10kV配电网故障快速定位系统的应用研究

陈建良（广东电网有限责任公司江门台山供电局，广东 台山 529200）



10kV配电网故障快速定位系统的应用研究

陈建良
（广东电网有限责任公司江门台山供电局，广东 台山 529200）

摘 要：传统的配网故障定位与诊断主要采用逐段逐层查找模式，延长了故障定位时间，影响了系统的安全用电。创建故障快速定位系统，发挥该系统的智能化故障定位作用对于10kV配网系统具有十分积极的意义。本文分析了10kV配网故障快速定位系统的构造与应用原理。

关键词：10kV配网；故障定位系统；应用

1 系统概况

某地区10kV配电网最初采用传统的故障检修方式，也就是逐段、逐线尝试性送电来逐步定位故障区域。此类检修方法不仅会影响故障定位与检修工作效率，也可能对配网线路、电气设备的安全运行带来不良影响，如果引入故障指示设备，能够对配网线路故障进行逐段、逐层定位，然而，其中依然少不了人工检查与辅助，也带来了故障定位困难。

对此，需要创建一个故障快速定位系统，依靠高集成的配网终端来发挥对配网故障的定位、判断、分离等目的，达到对配网故障的自动化、智能化检测，此方案必然会成为配网故障定位检修的一大发展趋势。

10kV配网故障快速定位系统是一个基于现代化智能技术、通信技术为一体的故障定位系统。其故障定位的大体原理为：故障指示器负责收集来自于故障系统的信息，在通信系统的支持下，将该故障信息传输至主站系统，利用主站系统的自动化定位功能，来及时定位故障，并发出警示信息，此系统有着其天然的优势特点，体现在：成本低、运用方面、便于操作、行为精准、使用高效、安全等。

2 10kV配网线路特征分析

10kV配网属于低压配网线路，拥有自身的特征，对应的故障定位系统也要根据其特征进行设计，10kV配网系统特征如下：

（1）线路较多、分支线路复杂。10kV配网线路数量较多、分布广泛，单个分支线路中又包含多个次分支，最多达到几十代的分支，这样其中的信号就显得不再敏锐，从而为故障定位带来困难。

（2）杆塔的不良影响。如果杆塔采用石灰杆，就会影响故障的高效定位与检测，因为当接地故障出现后，其电阻值可能飞速上升，达到上千欧，故障信号无法被有效定位与监测。

（3）线路长度较长。配网线路长度过长，会导致对地电容的上升，从而对注入交流信号产生分流作用，导致故障信息逐渐变弱，无法对故障进行高效查找。

3 10kV配电网故障快速定位系统介绍

配网运转工作中常出现的故障为：短路故障与接地故障。以往通常选择逐个杆塔、线路进行定位排查，不仅浪费时间，也会增加排查成本。创建故障快速定位系统，积极利用现代化智能技术，达到高效智能定位的目标。从目前来看，在电力领域主要采用的故障定位法主要有：故障测距法、户外探测法、信号注入法，各类方法的适用范围见表1。配网故障定位系统的构成：数字故障指示器、主站系统、数据集中器。其中主站系统则又涵盖：服务器、工作站等。

4 10kV配电网故障快速定位系统研究应用

4.1 故障指示器

（1）工作原理

故障指示器针对不同的故障类型，有着不同的指示原理，具体体现在“相间故障，参照线路电流动态变化情况来指示该故障。

对于单相接地故障，信号源能够监测到接地相，并对应传递接地信号序列，对此故障指示器收到此信号，发出警示信息。

表1配网故障定位的技术和方法

图1故障定位原理图

（2）指示器终端设计

故障指示器发挥着配网故障检测、故障信号传输等作用。第一步对资源实施初始化处理，第二步监控线路运转情况并传输相关的数据信息。

4.2 通信子站的应用

通信子站主要发挥故障信息的传输作用，通常设置于配网系统分支线路的电线杆处，能够实现远距离的通信传输，能及时检测到故障信息，同远处的主站系统中继的功能。位于各个线路故障指示器发出故障信号时，通信子站将及时收到编码信息，对这些信息实施解码，再将其传输至主站系统。通信子站需要一个完备的电源系统提供电能，通常依赖于太阳能来供电发电。

4.3 故障监测终端的运用

在已有的故障指示设备、通信系统的支持下，创建一个故障监测终端，采用分布模块的设计理念，对系统进行模块化划分，其中包括：CPU核心模块、故障检测模块、通信模块、射频模块、输入与输出模块。在众多的模块中，CPU核心模块为主体，主要对数据信息进行处理、传输与转发。具体的工作原理为：从下方收集来自于射频模块的故障信号，将该信号转发至通信系统，在通信系统的支持下，将该故障信息进一步传输，使其抵达主站系统。

故障监测终端系统通常选择16位芯片，其体现出一定的功能优势：安全运行、能耗少、外设健全等。取能CT材质较高，当配网系统线路的电流超出常规范围时，取能CT将处于过饱和状态，从而维护终端系统的安全，防止过热现象。

为了有效防范线路忽然断电现象，可以打造出一个超级电容，具体方法为：将两个电容串联起来，这样就能延长系统失电运行的时间，在此时间段，系统可以发出故障警示信号，也为信号的传输赢得了时间。

在软件方面，根据该系统的整体构造、信息传输方向等，其软件系统主要由以下部分构成：A/D采样程序、无线通信程序、故障判定程序等，不同模块程序的实际编写通常是参照其实际功能进行的，也需要不断地调试。

4.4 主站系统的应用

主站系统则主要负责对故障点的定位、分析与处理。来自于通信系统的故障信息，在应用程序的处理下被传输到主站系统，主站系统有一个接线图界面，该界面能够清晰地显示出故障点的具体位置，所在的相，清晰地反馈出具体的故障信号，并及时启用报警系统，来对应发出声响，同时将该信号传输至运维人员随身携带的通信设备中，以此达到对故障定位的目标。

当配网系统发生故障时，故障点会释放出一些信号、信息，对应的故障指示器会有所感应，指示灯将变色或变亮，此时，这一故障信号会被传输到主站系统，从而定位故障。对应的原理如图1所示。

当2号线B相以及3号线C相指示器出现变光、变色等现象时，故障信号会经过通信子站逐渐传输至主站。而对应的其他指示器未做出任何反应，则不会传输故障信号。

主站收到故障信号后，会结合通信网的运行状态稍微缓冲一段时间，让各方信息统一集合，再凭借较强的拓扑判断力，就能够飞快地定位故障的位置。对此，主站将发出警示信号，同时将故障情况以详细的信息形式发送到维修人员的通信设备，其中包括：故障的具体位置、故障类别和时间点等，维修人员通过分析这些信息精准定位故障。

5 配网故障定位系统运用要注意的问题

故障定位系统的运用要切实结合所用地区的具体特点，例如：地理条件、地形状况、地貌特征和线路距离等。为了保护线路安全，防止出现线路过热现象，应该将自动断开装置配置于干线和支线连接的位置。

同时，也要注意把握好故障指示器的安装位置，可以在变电站出口位置，这样有利于准确判断故障的来源，或者将其设置于专用设备高压引线，也能从中断定出此故障与用电客户有无关联。如果将其设置于配网线路的分支位置或中间位置，则能够对此线路进行专门监测。

结语

10kV配网故障定位系统是基于现代通信技术、网络技术等为一体的智能化故障定位系统，能够实现对配网系统故障的实施监测，也能及时发出警报信号，是对传统故障定位模式的优化，提高了故障处理工作效率，从而控制了人力、物力等的投入，降低了故障查找成本，维护了配网系统的安全、高效运行，提高了配网运行效率，当故障问题发生时，能够以最快的速度定位并监测该故障，从而高效地解决故障问题。

参考文献

［1］周强辅，屈莉莉，李斌银，等.基于故障指示器的配电线路故障自动定位系统研发［J］.南方电网技术，2013，4（5）：21-23.

［2］季涛，孙同景，薛永端，徐丙垠，陈平.配电网故障定位技术现状与展望［J］.继电器，2013，35（7）：7-9.

中图分类号：TM73

文献标识码：A