10 kV配网线路故障定位查找与隔离探析

2020-08-19李江涛王懿伟

通信电源技术 2020年10期

李江涛，王懿伟

（国网陕西省电力公司山阳县供电分公司，陕西山阳 726400）

0 引言

近些年，我国技术水平快速提升，推动了电力企业的发展。在配电网运行过程中应用现代科学技术，能够有效提升配电网的运行质量。10 kV配电线路是与电力客户最接近的部分，一旦10 kV配电网发生故障会造成大范围停电，不但直接影响客户的电力使用，也会影响电力企业的发展。所以，利用现代化技术对10 kV配电网配电线路故障实施自动定位和隔离，可以有效缩短故障处理时间，同时确保用户用电质量，对推动电力企业经济效益发展具有重要的现实意义。

1 10 kV配电线路故障快速定位隔离装置的组成和原理

1.1 配电线路故障快速定位隔离装置组成

10 kV配电线路故障快速定位隔离装置主要包括主机、软件、监测系统以及线路电压互感器等。一旦配电线路发生单相接地故障或者发生短路故障，监测系统可以通过线路柱上的开关（电流互感器）采集相应的电流信息（包括短路电流、零序电流）。通过GPRS无线通信系统输送到主机，之后对其进行数据分析处理，从而能够得到故障所在区域。同时，隔离装置会发出切断线路支线或者分线段柱开关的指令，从而能够将故障区域实施隔离，确保非故障区域的可靠性和稳定性，如图1所示。对于故障隔离来说，最主要的是加强10 kV配电线路运行情况的监测。所以，需要增强相应调度人员的责任意识，确保其工作的严谨性[1]。

1.2 故障自动定位系统

现阶段，配电线路故障定位主要采取基于故障指示器和GPRS通信技术相结合的线路故障监测系统，能够实现线路故障的自动定位，具有较高的可靠性。整个系统主要包括故障指示器、信息处理单元（IPU）、数据处理机转发系统以及用户监控系统等，如图2所示[2]。

图2 配电线路故障自动定位系统结构图

1.2.1 系统结构功能

第一，故障指示器。故障指示器主要设置在架空线和电缆线路中，主要包括故障电流检测部分、数字编码和无线调制发射部分、就地指示部分等。一旦发生线路故障会触发故障指示器，并且利用发生单元将数字编码信号传送到IPU。

第二，信息处理单元（IPU）。IPU主要设置在线路的分支点位置，可以接收两个分支点共6个故障探头的编码信息。接收到相应信息后，IPU先要对其解调解码，之后和IPU的地址组合形成综合地址码。

第三，数据处理转发系统。此系统可以将IPU传送的无线信息实施解调解码以及显示。

第四，用户监控信息系统。此系统能够进行故障指示和定位，并且可以和GIS系统结合形成相对独立的系统，能够实现配网图形编辑和故障检测定位。

1.2.2 系统的工作原理

配电线路故障自动定位系统一旦检测到线路中存在故障点会启动故障指示器，红色显示并发出无线调制编码信息。IPU对其实施解调解码后，综合指示器编码信息和IPU地址码信息，最终要通过编码调制后发射出去。监控中心的数据处理和转发系统接收到IPU的信息后实施解调，之后将其发送到通信主站实施解码，最终要将信号传送到监控中心计算机进行线路故障信息的综合处理，如纠错校正、逻辑判断运算等，以此进行故障的自动定位，同时会在电子地图中标识出故障，便于维修人员定位故障。

馈电线路开关采用“来电即合，无压释放”的方式，只要开关感受到线路电压的存在就始终维持在合闸状态。当线路失电时，开关内部机构自行断开开关，从而实现故障隔离。

2 10 kV配电线路故障快速定位隔离案例分析

2.1 案例基本情况

某供电企业城郊供电分公司的10 kV配电系统都采取中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，若线路出现单相接地故障，会因为故障电流较小、弧光造成的接地不稳以及短路故障指示器无法起作用等难以查明故障点。所以，如何快速、准确找到故障点并进行快速隔离，已经成为该分公司急需解决的问题。此分公司始终采取的是人工巡线的方式，不但需要花费大量的人力物力，也会造成整条线路用户停电，严重影响电力的正常供应。

2.2 10 kV配电线路故障快速定位隔离技术应用

2.2.1 配电线路故障自动定位系统

对于10 kV配电网建设来说，特别是对于案例中的分公司来说，要按照具体需求和实际资金情况选择最佳的故障定位方式。通过通信技术和故障指示器的有效结合进行线路故障监测，能够快速准确地实现线路故障的自动定位，从而有效提升10 kV配电网的供电可靠性。配电线路故障定位隔离装置一般应用在单相接地短路故障方面，在系统开启后故障指示器的灯会出现红色，这时线路故障指示器会发出相应的编码信息（可以被IPU接受的无线调制编码信息），之后通过IPU实施相应的解调解码操作，最后对指示器发出的编码信息和其他信息进行综合后将其发送到监控中心。监控中心设置有数据处理和转发系统，能够接收IPU发送的信息并对其实施相应的解码，之后利用104规约接口将前述完成处理的信号传送到监控中心的计算机。监控中心计算机受到信号后对其信息数据实施必要的综合处理，主要包括错误信息校正和逻辑判断的运算。完成上述操作后，按照综合处理结果确定故障情况，并且通过显示技术将故障线路和区域定位到电子地图上，从而帮助维修人员明确故障区域，以便快速准确地对其进行维修，排除故障[3]。

2.2.2 10 kV配电网配电线路故障自动隔离

对于故障定位系统来说，在发现线路故障后不但可以及时将信息数据传送给控制中心，也可以最大程度上缓解故障对整个配电线路的影响。为了防止配电线路出现大范围故障问题，设置了自动隔离系统。一旦故障定位系统发现故障并进行相应提示后，自动隔离系统可以响应定位系统的故障信息，从而实现相应的功能，包括自动单相接地切除、短路自动隔离以及定位故障点等，对电网全线进行实施保护，为今后的维修工作奠定基础。现阶段来看，我国10 kV配电线路绝大多数都设置了过流和重合闸保护，但是灵活性和选择性相对不足。为了能够有效提升隔离系统的灵活性和选择性，可以通过更加智能的分界负荷开关形成故障隔离系统。此种系统具有测控和通信功能，如果想要对某些区域实施故障隔离，那么通过这些功能就可以更加准确地隔离故障线路，同时不会影响其他线路的正常供电。虽然此种系统不能覆盖所有线路，但是此种系统的结构相对简单且具有较高的可靠性，在10 kV配电线路故障快速定位隔离中得到了有效推广和应用[4]。