浅析线路故障监测定位系统在线路运行中的应用

2018-12-21何彬

机电信息 2018年36期

何彬

（贵州电网有限责任公司毕节供电局，贵州毕节551700）

0 引言

随着经济社会的发展，电能的使用越来越多，对供电的安全可靠和电能质量提出了更高的要求。输电线路一般较长，南方地区夏季雨水较多，电网易受雷雨天气影响而发生故障。线路故障监测定位系统能够实现精准标记故障源，指导快速做出决策，但其在实际生产生活中应用效果到底如何，有待深入研究。

1 系统概述

线路故障监测定位系统由远方单元、不对称电流源和监控中心构成，可采用SMS、GPRS、光纤、微波等多种通信方式。远方单元由故障指示器和通信终端组成，监控中心由路由器、通信交换机、服务器和客户端等多种设备组成。

架空线路的短路故障检测判据（同时满足）如下：

（1）It≥所设定的启动值（It为突变电流值，根据线路的实际情况设定）；

（2）I=0 A（I为线路故障后电流值）；

（3）0.02 s≤ΔT≤3 s（ΔT为电流突变时间）。

远方单元中的故障指示器具备完善的防误动设计，能识别线路常规运行参数变化，自动规避负荷波动、变压器空载合闸、变压器突合负荷涌流、人工投切大负荷、线路重合闸等情况下的误动作。

目前配网大部分中性点接地方式是小电流接地，这类系统发生单相接地故障时，因故障电流较小，故障特征复杂（尤其是架空线路），使得故障点的查找较困难。针对以上问题，采用更为先进的信号注入法可以准确地判定接地故障。如图1所示，安装在线路上的信号源主动向母线注入一个特殊的编码信号，该特殊信号在接地点和信号源之间的线路上构成回路，故障指示器检测到这个特殊信号后翻转指示接地故障，从原理上克服了常规故障指示准确度低的缺陷，有效地提高了单相接地故障定位的准确性。

图1 故障定位系统线路拓扑结构

（1）L5和L6之间的主干线上发生故障，L1、L2、L3、L4、L5均会检测到故障电流并发送故障信息给主站；

（2）主站应用软件结合线路拓扑结构和故障指示器的位置信息判断出故障点位于L5和L6之间，并以图形和声音的方式进行报警。

2 应用案例

2.1 故障监测定位系统在城市电网中的应用

随着目前城市建设的深入，网架建设、一次设备改造及光纤通信网络建设也加快了进程，重点城市和部分城市核心区域已具备了建立配电自动化系统的条件。对于传统意义上的配电自动化系统而言，尽管馈线自动化终端FTU能够实现故障的自动定位和隔离，但并非现场运行的大量配网设备均可接入光纤通道或者预留有自动化设备接入点，而且大量的设备更换和专用通信通道的架设需要巨额的资金投入，一次设备改造也比较困难，工程费用也非常高，且其对如何提高故障（特别是接地故障）检测的准确性、安全转供和经济运行等关注得不是很充分。另外，过分要求通信和故障的隔离速度，其经济效益并不明显，同时大量的线路和电力设备异动频繁，专用的通信光缆维护难以跟上，造成后期运行维护和使用也会存在困难。

而配电线路故障监测系统相对于传统的配电自动化系统而言，投资小、见效快、对通信系统要求较低，也可准确快速地进行定位故障，并且可以和馈线自动化配合使用：一方面，对于已经建成的配电自动化系统，可以在已有的分段基础上进一步缩小故障定位区段，加快故障查找速度，减少停电时间；另一方面，对于新建的或者还未建立馈线自动化的城网线路，可以先行或者同时将故障监测系统和馈线自动化系统综合考虑。对于架空线路，可以考虑在分支上或城郊线路上多布置故障监测终端，在干线或重要线路上重点进行馈线自动化建设，再增配故障监测终端进行布点，缩小故障查找区段；对于电缆线路，可以在环网柜、分支箱安装电缆性故障监测终端，实现“二遥”功能。采用这种方式，既可以节省投资，又可以降低系统运行的复杂程度和建设改造的工程难度。

2.2 故障监测定位系统在农村电网中的应用

目前，虽然配电自动化技术及产品日趋成熟，在中心城市及一般城市的核心区域已开始进行配电自动化建设，但就农网的现状而言，短期内大面积建设传统意义上的配网自动化并不现实，其主要原因在于：农网的供电点多、面广、分散、环境恶劣、设备和线路陈旧老化，为实现配电自动化需要投入大量的资金和人力进行全面的设备及线路改造，投入和产出根本无法平衡。

一次设备自动化改造和配电自动化终端设备购置价格较高，如果全面建设，则投资不够，监控点少，无法达到较好的运行效果，增加了失败的风险，反之，选择几条线路建设，则失去了推广意义。

配电自动化系统对于通信的带宽及安全性、实时性要求较高，因此目前以光纤通信为主。而对于农网而言，如果要全面进行光纤网络建设，无论从资金需求量还是建设维护难度上看，均无法承受。

总之，从实用性和经济性考虑，相对于改造网络结构、增加电力设备、加强巡检强度等手段而言，配电线路故障在线监测系统作为一种成本低、见效快、稳定性高、组网灵活的简易型配电自动化系统，更适合在农村配网进行全面建设，从而有效提高农网的供电可靠性。

2.3 应用效益

线路故障监测定位系统能快速准确地在线检测接地故障、短路故障、断线、停送电等情况，并通过所采集到的特征信息，引导工作人员迅速准确找到接地、短路故障点，排除故障从而恢复正常供电。传统人工查找线路故障平均需耗时5.2 h，据统计，通过故障定位后查找线路故障平均耗时2.2 h，平均减少停电时间3 h；传统人工查找线路故障平均需人工6人/次，通过故障定位后查找线路故障需人工2人/次。