自动化设备在10kV线路故障处理中的应用研究

周自毅

(广西电网有限责任公司防城港供电局，广西　防城港　538001 )



自动化设备在10kV线路故障处理中的应用研究

周自毅

(广西电网有限责任公司防城港供电局，广西防城港538001 )

10kV在配电网中属于中压配电网，在电能输送中起到关键作用，尤其是会影响居民的生活和工农业上的生产，严重影响了电网供电的可靠性，并给电力部门也带来一定的经济损失。因此通过分析10kV线路故障，提出采用故障指示器、馈线自动化设备，有效解决其配电网中的线路故障问题，使其快速复电，提高电网运行的可靠性。关键词：10kV配电网;故障指示器;馈线自动化;快速复电

1　引言

10kV配电网作为电力系统的重要组成部分，直接面向用户，在运行过程中会受到天气变化，外力破坏、绝缘击穿、导线落有外物等原因造成设备损坏，线路跳闸，最后大面积停电，严重影响电网供电的可靠性。

配电网故障多发，停电也会比较多，解决不够迅速的情况下，停电时间会很长，为广大用户带来不便，同时，供电企业也有相应的电量损失。

因此，如何快速找到故障点，快速隔离故障，快速恢复供电，减少因故障停电的时间，不仅是10kV配电网运行人员所关心的问题，也是供电企业做关注的一项主要课题。

本文结合实际典型案例，分析快速供电策略，着重分析了以故障指示器为依据的故障定位技术，以及基于智能开关的馈线自动化技术，并提出一些具体的改进意见和建议。

2　10kV配电网线路故障分析

本文通过广西电网港口局相关数据统计的故障类型分析有：45%的故障为低压单户故障；38%的故障为低压干线和支线故障；25%为中压线路设备故障。中压线路故障中，架空线路、电缆、柱上开关等为主要原因。

案例1，2014年9月27日，10kV城东线所接配变36台共13910kVA； 9月27日零11时55分石子岭公变低压B、C导线被车碰断，造成线路开关跳闸。经城区供电所对10kV城东线其余线路巡视检查，对故障进行抢修，于当天13时20分恢复线路供电。

案例2，10kV白龙线变电站线路开关编号110kV江山站山907开关跳闸时间2014年10月14日 12时零2分；经排查10kV白龙线接地。抢修班接地调通知后，组织值班人员进行故障巡视，发现10kV白龙线41号杆T接地的中国联通专变B相避雷器爆炸，故障隔离后，对10kV白龙线摇绝缘合格，申请试送10kV白龙线01柱开关， 14时59分报执行，送电正常。此次停电造成损失了47.61个户时数。

这些原因中，施工和安装不可靠、设备老化、外力、雷电台风等破坏。故障修复时间中中压故障修复时间最长，因为根据2014年港口局处理10kV线路故障的统计得出故障隔离和故障定位就占到到了全部修复时间的20%和18%，班组到位修复时间和故障报告时间所占全部修复时间的比例很小。

恢复10kV线路主要涉及信息系统，组织和人员配置，物流配送等方面，其中最主要的是故障准确定位没有监控，故障隔离时间缺乏统计，急修物资缺乏配送，班组工作人员的素质参差不齐，这些都影响到恢复供电。因此10kV配网线路中最大的难题就是缺乏自动化手段，信息系统的支持不够。

3　配网自动化技术在10kV线路故障抢修中的应用

随着信息技术的发展，在计算机技术的应用下，配网自动化技术融合通信技术和现代电力电子技术，针对配电网中出现的故障能够实现实时监测、保护及控制。在自动化设备广泛应用的基础上，能够很大提升供电企业供电的可靠性，有利于供电企业的经济效益。

目前，所在广西电网港口局线路发生故障时，基本都是班组急修人员赶到现场，然后沿线排查，找到故障点，由于配电网线路结构复杂，尤其是我局负责的地形复杂，要找到故障点需要大量人力、物力，同时时间也消耗了。因此要保证快速恢复供电，配电网故障自动定位是提高配电网的智能化的首要内容。本文研究基于故障指示器的故障自动定位技术，将故障指示器的动作情况利用先进的通信技术传送到调度中心，再加上智能分析识别，完成定位。这样，急修班组人员快速到达故障点，对故障进行处理，大大缩短复电时间。本文具体从故障指示器和馈线自动化两方面来进行分析。

3.1基于故障指示器的故障快速定位技术

故障指示器可以安装在架空线路上，电路电缆上，也有安装在箱式边、环网开关柜上的。故障指示器是构成指示故障电流通路的装置。大多数故障指示器不仅可以指示短路故障，随着技术的发展，故障指示器还可以同时检测单相基地故障和相间短路故障，可以在分支点和用户进线等位置安装短路故障指示器。当短路或接地故障发生后，就地安装的指示器通过检测故障指示电流显示所在的区域，从变电站一直到故障所在点，这区间故障指示器会翻牌或灯光闪烁。与此同时，故障指示器将其所采集的电流信号和故障信号数字化，通过光纤或无线，以标准通讯协议将信息传输给通讯终端，并最终将故障指示器采集到的信息传送给监控台或调度中心。然后以GPRS或CDMA的方式传送给管理人员和急修班组，提高故障处理的速度，节约故障点查找的时间，减少用户的停电时间，保证供电的可靠性。

目前，广东电网公司下的佛山局已在配网中使用了带通信功能的故障指示器，可以实现故障点的定位和实时监测配电网的运行状况。

如图1所示，安装于架空线路上的故障指示器动作后的监控运行图，图2是将故障指示器安装在电缆线路上的，故障动作后的监控运行图。

图1　安装在架空线路上的故障指示器，故障动作后的运行图

图2　电缆线路上安装故障指示器故障后动作运行图

3.2馈线自动化技术

传统的10kV馈线主要是采用的断路器是普通的柱上开关断路器，一般的常用的负荷开关，传统使用的断路器可以分断故障电流和负荷电流，负荷开关只能分断负荷电流。不管是断路器还是负荷开关，都不能自动切除故障。配置普通断路器和负荷开关，设备简单经济，隔离故障的成功率也高，但是也是一些不足：

首先，主干线和分支线上的不管是永久性或是瞬时性都会导致变电站出线开关挑战，而且非故障线路也会引起停电。其次隔离故障的馈线出线开关需要多次分闸，合闸，这样会形成对非故障区的多次停电，也会对系统有冲击。最后，每次故障，需要急修人员全线排查，而且还要逐段分支人工去分闸，合闸负荷开关，来查找故障点。断路器和开关工作状态不能实现实时监控。

目前馈线自动化技术主要是配置了馈线自动化开关，这些自动化开关主要由以下几类：

(1) 智能柱上断路器：根据馈线的实际效果，配置有自动化控制单元以及保护单元，通过切断短路电流、负荷电流和零序电流，还可以与带时限的过流保护相配合，对重合闸进行保护，主要安装于馈线的干线和支线上。

(2) 智能柱上负荷开关：在传统的负荷开关上配备了自动化控制单元，能够切断负荷电流、零序电流，也可以配置成电流型或电压型。此外，该设备还具有压延时合闸和无压延时分闸的功能，因此可以实现故障区域的自动隔离，一般也是安装于馈线的干线和支线上。

(3) 分支用户分界断路器：根据实际需求，通过整定保护定值，馈线出线断路器和干线上的自动化断路器相配合，来实现对用户侧相间短路和单相接地故障的自动切除，能够有效避免上一级的设备和线路跳闸，减少停电区域。

(4) 馈线自动化智能控制器：该控制器主要链接断路器、重合闸、负荷开关，然后设置控制参数，采用多种通信方式完成通信。该控制器可以配置多种保护功能，跟柱上断路器配置一样，可以配置带时限的过电流和速断保护、零序保护等。

根据实际路线要实现的功能不同，合理地选择相应的自动化开关，可以实现对10kV馈线的动态实时监测与控制，同时分析采用故障分段隔离技术，使得设备和变电站之间的保护相互配合，降低变电站出线开关跳闸，减少负荷开关动作次数，有效找到故障点等目的。

小电阻接地系统分支线分界断路器用户负荷侧发生永久故障的案例如图3和图4所示。图中方框表示断路器，圆圈表示负荷开关，黑色的填充表示开关闭合，白色没有填充表示开关分闸。

如图4所示，分支线分界断路器ZB1与分支线用户分界负荷开关发生永久性故障，具有带时限保护

和重合闸功能的分界断路器ZB1首先跳闸，然后分支开关YSW1、YSW2在失压后也迅速跳闸。由于是永久性故障，分界智能断路器ZB1再次跳闸后同时闭锁合闸，从而顺利将故障点成功隔离，工作流程图图4所示。

图3　小电阻接地系统中分支线断路器ZB1与用户

图4　小电阻接地系统中分支线断路器ZB1跳闸并闭合锁合

智能分支负荷开关YSW1、YSW2通过配网通讯到调度室，并将信息发送到抢修班组，这样抢修人员可以在较小的区域内，较短的时间内精准开展故障排查检修，为快速复电提供很好的保障。

4　效果与分析

表1　馈线自动化技术中自动化开关动作情况统计

表1是佛山供电局2012年全年数据的统计，从表中可以看出馈线自动化开关全年累计动作723次，隔离永久性故障123次，减少了变电站的出线跳闸率，共计423次。可以得出利用配电网自动化设备，对10kV配电网的快速隔离，减少停电范围，起到了很好的作用。另外利用自动化设备的通信功能，能够帮助急修班组快速找到故障点，极大地提高了处理故障点的效率，为快速恢复供电提供有力保障。因此，自动化设备在10kV线路及其处理故障中具有重要的作用，提高10kV配电网自动化水平刻不容缓。

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Research on Application of the Automatic Equipment in 10kV Line Fault Treatment

ZHOUZi-yi

(Fangcheng Gang Power Supply Bureau of Guangxi Grid Co.,Ltd.,Fangcheng Gang 538001,China)

10kV distribution network is a medium voltage network,which plays an important part in electric energy transimission.It can affect power sapply in the network reliability.By analysis of 10kV line fault,put forward adopting fault indicator and feeder automation equipment.efficiently solve fault prololems of its distribution network lines,making its quick reseting electricity and inerease the electric network running reliability.

10kV distribution network;fault indicator;feeder automation equipment quick reset electricity

1004-289X(2016)02-0097-03

TM72

B

2016-01-29

周自毅(1986-)，男，湖南江永人，研究方向：配电线路故障分析。