配网自动化故障定位问题的研究及应用

2019-12-25刘玉宝

通信电源技术 2019年12期

刘玉宝

（广东电网河源紫金供电局有限责任公司，广东河源 517400）

0 引言

配电自动化是电力行业市场和经济发展的关键，配网自动化故障定位技术的发展有利于提高配网的效率和质量的发展，促进配网自动化的长远发展。目前，我国配网系统的建设还没有得到国家和相关人士的重视，投入资金比较少，配网基础设施相对落后，阻碍了配网自动化故障定位的发展。

1 配网自动化故障定位的概述

21 世纪以来，随着计算机技术的迅速发展，社会生产对电力资源的需求量增加，同时新技术的发展使配电网互动化、信息化、自动化成为可能，并朝着智能化方向发展，顺应了时代的要求。

配网自动化可以在配网系统运行中对各种通信方式进行监督和控制，参考数据和参数信息，利用主站与子站进行有机的调配，可以科学规范地管理配网系统，维持配网系统的正常有效运行。配网是电力系统不可或缺的组成部分，配网自动化是利用计算机和通信自动化等技术对电网的离线在线进行智能监控和管理，实现实时故障隔离，为配电网系统提供优质安全的运行环境，通过快速发现和处理故障，提高电力中心供电的速度和质量，提升电网运行的效益和效率。

在配电网中的故障一般分为两种，一种是暂态故障，另一种是永久性故障[1]。暂态故障也称为瞬时故障，在配网的运行中可以通过重合闸进行一次故障消除，而永久性故障是在重合闸失效后进行故障排除，进行检修。一般配网中的故障问题大多数是永久性的故障，瞬时故障出现的概率比较小。在配网系统运行发生故障后，及时发现故障的准确位置十分重要，是消除故障的前提和基础。因此，配网自动化故障定位技术的发展越发迫切，有利于配网系统安全稳定的运行。

2 配网自动化故障定位技术的相关问题

2.1 配网线路发展不均衡

随着城市化进程的加快，社会对配网自动化提出了更高的要求。我国现阶段的电网规划不合理，很多地区的电网规划存在很多问题，配网线路较少，配网线路负荷分布严重不均，配网线路运行环境复杂多变，配网线路可靠性低。由于前期电网智能化发展水平不高，故当前存量配网线路的自动化程度较低，尤其是在配网自愈方面任重而道远。广东电网公司部分地市配网发展较快，部分配网线路已经实现自愈功能，而偏远山区线路的自动化建设处于初始阶段，因此配电网发展不均衡的现像突出。

2.2 山区配网线路长，故障多发频发

广东河源地区以山区为主，配网线路多为架空线路，许多线路架设在大山上，且广东省河源市为多雷区，多年以来因雷击造成的线路跳闸居高不下；受制于地形和用户负荷性质，配网线路长度较长，其中河源紫金地区配网线路平局长度达28 km，故障跳闸后查找故障难度较大，复电时间较长，所以应用配网自动化隔离故障意义重大。通过配网自动化的应用，实现故障快速隔离，非故障段自动复电，环网开关自动动作，最终达到配网线路自愈功能。

2.3 电网运行中的设备老化，自动化程度低

我国是世界上人口最多的国家，也是城市化程度相对较高的国家。随着电力资源市场的不断发展，人们对用电的需求不断增高，而电源布点不足，使得电网运行的设备用量大，损耗大，急速老化，设备老旧，自动化水平低。

人们对配电的自动化程度的要求也不断提高，然而配电网的配网技术和自动化系统只是受到少数专业人士的重视，并没有受到广大的社会群体看重，处于政府和国家的灰色盲区，导致政府的资金投入跟不上人们对自动化程度的需求，配网自动化故障定位技术发展缓，更新设备速度慢。电气设备出厂日期早、设备使用时间长、电气设备绝缘能力下降、电器设备表面存在连接点不实、丝扣脱扣、绝缘保护层破损、绝缘支点脱落、电气设备在使用时由异样气味等现象，都说明了电网设备老化。这就使得许多安全隐患存在。

3 配网自动化故障定位技术的应用

3.1 开关设备故障定位技术

目前，常见的开关设备分为分段器和重合器两种类型。分段器是一种与电源侧前级开关配合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备，而重合器是一种自具控制及保护功能的高压开关设备[2]。分段器对开关设备进行运行时间和预定次数的控制，当设备发生故障时，如果分段器完成预定的设备操作次数，之后会处于分闸状态，隔离故障区的线路段；如果分段器没有完成预定的设备操作次数，那么在其他设配切除故障后，分段器会处于合闸状态，在经过一段时间后会恢复原状。重合器通过检测主回路电流，在故障发生后，会自动切开故障电流，按预定的顺序和延时进行多次重合。

以前的配网很多都是以架空形式存在，架空结构易引起瞬时故障的产生，因此要做好突发瞬时故障的预防工作和应对措施，避免对后面的配网造成影响，导致故障的扩大。根据这两种开关设备的性能和特性进行合理设置，根据开关设备运行的时间和次数，可以对配网运行中的故障进行定位分析，确定故障位置，及时检修，能够增加配网运行的安全性和稳定性。

3.2 FTU 故障定位技术

FTU 是馈线终端设备的简称，如图1 所示，是安装在配电室或是馈线上的智能终端设备，具有数据采集及传输、遥控遥信和故障检测等功能，可以与配电自动化的主站进行联系，监控检测配电自动化中的各种故障信息并提供配电自动化正常运行所需的各种参数数据，包括开关的运行状态、电能参数、接地情况、相间故障等各种故障参数，向配主子站主动发达命令，还可以接收配电子站的控制命令，对配电设备进行检测和控制，及时发现故障设备，及时隔离，迅速检修，恢复非故障区的供电配网，防止扩大影响。FTU 与RTU 有如下区别，FTU 体积小，数量多，可安置在户外馈线上，设有变送器，可以直接交流取样，抗高温，耐严寒，能适应户外的各种恶劣的环境，而RTU 安装在户内，对环境的要求比较高；FTU 采集的数据量小，通信速率要求比较低，可靠性要求较高，而RTU 采集的数据量大，通信速率较高，可靠性要求高，有专门通道。FTU 的检测精度比RTU 高，采集信息和处理故障的信息的获取速度快，FTU 故障定位技术比较实时可靠，有一定的PLC 功能，有较强的环境适应性，功能强大。FTU 故障定位自身运行的稳定性和可靠性对配网自动化的有效运行起到重要的促进作用，适用于城市农村乃至企业配电网的自动化工程，完成环网柜、柱上开关的监视、控制和保护以及通信等自动化功能。

图1 FTU 故障定位系统模型

3.3 故障指示器定位技术

故障指示器包括短路指示器和接地故障指示器，在检测线路故障时往往是配合故障定位仪一起使用。短路及接地故障指示器是由3 个短路故障传感器、1 个接地故障传感器、1 个读书仪器以及电缆或光缆组成。故障指示器是用来检测短路及接地故障的设备[3]。配电线路出现接地和短路故障会影响电网的顺利运行，容易产生安全隐患，不利于用户的用电质量。配网故障指示器能够检测到故障电流，并根据需要指示其方向。配网自动化主站可以根据故障指示器的动作信息，自动定位故障区段，加快故障的定位速度。目前，比较主流的是采用LED 灯的方式，维护人员巡检时可以通过指示灯或者灯光判断故障指示灯的运作情况。

目前，配电设备老化严重，存在严重的安全隐患，短路和接地故障现象频发。故障指示器定位技术的发展有利于对故障地点及时定位，减少安全隐患的发生。现在有很多配网系统是使用环网负荷开关，会选择故障指示器来进行使用。如果设备发生短路和接地故障，这个设备就会自动检测应用，供电系统能够及时对其进行分段，避免重大事故的产生和发展。