10kV配网故障定位系统的研究与应用

10kV配网故障定位系统的研究与应用

发表时间：2018-04-16T15:53:00.047Z 来源：《电力设备》2017年第32期作者：戴云锋周峰号孙龙[导读] 摘要：余姚供电网以10kV配网为主，许多线路通往山区，一旦发生故障需要花费很长的时间查找故障点。

（国网浙江余姚市供电有限公司浙江余姚 315400）摘要：余姚供电网以10kV配网为主，许多线路通往山区，一旦发生故障需要花费很长的时间查找故障点。本文从余姚配网的现状出发，阐述了故障定位系统在余姚配网中应用的必然性和可行性，阐述了故障定位系统的检测技术、系统构成等。通过故障定位系统能够准确定位故障区段，从而提高各种复杂情况中配网故障定位的准确性，确保配网供电的可靠性。

关键词：故障定位系统；配网线路；故障类型；可靠性

一、引言

余姚电网主要由城乡线路与山区线路组成，目前拥有10kV配网线路652条，随着用电负荷的增加，线路供电半径也在逐步扩大，一旦发生线路故障，查找故障点非常困难，少则两、三个小时，多则数小时，不仅影响电网供电的可靠性，还造成经济效益和社会效益的损失。

目前配网线路运行人员配备不足，设备管理无法满足日益增长的配网运行需求，因此在配网运行管理上需要利用新技术来解决以上矛盾，利用先进科技手段帮助运行、检修人员迅速赶赴现场，排除故障，恢复正常供电，提高供电可靠性。配网故障定位系统的应用将切实解决以上问题。

二、配网线路常见的故障分析

配网线路面向用户终端，线路通道远比输电网复杂，跨越各类线路、道路，极易引发线路故障[l]。同时，配网线路的供电范围广，导线跨越地区地形空旷，附近少有高大建筑物，所以在每年的雷雨季节中极易遭遇雷击。另一方面，随着城市建设的不断发展，城市绿化已经进入高速发展期，在带来宜人环境的同时，也对配电线路造成一定的影响，树木碰触裸导线造成事故的现象时有发生，情形不容忽视。

现存配网线路中，仍然存在着部分用户产权的电力设施，这类设施普遍存在无人管理、配电房防护措施不完善、电缆沟坍塌积水等问题。由于技术发展的需要，这些老旧型号设备难以满足现行配网运行的需要，同时，老旧设备内部绝缘、瓷瓶老化严重，经高温或风吹雨淋后极易发生故障[2]。

三、配网故障定位及负荷监测技术方案 10kV配网故障定位及负荷监测系统以二遥故障指示器为基础，应用无线通信技术，实现故障点的快速定位和线路负荷波动的实时监测，是一种经济实用型馈线自动化技术[3]。

该系统的建设旨在实现故障的快速定位，减少故障巡查和故障处理时间。通过二遥故障指示器，二遥数据转发站，可变负荷柜及主站系统的建设，具备易实施，免维护，良好的可扩展性和兼容性等特点。该系统适用于10kV配网系统，尤其是一些不带开关、或原为手动开关不准备（或暂不适合）改造为电动开关的架空线分支处、环网柜、开闭所、配电房等电缆设备进出线，系统可以满足资金投入有限的系统，实现对电缆线路及架空线路故障点的自动定位及开关状态监控。

（一）基于负荷电流自适应智能突变法短路检测技术二遥故障指示器短路动作判据采用负荷电流自适应智能突变法，原理是根据配电线路故障时，线路电流从运行电流突增到故障电流，线路停电时电流下降为零的特性。显然它只与故障时短路电流突变量有关、而与正常工作时线路电流的大小没有直接关系，是一种能适应负荷电流变化的故障检测系统。

（二）基于可变负荷法的小电流单相接地故障检测技术目前配网采用的是中性点不直接接地系统，这类系统发生单相接地故障时，因故障电流较小，故障特征复杂，因而故障点的查找非常困难[5]。

可变负荷法检测单相接地故障的原理就是按照小电流接地系统单相接地故障的特点，通过检测故障线路上瞬时产生的特征负荷电流突变信号来实现故障选线和故障点定位的。首先判断出故障相，然后对故障相瞬时接入阻性负载，按照设定时序改变线路负荷电流变化，安装在线路上的故障检测装置检测流过本线路负荷变化特征信号，若满足设定的变化规律则故障检测装置给出报警，从而指示出故障位置。

可变负荷柜在永久性接地故障发生时，在变电站短时投入阻性接地负载，在变电站和现场接地点之间产生负荷变化特征电流信号（频率为50Hz），不但可以产生可供检测的信号电流，而且有利于消除谐振过电压。

四、系统构成

在通信传输方面，二遥故障指示器采用433M无线通信实现与二遥数据转发站接通，实现数据实时上传，转发站采用GPRS公网通信方案与配网自动化主站系统实现互联互通。在系统建设方面，配网故障定位系统由主站层、通信层和终端层三个部分组成，终端层作为系统最底层，提供线路运行状态数据，是整个系统的重要组成部分，通信层实时传输数据，主站层负责信息处置与决策。

五、故障指示系统带来的效益

余姚市供电有限公司在配网故障定位系统上线后取得了很好的经济效益与社会效益。故障停电时间从原先发生故障时传统方法排除故障所需的三小时以上缩短到至今的一小时左右。

以某条10kV线路为例，这条线路公变负荷为10400kVA、专变负荷4585KVA。事故停电损失32520kWh为例。在每年的台风雷雨季节，以每年接地次数6次计算，按照发现故障点最短的时间3小时计算，每年电量损失在（10400+4585）*3*6/1000=26.973万千瓦时左右。

通过配网故障定位系统把故障排除时间节约到半个小时到一个小时左右，这样每条配电线路发生故障时电量损失在（10400+4585）*1*6/1000=8.991万千瓦时左右，减少损失电能损失17.982万千瓦时。

六、结束语

余姚电网自配网故障定位系统上线后，极大的减少了工作人员查找故障的时间。一旦线路发生短路或接地故障，巡线人员可借助指示器上的红色报警显示迅速确定故障点所在的分支区段及故障点。及时发现并排除线路故障，极大的缩短故障停电时间，提高电网供电能力。

参考文献

[1]季涛，孙同景，薛永端，等.配电网故障定位技术现状与展望[J].继电器，2005，33(24):32-37.

[2]张彩友.单相接地故障指示器技术现状分析[J].电网技术.2007.31(S2)；280-283.

[3]刘树德，郑琐，杨凤民.基于GIS的故障指示器实现线路快速故障定位[J].供用电，2006，23(6):33-35.

[4]李盼，负保记，樊晓明.矿井10kV电网单相接地故障定位的研究[J].工矿自动化，2012，38(12):41-45.

[5]郭谋发，配电网自动化技术[M]，机械工业出版社，2012.

[6]朱英伟，何云良，徐文等金华地区配电自动化系统一期工程实施方案电力系统自动化，2002，26(9):75一51.