行分析研究

410kV配网自动化线路故障定位的优化举措

4.1配电网故障定位依据

在配电网故障中，当发生接地短路故障时，电路中会产生非常大的电流，对电力设备造成损坏。根据电流变化特征，可对线路短路故障进行判定。根据电流的变化，可判断三相短路故障和两相短路故障，但无法判断过电流和接地故障，这是因为在10kV高电压远距离输电线路，突发的电流变化率很难检测。通过设定阈值方式，检测电流超过阈值，则代表线路发生了短路故障。在发生接地故障后，电路中的零序电流会发生明显变化，在故障前零序电流为零，故障发生时，零序电流不再为零，故障前后电流的相位也会发生180⁰反转。通过检测故障前后位置零序电流变化和相位变化，就能判断出具体的故障点位，实现故障定位。

4.2人工巡线定位法

当10kV配电线路发生单相接地故障，且没有专门的辅助定位方法时，人工巡线成为解决故障的唯一希望，人工沿着配电线路，目测故障指示器的动作位置，进而确定故障发生的位置。但是我国大部分10kV配电线路都是小电流接地故障，电流小、时间短，导致故障指示器的动作受到了限制，因此将很难确定故障发生的位置，在这种局限性的影响下，该种方法逐渐被抛弃.

4.3使用录波器

在10kV配电线路运行中，通过安装故障录波器，可以有效掌握其配电线路的实际运行情况，相关人员结合故障的录波器内所收集数据，能够对故障点位置实现准确和快速的判断。通过故障的录波器使用，能够对10kV的配网线路内故障前后电流与电压量全面记录，对相关人员对故障类型的判断以及故障原因的分析提供依据，实现故障点的定位以及排查效率提升。但对故障的录波器自动化装置使用时，相关人员需要对10kV的配网线路内运行参数提前准确录入；若运行期间完成对配网线路的改造，还要对线路的各项参数提前实施整定处理，保证此装置能够对其配网线路的具体故障点实现准确定位。

4.4阻抗法

配电线路发生接地故障时，电阻分两次投入消弧线圈，会增加故障线路的零序电流，此时就可以选择故障发生的线路，具体见图2。利用电压和电流量之间固定的交换关系，可以将故障回路的阻抗计算出来，进而依据线路长度和回路阻抗之间的关系，明确故障发生点所在的具体位置。

4.5行波法

在10kV配电线路中，行波现象发生在故障位置，所以为了快速定位故障位置,可以直接检测行波。相关检测人员在行波的检测装置的帮助下，可以准确检测行波情况并记录在案。当行波检测完毕之后，计算行波从故障点到设备之间的传送距离，进而明确故障发生点的具体位置。在专业技术上，行波法并没有过高的要求，并且使用行波法获得的结果较为精确，检测的结果不受配电线路和电阻的影响。虽然具备很多的优点，但是行波法不具备较强的抗干扰能力，在检测期间，将极容易受到外部的影响，致使检测的结果降低，因此在使用行波法的过程中，要尽可能避免外界对检测工作的干扰。

4.6基于矩阵运算的故障定位隔离方案

优点：根据现有配电自动化系统，可应用集控主站扩展矩阵算法，设备改造投资较少,但该方案对FTU与集控主站的通信要求较高：一是FTU要准确快速地将故障信息通过通信网络上传至集控主站；二是集控主站要有FTU误报、漏报故障信息的冗错算法；三是集控主站需要将控制跳闸指令快速准确地通过通信网络下发至故障区段FTU，控制开关跳闸，隔离故障。

4.7使用故障指示的设备

该装置在使用时，当电流通过导体时，磁场会触发指示装置。如果电流很大并且超过指示器中的额定值，势必会产生信息。若故障出现在白天，指示器会呈现翻牌的情况，若故障出现在夜晚，指示器就会进行相应光信号的发出。和故障的检测设备比较，此类指示设备在成本方面十分低廉，一般可以对二者联合使用，往往故障检测的设备在负荷开关的位置设置，对指示的设备在杆塔的位置设置。

结束语

综上所述，10kV配电自动化线路的故障定位可以保证其配电线路的良好性能。为了有效地开展这种工作，就需要相关人员积极实现10kV配网自动化线路故障定位的优化，从而确保配网线路的良好供电。

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