基于配网自动化系统的故障定位技术研究

基于配网自动化系统的故障定位技术研究

摘要：基于配网自动化系统实现的故障定位功能可以对配网故障进行自动检测

和定位，是提升配网运行质量、减轻运维负担的关键途径。本文首先对配网自动

化系统的功能原理进行简单介绍，进而探讨配网自动化系统故障定位的核心技术，包括故障信号检测、通信技术、定位与指示等，在此基础上，提出几点应用建议。

关键词：配网自动化系统；故障检测、故障定位

0 前言

提供高质量的供电服务是当下电力用户对供电企业提出的基本要求，但是在

配网运行过程中，故障问题难以杜绝。因此，需要在配网运行维护中，采取先进

的技术手段，及时发现故障，快速、准确的进行故障定位和处理，恢复配网的正

常运行，从而为电力用户提供满意服务。在此目标下，基于配网自动化系统的故

障定位技术已经在配网运行中得到了广泛应用。

1 配网自动化系统的功能原理

电力配网直接与用户端设备相连，是整个电力系统中的重要组分，直接影响

着电力用户的用电安全性。这对配网运行质量提出了更高要求，为提升配网运行

维护工作效率，确保配网处于良好的运行状态，国内供电企业已经全面引进配网

自动化系统，在先进的电子技术、通信技术等的支持下，自动完成配网运行状态

检测工作。配网自动化系统中的故障定位功能主要依靠GIS系统、通信系统、指

示器等功能模块实现。发现配网故障后，可将故障信号反馈给控制中心，提示工

作人员及时进行检修，从而快速恢复配网正常运行。其主站系统组成结构如图1

所示。

图1 配网自动化系统的主站系统组成结构

2 配网自动化系统故障定位的核心技术

2.1 故障信号检测

配网自动化系统的故障信号检测技术可分为两类，即主动检测技术和被动检

测技术。要实现馈线自动化，提升配网供电可靠性，需要将重合器故障处理模式、主站监控模式、系统保护模式等配合使用。其中，采用主动检测技术对配网系统

故障进行检测，可以使故障检测准确率得到明显提升。主动式故障检测技术即主

动信号注入法，比如出现单相接地故障时，信号源通过主动向母线注入一个用于

故障检测的特殊信号，该信号在经过接地点与信号源构成的回路时，指示器可以

捕捉到特殊信号，然后指示接地故障。可用这种方法实现对单相接地故障的选线

和定位，突破传统检测方法的局限性。

2.2 通信技术

目前配网自动化系统的通信功能主要基于移动网络通信技术实现。日益成熟

的移动通信技术完全可以满足配网自动化系统的通信功能需求，而且其组网成本低、维护方便，可以减轻配网运行维护工作量。通信终端受到故障指示器信息后，可经过地址编码、时序控制，发送到中心站，在中心站完成故障定位后，再以短

消息等方式发送到运维人员的移动终端，下达故障检修任务。

2.3 定位与指示

配网自动化系统的定位和指示功能，主要依靠GIS技术和故障指示器技术实

现。其中，各组指示器负责对单相接地、相间短路等故障进行检测，然后按照上

述通信方式将贵族航信号传输到控制中心站，利用GIS定位软件实现故障定位，

并显示在GIS地理图上，为运维人员提供具体指示，节省故障排除时间。配电线

路故障定位系统结构图见图2所示，配网故障指示器安装实物图见图3所示。

图3 配网故障指示器安装实物图

3 配网自动化系统故障定位技术在配网运行中的应用

3.1 架空线故障自动定位技术的应用

配网自动化系统故障定位技术在实际配网运行中应用十分广泛，目前配网架

构可分为架空线、电缆线路和混合线路几种方式。在故障自动定位技术的应用过

程中，需要根据其网架连接特点，合理设定技术方案，从而满足实际应用需求。

首先从架空线的故障自动定位技术应用情况来看，在架空线出现故障时，安装在

分支线路上的故障指示器会被触发，显示故障信号，然后通过无线编码信号传输

方式，连接架空通信终端，通信距离为3~10m。一般情况下，通信终端安装在架

空线的线路分支点处，可接收2个分支、6个指示器传来的编码信息。然后经过

地址编码与时序控制，通过无线移动通信方式，发送给中心站。通信终端则集中

安装在铁箱内，采取太阳能和蓄电池供电方式，在充满电后，可持续工作20天

左右。

3.2 电缆线路故障自动定位技术的应用

电缆线路的故障自动定位技术部署方案与架空线系统不同，在发生线路故障后，安装在故障分支线路的对应指示器会被触发，同时电缆故障指示器与零序CT

经塑料光纤连接面板型故障指示器，采用I/O信号和通信终端相连，完成故障信

号的传输工作。电缆线路的通信终端可安装在开闭所、分支箱、环网柜和配电房内，一般包含13路遥信输入端口。1路遥信输入端口对应着1个接地故障检测零

序CT，或对应3个短路故障指示器。因此在进行系统布设时，也要按照三个指示

器或1个零序CT的情况进行配置和计算，最多可接收到6条线路故障编码信息，此时仅有1路遥信剩余。其故障信号传输过程也相对复杂，先由故障指示器或零

序CT，通过短距离纤维将动作信号传输到光电转换器、面板显示器，由光电转换

器转换成I/O信号后，从通信终端的I/O接口输入。电缆线路的通信终端同样安

装在铁箱内，直接由市电供电，如果市电失电，可由储能电容进行短时供电，以

保证系统的正常工作。

3.3 实际故障定位及排除案例分析

配网故障大体是可分为暂时故障、永久性故障两大类，当配网自动化系统捕

捉到故障信号后，会对其类型及发生位置等进行判断，并通过与计算机技术的配

合使用，自动完成故障分析工作，提供具体的解决方案，为运行维护工作人员提

供参考。下面结合广东某供电局的配网运行情况，探讨故障自动定位技术在配网

运行维护中的实际运用。

案例1：在该供电局下属的农村架空线路中，经常发生接地故障，而且发生

地点通常位于田地，增加了故障排查难度。在农村变电站安装故障自动定位系统时，根据线路实际架设情况，选择上述的架空线故障自动系统，将故障指示器悬

挂在各支线上，并在杆塔处安装通信终端。采用信号注入法，实现对故障的检测

和定位，将故障信号传输到中心站后，在主站界面上显示，并以短信方式通知巡

线人员。在2017年11月期间，该配电线路12号东分4-6杆处因外力破坏，出现相间短路故障。自动定位系统第一时间将故障指示器动作信息准确传输到控制中心，在GIS图上显示。然后由控制中心下达检修任务，指派运行人员前往处理，