基于配电线路故障快速排查装置的研制与应用

基于配电线路故障快速排查装置的研制与应用

吕谢超,何康杰,王昌鹏,李东杰,刘朝晖

深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000

摘要：配电线路是电力系统的重要组成部分，按结构可分为两大类：架空线路和电缆线路。鉴于电缆线路所具有的优点，目前在我国在传统的架空线路逐步向电缆线路转变，但随之而来的就是不断发生故障。且目前市面上查找电缆线路故障的设备功能相对单一专业化。在进行日常巡检时所需携带的设备较多，巡检效率较为低下，所以本发明针对上述问题进行改良创新，对日常巡检所需用到的绝缘电阻测量、快速排查、试送功能、便携等功能进行集成化，研发配电线路故障快速排查系统。

关键词：绝缘电阻测量；快速排查故障；试送功能；便携式

一、配电线路故障快速排查的现状

目前电力系统中，城区电力电缆越来越多为双回路电缆，快速判断故障电缆，将非故障电缆快速复电。架空线和电缆混合线路越来越多，简单故障巡视无法看出电缆故障，并且电缆故障多为高阻故障，在某些情况下正常段比故障段的绝缘电阻还低，故障巡查人员很难从测试数据上进行判断，误判率的可高达50%以上。以及在故障修复后对电力电缆进行判断是否还有故障能否送电是一棘手难题。使用的直流试送设备，单台体积较大，功能单一，接线复杂，操作复杂，升压需手动慢慢提升，对现场操作人员有一定的技能要求，而且无法测出线路绝缘阻值。

针对上述这些问题，因此拥有配电线路的试送功能且具有测试线路阻值的设备是急需的。

二、配电线路故障快速排查系统的目的及意义

该项目的意义在于当下日常巡检时所需携带设备较多，设备现场接线、接电较为麻烦，且有些设备体积较大，在日常巡检时携带较为不便。将日常巡检所需用到的功能进行集成化达到便携，减少日常外出巡检所需携带的设备数量，减少巡检人员现场接线、接电的麻烦，节省时间，提高日常巡检的效率，这才是该装置的意义所在。配电线路一旦发生接地故障就很有可能造成线路中断供电。在我国的电力系统中，城区电力电缆越来越多为双回路电缆，快速判断故障电缆，将非故障电缆快速复电。以及在故障修复后对电力电缆进行耐压判断是否还有故障能否送电是一棘手难题。

以前使用直流试送仪，直流试送仪单台体积较大，功能单一，接线复杂，操作复杂，升压需手动慢慢提升，对现场操作人员有一定的技能要求，而且无法测出线路绝缘阻值。因此拥有配电线路的故障快速排查功能且具有测试线路阻值的设备是急需的。

三、配电线路故障快速排查系统的原理及结构特点

所述配电线路故障快速排查系统包括电源输入模块、整流滤波模块、电压取样模块、比例积分微分控制模块、稳压滤波功率输出调节模块、桥式逆变模块、第一电压电流取样模块、高压变压模块、第二电压电流取样模块、倍压整流滤波模块、外部高压电流取样模块、模数转换模块、数模转换模块和中央处理单元。整流滤波模块的输出端与稳压滤波功率输出调节模块的输入端连接，整流滤波模块的输出端还与电压取样模块的输入端连接；电压取样模块的输出端与比例积分微分控制模块的输入端连接；比例积分微分控制模块的输出端与稳压滤波功率输出调节模块的输入端连接；稳压滤波功率输出调节模块的输出端与桥式逆变模块的输入端连接；桥式逆变模块的输出端与第一电压电流取样模的输入端连接，桥式逆变模块的输出端还与高压变压模块的输入端连接；高压变压模块的输出端与倍压整流滤波模块的输入端连接而得到效果。

①电源开关：接通电源且电源开关按下后，该灯亮。

②高压合按钮：高压允许使能时，该指示灯亮，按下高压合后，该指示灯灭，启动高压输出。

③高压分按钮：当有高压输出时，该指示灯亮，按下高压分、急停或测试结束后，该指示灯灭，停止高压输出。

④急停按钮：工作过程中遇到紧急情况时按下该按钮停止设备工作。

⑤USB接口：用于设备固件升级。

⑥旋转式按钮：用于人机交互，顺时针或逆时针旋转该钮，光标随之移动，用于选择菜单项或输入参数，按压该钮，确认选中某个菜单项或确认参数输入。

⑦输出选择转盘：选择电桥输出或烧穿输出。逆时针旋转转盘，露出烧穿输出插座，可进入智能诊断和烧穿模式；顺时针旋转转盘，露出电桥输出插座，可进入电桥模式和截面模式。

警告！烧穿插座最高输出60kV工作电压，电桥插座最高输出4kV电压，操作工程中请注意安全。

⑧保护接地端子：必须将设备与试验现场可靠接地，防止外壳带电，保护地和工作地之间的电阻必须小于10Ω。

⑨电源插座：AC100-240V，50/60HZ。

⑩保险丝座：内置10A（5×20）保险丝。

⑪显示器：显示功能及状态。

四、配电线路故障快速排查系统的实用特点

配电线路故障快速排查系统是一种操作简单、安全方便的仪器。直流试送仪根据电网小电流接地系统的特殊性，即中性点不接地，对有故障可能的线路施加一个与运行电压等效的直流电压，通过直流发生设备保护动作状况来定性判断线路能否送电。使中性点不接地输电电线路故障排查变得方便、快捷，提高供电可靠。采用此种设备送电准确率95%以上，故障排查用时与“经典绝缘比较法”相比，效率提高3倍以上。据统计自我单位使用以来故障排查平均用时约为4小时，送电一次成功率为69%;运用直流试送技术进行故障排查后，

（1）研究开发一体化便携化设计，将外接升压器集成，使接线更方便简洁。

（2）一键式操作设计，一键操作，无需经验，无需计算，直接数字显示绝缘情况。

（3）全数控设计，电压电流集成于LCD屏幕内，自动升压和放电设计。

（4）研究开发应用谱分析技术。对接收到电流信号特征提取，通过特征比对及相关的谱。

（5）研究开发设备在能够方便现场携带的小体积额情况下，将高压升压器技术集成到设备中。

有效的防范了在线故障的发生，我们采取防雷措施，减少由于雷击导致的接地事故和线路跳闸。在很大程度上降低了绝缘击穿故障；其次在每年对线路进行检修时，应擦拭绝缘子，减少因为污秽过多对绝缘子造成的损坏；最后加密安装避雷针，进而降低雷击事故的发生，提高防雷水平。及时恢复接地装置，接地装置被破坏后，出现雷击线路时，避雷器很难形成放电回路，导致避雷器受压过大发生爆炸，进而造成接地故障和短路故障，因此每年必须检测和巡视线路中的接地装置，确保在雷雨天气时电流通道的顺畅。防外力破坏措施，为了降低由于外力造成的线路破坏，使用配电线路故障快速排查系统是保证配电线路安全运行的基本保障。提高配电线路检修和运行水平并对其进行更新，是减少配电线路故障发生的重要保证。

五、配电线路故障快速排查系统的应用效果及成果

配电线路一旦发生接地故障就很有可能造成线路中断供电。在我国的电力系统中，城区电力电缆越来越多为双回路电缆，快速判断故障电缆，将非故障电缆快速复电。以及在故障修复后对电力电缆进行耐压判断是否还有故障能否送电是一棘手难题。以前使用直流试送仪，直流试送仪单台体积较大，功能单一，接线复杂，操作复杂，升压需手动慢慢提升，对现场操作人员有一定的技能要求，而且无法测出线路绝缘阻值。通过配电线路故障快速排查系统进行小电流接电线路线路故障排查，能快速区分故障段，使故障的查找和定位更具有针对性，同时争取了快速恢复供电的时间，极大提高了线路可靠性。较之前故障后人力逐一杆塔排查故障的工效大为优化，该策略极大的线路运维单位35kV小电流接地系统线路故障的排查速度，为快速复电和供电可靠性提供了坚实的保障，并取得较好的效果。

参考文献：

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[3]赵先炜. (2015). 一种配电线路单相接地故障测距算法. 工业b(80), 00093-00095.