10kV智能断路器的FTU故障原因分析

10kV智能断路器的FTU故障原因分析

代敬朝，王忠华，王代印

国网山东省电力公司莘县供电公司  山东聊城  252400

摘要:配电自动化是实现主要体现在用户端、配电管理和馈线与变电站四个方面。在整个配网中，远方控制终端主要是对实时的信息进行采集和传输的基础上，当变电站接收到所传输的信息之后，上报到配网调度控制中心，再由配网调度控制中发出控制命令，利用变电站作为传输媒介，并由远程控制终端执行所发出的控制命令，从而实现配网的调度化配电自动化中的FTU，即远方控制终端能够对配网网络中出现的故障进行全面检测和维修，并利用数据收集和传输功能，完成相应的故障数据传输，以保障配电网络系统运行过程中的可靠性。因而本文主要就其常见的故障及其对策进行了分析。

关键词:配电自动化远方控制终端；可靠性与稳健性；故障分析

前言：配电自动化主要包括用户自动化、配电管理自动化、馈线自动化以及变电站自动化4个方面组成部分，在配电网中是通过FTU采集、传输实时信息，将信息传送到变电站后上报配网调控中心，然后，配网调控中心发出相关的控制命令，以变电站或区域集控为传输媒介，将控制命令发送给FTU执行，在配网中常常会发生短路故障以及接地故障，实现对故障的快速检测与维修，能够有效的提高配电网系统运行的可靠性。

1.FTU概述

配电自动化远方控制终端（FTU）是安装在馈线以及配电室中的智能化终端设备，其具有故障检测以及遥控等功能，可以实现与远方配电子站进行通信，将配电系统相关的运行数据参数提供给配电子站，这些信息包括，电能参数、接地故障、开关状态以及相间故障等，同时，其可以接收配电主站发出的控制命令，并且按照控制命令对相关的配电设备进行调节与控制，FTU具有抗高温、体积小、耐严寒、数量多以及可靠性要求较高等特点，能够实现对故障的定位、隔离以及非故障区域快速恢复供电功能，另外，FTU可以利用高性能单片机制造，并通过适当的结构设计使之具有防潮、防雨、防雷等功能。

2.FTU基本功能

配电自动化FTU运行系统中，工作流程为：FTU完成故障数据的收集和整理，及时将信息传输，而变电站接收到故障信息后会将其转送到配网的总调控中心，由调控中心综合故障信息完成控制指令；接着，通过变电站，或者由区域集控来完成控制指令的运输，直到传送到FTU，并由FTU根据指令来完成故障处理。但是在配网网络控制系统中，会出现诸多故障影响到配电系统的正常运行，如接地不安全而引起的故障，线路不稳定而引起的短路故障等，因此，需要及时检测和发现故障和危险性因素，以确保配电电网系统安全运行。另外，FTU可以利用高性能单片机制造，并通过适当的结构设计使之具有防潮、防雨、防雷等功能。

①“四遥”功能，FTU具备遥信、遥调、遥测以及遥控功能，其既能够检测正常负荷条件下的电流、功率因数、电压、视在功率、频率、有功功率以及无功功率等，也能够检测反映系统不平衡程度的电流以及电压。②配电网信息故障采集与处理功能，FTU能够实现对配电网进行故障定位、自动隔离以及非故障区域迅速恢复供电等一些功能，与RTU相比较，FTU能够实现信息数据的采集与处理故障信息，这些数据包括：故障电流和电压值、故障发生时间以及故障历时、故障方向、小电流接地故障检测等，在获取这些信息时，FTU的检测精度相对较高。③电能质量测量功能，FTU能够实现对配电网中的电压闪变、电压中的谐波以及电压波动等电能质量数据进行检测与计量。④断路器在线监视功能，FTU能够实现对断路器的工作时间、工作次数、机械性能以及触头受电腐蚀程度等进行检测，为后续对断路器性能进行评价与检修提供理论依据。⑤PLC功能，FTU具有一定程度的PLC功能，能够对备用电源自投、线路自动故障分段、低周减载以及无功补偿电容器自动投切等内容进行自动控制。另外，用户可以采用专用的编程语言对FTU的开关输入量和输出量、模拟输入量进行编程，实现根据用户的要求来完成相关的逻辑控制功能。

3.FTU故障常见故障分析

3.1主站与子站的配合

实际中，配电自动化系统利用的是分层结构，在该系统中，FTU的主要功能是实现对配电系统的故障进行检测与上报，其中，主站以及子站均能够对故障进行定位、隔离以及非故障区域的功能恢复，然而，实际中，故障的定位隔离与功能恢复之间是能够单独分开进行，主站与子站主要有主站独立处理、子站处理主站作后备以及子站独立处理以及子站隔离主站恢复，由于子站需要对故障进行处理时，则要求子站能够收集到所有FTU中与故障有关的隔离以及恢复区域的信息，在这种情况下，则要求FTU与子站之间有相同的电网结构以及通信路径，因此，在配电网系统复杂的情况下，会增加相关设备的敷设难度，同时，也使得处理逻辑变得复杂。在实际中，一般利用主站统一处理的方式，其优势在于可实现人工干预故障处理过程。

3.2 FTU漏报故障

针对馈线终端设备的漏报故障。若中间段的馈线终端设备出现漏报时，此时就会结合漏报情况自动化的进行判断和补充。而故障端内供电开关的馈线终端设备出现故障时，经常会由于故障定位错误而出现漏报和错报的问题。因而为了更好的加强对这一故障的处理，必须对馈线终端设备在故障发生时的电流进行检测和记录，并利用主站对此电流为过流与否进行判断。再对馈线终端设备是否出现漏报和错报的问题，并将需要继续处理的信息或者预警的信息显示处理。因此，馈线终端设备的故障和出口事故跳闸是处理故障的启动条件，而在馈线终端设备误报时，主要是采用故障处理流程进行处理。

3.3环网运行故障

正常情况下，配电电网系统所选择的运行形式均为开环运行，如果开环运行过程中发生了合环运行的故障，则故障信息就无法通过FTU完成故障定位，并通过故障传输信号来完成相应的检测和维修，但是在实际运行中，电网出现合环运行的故障时间比较短。处理方法上，只需要设定相关的报警信息。因为，FTU在上传故障信息的过程中，会存在相应的功率方向，因此，可以通过换网条件来完成故障的处理，通常情况下所出现的故障内容只需要完成以下步骤：一是实现故障隔离；二是实现出口开关供电的功能恢复。

3.4单相接地故障

针对单相接地故障而言，由于当前主要是采取小电流接地系统，所以一旦发生单相接地的情况，若只是结合电气量的变化定位故障显然难以满足故障处理的需要。因此应结合馈线终端设备所采集的零序电流或功率来排队，并可结合排队结果实施手工拉闸选取，从而避免由于随机拉闸选线导致命中率低下的问题得到处理。

3.5通信中断

若出现FTU与厂站发生通信终端时，对于通信中断后的FTU上报，则将其当做FTU漏报处理，否则不对故障进行定位，当出现联络开关FTU通信中断，则一般不执行此联络开关恢复供电的方案而给出相关的提示信息。

3.6多重故障处理

当出现故障点发生在同一支路上及同时出现多重故障，这时，系统能够处理各种类型的故障，当故障点发生在同一供电支路上时，此时，系统会当成一个故障进行处理，然后，处理其它的故障，当故障为单相接地故障，此时，故障位置发生在先前一次故障线路上出现单相接地的概率较大。

4.总结

综上所述，配电自动化远方控制终端（FTU）是配电网系统中重要的故障检测系统，且能够对相应的故障类型实行有效处理，如主站与子站之间的配合不当、漏报和通信中断、环网运行故障、单相接地故障还有多重故障等，因此，FTU也是保护配电系统顺利运行的重要条件。

【参考文献】

[1]乔飞.谈中压配电线路故障排除技术的应用[J].科技视界，2015（21）：245.

[2]张丽萍，陈俊杰，缪希仁等.环网配电系统短路故障早期辨识研究[J].电工电能新技术，2016,35（02）：68-74.

[3]刘健，林涛，赵江河等.面向供电可靠性的配电自动化系统规划研究[J].电力系统保护与控制，2014,42（11）：52-60.