故障自动定位系统在固原农村10kV配电网中的应用

2015-11-26靳小燕

中国科技信息 2015年22期

靳小燕

靳小燕

固原农村10kV配电网主要以架空线路为主，分布在山区，采用单辐射方式供电。由于农村人口居住分散，线路错综复杂，在恶劣天气时故障时有发生，故障查找费时费力，且效果不理想。为了快速准确地确定故障区域，减少故障停电检修时间，固原供电公司结合实际，引进了一套配电线路故障自动定位系统，试点效果良好，现已大范围推广应用。

固原农村配电网主要以10kV架空线路为主，分布在山区，采用单辐射方式供电。辖区内共有农村10kV配电线路138条，分支线路众多、分段开关数量有限。一二期农网改造时由于当时农村人口居住分散，负荷比较单一，观念保守，规划建设不到位，65%线路只在原走径上进行了简单低标准改造。在实际运行中，由于设备老化、外力破坏、风雨雷击等各种原因导致的线路故障时有发生，影响用户正常用电。当线路发生短路故障时，一般都是变电站出口断路器跳闸，即便采用分级保护配置，也仅能在主干线上分开有限的几段，分支线路大多数还采用跌落熔断器，找到具体的故障点往往耗时耗力，特别受农村地区山大沟深地形和用户分散居住影响，10kV线路严重超半径，有的竟达30公里之长，分支线路错综复杂，往往也是故障多发线路，尤其是当故障发生在庄稼生长期或大风、雷雨、大雪等恶劣天气下，或者夜间时候故障巡视查找难度将不断加大，可以说是费时费力。这种落后的故障查找方式不可避免地导致线路长时间大面积停电，给企业和用户带来一定的经济损失。

对此，2008年固原供电公司曾在西吉县故障易发的城郊南山10kV 116线路、白崖变10kV线路上安装单一故障指示器试点，当线路发生故障或异常，需要供电所人员全体出动进行逐分支对指示器巡视查找，但多次出现指示器误动、拒动或指示模糊不清等原因延误了故障点查找，未能有效发挥其作用而未被推广使用。

近年来随着国家西部扶持政策倾斜，农村经济发展加快，绿色产业带兴起，畜牧养殖业、加工业进驻农村地区，用电负荷剧增，原有线路供电能力受限，大多数线路出现“卡脖子”情况。线路故障的频率不断升高，这与用户对供电可靠性的高要求格格不入，如何缩短抢修时间、缩小故障停电范围，尤其是尽可能缩短抢修时间中最不可控的故障查找时间成为配电网抢修人员的一道难题。固原供电公司一直致力于线路故障查找方面的研究，2011年与北京科锐配电自动化股份有限公司合作，结合固原实际，引进优化了一套配电线路故障自动定位查找系统。

故障定位系统工作原理

故障自动定位系统是基于故障指示器技术、GSM通信技术和GIS（地理信息系统）技术的一套自动高效的故障点检测及定位系统，总体由主站（后台）、信号源、故障指示器、通讯终端等装置组成。采用无线通信技术，实现指示器、终端和主站间的通讯联络，能准确检测发生短路和接地故障区段，并监测线路的运行情况。当故障指示器检测到短路故障电流或特定信号电流流过，给出红色翻牌显示并带有发光指示，同时发出一无线编码信息。系统可以对现场故障信息进行收集、解析、拓扑、告警，在地理信息系统图上显示，并以短信形式向运行人员发送故障位置及时间，从而实现故障区域的自动定位。

故障定位系统安装方法

图1 系统组成示意图

对于10kV架空线路，通讯终端一般安装在10kV线路的分段或分支处，故障指示器则安装在线路分支处的分支线上。一个通讯终端配套2组故障指示器（即一个通讯终端可以接收2个分支共计6个故障指示器发送过来的动作信息），信号源装置安装在变电站中性点、母线或者10kV出线上，主站（后台）一般安装在县公司配网管理部门。通讯终端与故障指示器间的距离一般不超过10M，无线或光电发射功能故障指示器的通信距离控制在20～30M，通讯终端采用太阳能电池板供电。

故障定位系统试点应用

2011年6月，固原供电公司根据配电网故障自动定位系统技术方案，首次结合泾源县农网改造升级工程基本示范县建设项目，在110kV泾源变的5条10kV配电线路上安装故障自动定位系统进行试点，投资28万元，安装信号源1个，通信终端30个，配套故障指示器180个，主站（后台系统）1个，并开通短信告知功能。2011年后半年110kV泾源变5条10kV线路共发生故障13次，故障自动定位系统准确定位13次，定位成功率100%。

2012年2月，我们又针对西吉县配电网故障次数较高现状，特地选取大档距且严重超半径的35kV白崖变3 条10kV线路投资37万元，安装信号源1个，通信终端60个，配套故障指示器360个，主站（后台系统）1个，并开通短信告知功能。2012年35kV白崖变3条10kV线路共发生故障21次，故障指示器准确定位21次，定位成功率100%。

经过两年多试点运行，该系统均能及时准确地显示线路故障区段，极大地减少了停电时间，提高了供电可靠性。从试点线路的实际故障来看，与传统的沿线查找故障相比，应用故障自动定位系统节省了60%以上的时间，减轻了供电所巡视人员的劳动强度，提高了工作效率。

试点成功后，固原供电公司从2013年开始利用三年时间分期安排固原四县一区农村10kV配电线路故障定位系统推广安装工程。目前，固原供电公司完成了80条农村10kV配电线路故障自动定位系统安装，覆盖了58%供电区域。

更为重要的是，该系统不需要改造一次设备、安装简单，运行可靠，定位迅速准确。

结论

固原农村10kV配电网安装故障自动定位系统后，当配网线路发生故障时，该系统能够迅速判断故障区域，减少停电面积，缩短了停电时间，减轻了故障巡视人员的工作强度，加快了故障隔离、处理和恢复供电速度，提高了供电可靠性。但由于所定位的故障区域分段断路器之间，距离较远，寻找故障点仍较困难，特殊天气情况下到达现场进行操作比较耗费时间。下阶段我们将充分结合光纤终端实时采集技术，对该系统实施“三遥”功能升级，即在故障定位基础上，实现故障快速隔离、实时监测，为配电网更高一级的控制和管理奠定基础。