浅谈配电网快速故障查找定位系统

国网安徽省电力公司太湖县供电公司　王文进

浅谈配电网快速故障查找定位系统

国网安徽省电力公司太湖县供电公司王文进

随着电网建设规模逐年扩大，电力线路密度也随之增加，配电系统分支线多而复杂，因此查找相间短路故障及单相接地故障非常困难，费时又费力。针对此问题，本文提出一种故障自动定位系统技术，主要用于配电系统各种故障点的检测和定位，可实现电缆线路及架空线路故障点的快速定位，方便维修人员查找故障点，及时维修，降低维修人员劳动强度，同时，减少车辆的使用，减少对环境的污染。

相间短路；单相接地故障；自动定位

配电线路传输距离远，支线多、大部分是架空线和电缆线，环境和气候条件恶劣，外破、设备故障和雷电等自然灾害常常造成故障率较高。一旦出现故障停电，首先给人民群众生活带来不便，干扰了企业的正常生产经营；其次给供电公司造成较大损失；再者一条线路距离较长，分支又多，呈网状结构，查找故障，非常困难，浪费了大量的人力，物力。

1.故障查找定位系统概述

快速智能架空线路故障检测与定位系统主要用于中高压输配电线路上，可测电压等级在6KV～66KV，可检测相间短路和接地故障，并指示出来，可以还可以实时监测线路的正常运行情况和故障发生过程，比如报告线路的停电与加电过程（可选）。该系统可以帮助电力运行人员实时了解线路上各监测点的电流、电压的突变状况，在线路出现短路、接地等故障和线路运行状态（停电、加电），将信息发送到后台智能故障定位系统中去，后台智能故障定位系统分析完其所收集来的信息后，将分析结果在GIS图上显示，并且以短信的方式，发送给电力线路维护管理人员、调度人员、管理人员的手机，各个不同角色的人员根据自己在电力生产中的不同定位开展故障排查工作。供电所的检修工会在第一时间到达发生故障的现场，迅速进行故障排除工作。

调度人员可以依据此报告进行远程操作以隔离故障和转移供电，通知电力运行人员迅速赶赴现场进行处理。

我们所设计的智能故障定位软件不同于市面上的只是标注故障信息发送点的位置的软件。我们的软件真正保护了信息容错，故障树的生成等核心技术，减少了误报，多报的现象，提高了用户体验。

2.故障查找定位系统功能

终端功能：

架空型故障检测传感器能检测：架空裸线、架空绝缘线的停电（电压负荷低）、短路故障和单相接地故障，并以翻牌的方式在安装位置可以显示。

主站功能：

故障采集功能：

实时监听智能故障诊断装置的上报报文，对接收到的故障报文进行解析，获取故障数据。

实时故障点分析功能：线路发生接地故障；线路发生短路故障；

等等几十种分析提示信息，极大地降低了电网维护管理人员的工作量和劳动强度。

故障定位功能：

基于配电拓扑关系，综合各智能故障诊断装置的故障数据和变电站出线开关、配电开关的状态信息，实现故障点的智能定位。

故障历史信息分析功能：

针对故障历史记录进行各种分析，比如按线路、供电区、行业等进行统计。

设备管理功能：

实现智能故障诊断装置的管理，包括设备台帐、安装地点、手机号码等内容的录入、查询、浏览等功能。

变压器防盗功能：

通过推算正常线路上的停电异常，可以提供变压器防盗预警功能。

3.故障查找定位系统故障查找

3.1永久性相间短路故障检测判据

线路发生相间永久性短路时，相当于两个电源直接短接，变电站和故障点连接的回路上会流过很大的电流，同时变电所的继电保护装置会按照速断、过流定值启动保护，使得线路跳闸断电。

永久性相间短路故障采用自适应负荷电流的过流突变判据时，应有4个条件：

（1）线路正常运行（有电流，或有电压）超过30秒钟；

（2）线路中出现100A以上的突变电流，或者超过设定的短路故障检测参数（标准的速断、过流定值）；

（3）大电流持续时间不超过10秒钟，即0.02s≤△T≤10S，△T为电流突变时间；

（4）10秒钟后线路处于停电（无流、无压、无电场）状态。以上四个条件同时满足，故障指示器判断该位置的线路后出现永久性或瞬时性短路故障。

3.2单相接地故障检测判据

线路发生单相接地时，根据不同的接地条件（例如金属性接地、高阻接地等），会出现多种复杂的暂态现象，包括出现线路对地的分布电容放电电流、接地线路对地电压下降、接地线路出现5次和7次等高次谐波增大，以及该线路零序电流增大等。

综合以上情况，架空线路的单相接地判据如下：

（1）线路正常运行（有电流，或有电压）超过30秒钟；

（2）线路中有突然增大的杂散电容放电电流，并超过设定的接地故障检测参数（接地电流增量定值）；

（3）接地线路电压降低，并超过设定的接地故障检测参数（线路对地电场下降比例、对地电场下降延时）；

（4）接地线路依然处于供电（有电流）状态；

（5）接地瞬间，电容电流首半波与电压首半波相比较，当电容电流首半波与电压首半波相相位相同时，可视为单相接地。

以上五个条件同时满足时，故障指示器判断该位置后面有单相接地故障。

3.2智能故障定位原理

在配电网架空线路或电缆线路上加装智能故障诊断装置，检测线路的故障状态，当线路有短路或接地故障发生时，智能故障诊断装置迅速将故障信号通过通信网络上传至故障定位主站系统。主站系统汇总各个故障诊断装置的故障信号，再结合变电站出线开关和配电开关的状态信息，自动纠错、校正后，通过故障定位策略找出故障位置及故障通路。

图1　线路示意图

故障定位系统在收集智能故障诊断装置动作信息和网络拓扑数据时，遵循两个基本原则：智能故障诊断装置动作信息的完整性原则和智能故障诊断装置动作信息和网络拓扑数据的一致性原则。

图2　翻牌显示接地故障原理图

图3　翻牌显示短路故障原理图

接地检测原理：采用接地瞬间的电容电流首半波与接地瞬间的电压首半波、比较其相位，当采样接地瞬间的电容电流突变且大于一定数值并且与接地瞬间的电压首半波相同，同时导线对地电压降低，则判断线路发生接地故障。如图2所示由2#线C相3、6、9指示器翻牌显示而12指示器仍未动作，即可判断出D点发生接地。

短路检测原理：利用线路出现短路故障时电流突变及线路故障停电作为故障点。如图3所示：由2#线B相2、5、8指示器和3#线C相3、6、9指示器翻红牌显示而11指示器和12指示器仍未翻牌，即可判断出D点发生短路故障。

4.结束语

为增强配电线路故障定位的准确性、快速性及自动化程度，建立了本文提及的新型配电网故障定位系统。随着配电网复杂性越来越高，对故障定位系统的智能化要求也会不断提高，应在运行实践中积极的开展研究活动，促进配电网故障定位系统技术水平的不断提高。

［1］范违豪，等.配电网故障定位于快速抢修研究［D］.上海：华南理工大学，2013.

［2］张宏波，袁钦成.故障指示器在智能电网中的应用［J］.能源技术经济，2011，23（01）：16-20.