10?kV配电线路状态在线监测技术

詹磊　胡凡君

摘 要：运行稳定的配电线路对于保证电网的安全性具有重要意义，而在线监测技术可以为配电线路的稳定运行提供必要的技术保障。目前，10 kV配电线路的在线监测技术系统主要包括一遥架空的故障定位系统和二遥电缆的在线监测系统，通过两种系统的配合运转，确保在线检测功能的实现。在10 kV配电线路的在线监测技术系统中，引入了信号源注入法、自适应法、两点测温法等较为先进的监测原理，使得配网运行的可靠性大大提高。

关键词：10 kV配电线路状态 在线监测 两点测温技术 技术创新

中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0073-02

目前，在电力用户和变电站之间，主要依靠10 kV的配电线路作为连接，运行稳定的配电线路对于保证电网的安全性具有重要意义。而在线监测技术可以为配电线路良好的性能提供必要的技术保障。该文将结合我国丽江城区10 kV配电线路自动化系统建设情况，对在线监测技术系统的工作原理和检测方法进行分析，对在线监测技术系统的创新机制进行探讨，希望为电力系统的稳定运行提供借鉴。

1 工程概述

丽江城区的配网项目的在线监测系统，主要包括两个方面，分别是一遥架空故障定位系统和二遥电缆在线监测系统。通过对两种系统的有效结合，从而实现配网项目中对10 kV配电线路的在线监测，对线路运行中出现的相间短路、单相接地进行精确定位，对负荷实时采集以及形成良好的线路温度预警机制。丽江城区由于建设的年代比较久远，整体配网设施相对来说基础不够牢固，经常出现电力线路故障，在出现故障后，由于技术相对落后导致故障的查找和线路恢复供电开展缓慢，从而严重影响了企业和居民的生产生活质量。针对这一情况，当地电力部门决定采用在线监测技术对城区配网进行简易型配网的自动化监测。该方案的应用技术基础主要包括GSM的通信体技术、故障指示器技术等。通过这些技术的运用从而对相间短路与接地故障进行准确地定位，对配网中线路的温度和负荷进行在线监测。当故障发生的时候，故障定位系统发挥作用，通过GSM通信传输到配网的主系统中，主系统在接收相关信息后，根据配网项目线路图对故障发生地点进行精确定位。然后，主站系统将故障信息通过短信方式发送给线路运维人员。维修人员在接到相关消息后，迅速赶到故障地点，排除故障，保证电力系统的正常运行，同时主站系统具备界面推图功能，将故障线路推送至界面首页；主站系统主界面实时显示线路负荷、温度等遥测信息。

2 在线监测技术系统概述

10 kV配电线路的在线监测技术系统主要由两部分组成，分别是一遥架空的故障定位系统和二遥电缆的在线监测系统。通过两个系统的有机结合，确保在线监测技术的准确性和及时性。

2.1 一遥架空故障定位系统概述及工作机理

目前，一遥架空的故障定位系统在国家电网、南方电网的10 kV配网线路应用比较广泛，其技术基础为故障指示器技术。当故障发生的时候，系统迅速地对故障点进行定位，从而减少技术人员对故障的排查时间，减少处理故障的时间。架空一遥故障定位系统包括故障指示器、配套通信终端、主站系统以及辅助检测接地故障的信号源装置。相对来说，架空一遥故障定位系统经济成本较低，安装简单，可带电安装、不需改造一次设备，基本免维护，具有很强的适应性和兼容性。

架空一遥故障定位系统故障原理：当发生故障的时候，故障信息会传递到通信终端，通信终端在接到故障信息后，通过GSM传递信息给主站系统。主站系统对接收到的信息进行分析，采用的分析方法为拓扑计算法，通过和城市实时地理信息系统配合，经过计算得出故障的具体信息，包括故障产生的地点，故障报警的温度和电路负荷状况等。系统将这些信息编辑成短信的形式发送到维修管理人员的手机，维修管理在接到信息后及时快速地对故障进行处理，从而保证电力系统的良好运转[2]。

2.2 二遥电缆在线监测系统概述及工作原理

故障指示器为二遥电缆在线监测系统的基础。故障指示器安装于环网柜等进出线路中，当发生故障的时候，采用光纤技术实现较短距离的信息传递。配套通信终端通过GPRS通信方式将故障信息发送至主站系统，定位故障信息，同时和SCADA/GIS平台进行连接，从而实现自动定位故障的功能。

二遥电缆在线监测系统相对于一遥架空故障定位系统来说，应用的技术更复杂，监测的对象主要是电缆系统。二遥电缆在线监测系统具体应用的技术包括：故障检查技术、温度感应测试技术、GPRS通信技术以及计算机技术等。通过二遥电缆在线监测系统可以有效对负荷电流的情况和电缆温度的高低进行监测，同时还可以对电缆系统中的开关、接地刀闸等进行相关检测。电缆二遥在线监测系统中故障指示器主要分为两类，分别对短路情况和接地情况进行故障指示。电缆线路发生相间短路或单相接地故障时，故障指示器动作，同时将故障信息借助配套通信终端，经过光纤的传输至主站系统。后台系统进行拓扑计算，计算后同样将所有二遥信息以短信的方式传递给维护人员。

3 在线监测技术系统的检测方法

3.1 接地故障检测分析

按照主动性来分，单相接地故障检测的方法可以分为主动检测方法和被动检测方法。其中被动检测方法包括5次谐波法、电容电流检测法以及首半波检测法，被动检测法通过对故障发生前后相关参数进行比较来传递故障信息。主动检测法则主要指的是信号注入法。在丽江城区配网项目中采用该方法。当发生接地故障时，安装在变电站母线或某条出现的信号源会向故障线路故障相中主动注入一个特殊电流编码信号，通过母线线路电流信号在配电线路中流过，当流经故障指示器的时候，故障指示器翻拍动作，从而实现了接地故障的检测。主动检测法和被动检测法相比，检测的结果更加准确[3]。这是因为在采用被动检测法的配电线路中，当接地故障发生的时候，接地故障电流一般比较小，并且在电流传输过程中容易被电磁感干扰，从而导致信号失真，在一定程度上不能保证故障信号的可靠性。同时，被动检测方式中，通常要针对单相接地故障在故障指示器中设置动作定值。如果故障指示器动作值大于定值，就认为是单项接地故障，如果不大于则认为是别的原因引发的故障。在设定动作定值的时候，技术人员要充分考虑配电线路的实际情况，考虑主系统的拓扑结构计算法以及运行方式的变化，通过综合考虑设定单项接地的动作定值。

3.2 短路故障检测分析

公式（1）中，△IF为电流产生变化的数值，Inset为内部缺省值。在实际工作中，由于短路故障指示器的型号不同，使用的外部环境也不同，会有一定的差异。△T为短路故障从产生到结束的时间，T1、T2表示的同样为内部缺省值，和配电线路的自动保护以及开关等功能关系较大，具体来说，T1为故障发生后，被清除的最短时间，T2为故障发生后，被清除所用最大的时间。IH和UH分别为发生故障后电流和电压的具体数值。根据公式可知，如果发生短路故障的时候，在配电线路上会产生一个正的突变，突变值和设定值相比较大，同时在接下来较短的时间内配电线路中的电压和电流值变为0，此时可以判定线路中所发生的故障为短路故障，产生的电流为故障电流。故障电流只与短路时电流的分量关系较大，线路正常时产生的电流和其没有直接关系。通过这种方法进行的短路故障检测，可以有效提高判断的准确率，减少误判的发生。

3.3 温度监测分析

在丽江配网项目中，当发生故障时，为了能更准确地测量配电线路的温度，采用了两点测温法。和传统方法不同，两点测温法通过两个温度传感器来进行温度检测，一个温度传感器主要检测电缆头的螺栓的温度，另一个则主要检测热缩管的温度情况[4]。在电路的运行过程中，当负荷电流增加的时候，电缆接头的温度也会产生对应地变化，将电缆接头的温度和热缩管的温度进行比较，如果温度差超过预定的范围，则可以判断出线路中的温度发生了异常变化，从而实现温度报警。

4 10 kV配电线路在线监测技术创新机制

10 kV配电线路在线监测技术系统和传统的配电线路检测系统相比，具有一定的技术创新，这一点在丽江城区配电项目中就有所体现。首先，在接地故障检测方面，采用了信号源注入法，这种方法属于主动检测法，是一种较先进的检测方法，检测的准确率大大提高。其次，在判断短路故障的时候，主要采用自适应法，这种方法可以满足10 kV配电线路的使用要求，减少故障误判情况的发生。最后，两点测温法可以有效判断温度变化的异常情况，更利于温度报警。

5 结语

10 kV配电线路在线监测技术对于电力系统的正常运行具有重要意义。目前，10 kV配电线路的在线监测技术系统主要包括一遥架空的故障定位系统和二遥电缆的在线监测系统，通过两种系统的配合运转，确保在线检测功能的实现。其中，单相接地检测，采用信号源注入法；短路接地检测，采用自适应法；温度监测，采用两点测温法，消除电缆线路存在的安全隐患。该系统在丽江城区配网线路中投入使用，大大提高了供电可靠性，也为今后丽江配网自动化的建设提供可行的技术保障，拓宽了建设思路。

参考文献

[1] 朱增锋.10 kV配电线路状态检测与检修技术探讨[J].科技创业家，2012（12）：23-24，26.

[2] 杨达伟.10 kV配电线路检修及危险点预控分析[J].机电信息，2013（33）：143，145.

[3] 郭建文.10 kV配电网存在的问题及线路安全运行的管理方法[J].中国电业：技术版，2013（1）：67-69.

[4] 王少军.论10 kV配电线路检修及危险点预控[J].通讯世界，2014（8）：33-34.