自动化设备在10kV配电线路故障抢修中运用分析

2023-09-11国网江苏省电力有限公司南京市江北新区供电分公司史晓宇

电力设备管理 2023年15期

国网江苏省电力有限公司南京市江北新区供电分公司史晓宇

1 配电线路故障定位技术原理

1.1 故障检测装置设计

在10kV 电网配电线路的运行过程当中，主要涵盖接地故障以及短路故障两种故障类别。故障定位技术当中的检测装置能够针对10kV 配电线路当中的瞬时电流进行采集，并针对电容电流故障阈值进行设定，当接地瞬间采样电流值Ic大于预设阈值Id时，则能够认定10kV 配电线路当中出现接地故障，并且结合线路当中电流电压变化情况针对故障节点进行定位，提升故障分析准确性与可靠性。而另一方面，10kV 配电线路当中的短路故障往往会引发继电保护装置的动作，导致线路全面断电，因此检测装置也可以基于线路表现情况对短路故障进行辨识与认定，使技术人员能够针对性进行处置。

1.2 故障指示器运行

为了使技术人员以及维保团队能够更加及时地掌握配电线路当中所出现的故障情况，可基于电磁原理针对故障指示器进行设定，结合配电线路正常运行状态针对其故障指示阈值进行设定，当电流超过预设阈值时，则会发出相应信号并向故障管理部门进行传递，提升故障信息传输效率，尽可能缩减故障来临时线路断连时间[1]。具体故障指示与定位流如图1所示。

图1 故障检测装置与故障指示器配合

当d1线路出现单相接地故障时，能够由检测器3/6实时掌握故障信息以及故障状态，并将信号发送至监控中心。若线路当中其他检测设备未报告异常，则能够确定DL3后部线路发生接地故障。维保团队可结合反馈信息沿DL3后部线路进行检测，针对指示器4/5/10/11/12的反应状态进行测试，当出现异常时，可针对故障位置作出判定，将DL3断路器进行断开，并针对故障点进行排查。而当d2线路出现短路故障时，则可以由技术人员对故障监测器2/3/8/9进行排查，分析DL4断路器线路设备故障情况，并按照规定流程断开DL4开关，按照指示器13/14/15反馈情况进行故障点排查与判断，从而减少故障检测过程中对正常线路造成的影响。

1.3 故障信号传输模块

随着时代的发展与技术的不断进步，无线网络技术在电力保障工作当中得到了广泛应用，通过无线网络技术，能够针对故障检测装置以及故障指示器检验到的故障信号进行传输，使电网管理人员能够及时掌握10kV 配电线路故障位置情况以及故障状态，有效提升故障处理针对性，加强维保部门反馈速度。

1.4 电网监控中心

在配电线路故障定位系统当中，需要针对电网监控中心进行建设，其中包括了工控计算机、线路监控应用、信号收发装置等，电网监控中心能够实时针对10kV 配电线路当中的故障信号进行接收，并通过工控计算机借助数据分析技术以及数据可视化技术形成直观化的数据图表，使技术团队能够及时准确地掌握10kV 电网配电线路当中的故障情况以及故障状态，并能够及时采取行动针对线路故障进行处理。

2 10kV 电网配电线路故障定位方法

首先是信号寻迹定位技术，线路维保团队可通过母线向10kV 配电线路当中注入特定频率的信号，并采用特定设备对信号进行跟踪，从而能够针对线路当中所表现出的故障状态进行定位。其次是中电阻定位技术，电网维保团队可将特定阻值的电阻接入配电线路当中，并针对流经电阻的故障工频电流进行检测，从而明确故障点位。最后是端口故障定位技术，电网维保团队可针对电网配电线路单相接地后电流电压变化特征进行故障点的定位和明确，同时还能依托正频信号在线路当中变化情况进行故障点定位工作，提升故障处理效率。

而被动故障定位技术主要涵盖了基于回路阻抗值进行计算判断的阻抗定位技术、基于单相接地时配电线路零序电流变化情况进行故障定位的电流测定法以及基于配电线路故障产生的暂态行波信号进行故障定位的行波法等。不同定位技术以及定位方法所适用的环境和特征均存在一定的差异，因此技术人员以及维保团队可结合实际进行选用[2]。

3 MODS 技术在10kV 电网当中的应用

3.1 故障类型判断

10kV 配电线路的运行过程当中，涵盖了瞬时性短路故障、永久性短路故障、瞬时性接地故障以及永久性接地故障等几种不同类别，给故障的判定和处理带来了一定的难度与挑战。通过MODS 故障定位技术的应用，则能够有效强化故障类型判断的准确性，从而提升10kV 配电线路故障处理方案的可行性，确保配电线路运行的安全可靠。

首先，相较于其他类别的故障定位技术以及故障分析技术而言，MODS 定位技术对于外界环境的适应能力更加积极，使技术团队能够获取到更加高质量的线路故障点位信息数据内容。另外，在系统设计的过程当中，配置了微电流运行技术，使监测系统能够支持故障线路的运行状态，并针对故障点位信息进行清晰回传。其次，MODS 故障定位技术采用了数字编码针对10kV 配电线路的故障进行反馈，有效缩短了故障信息编辑与分析的速率。相较于传统的故障定位技术手段而言，MODS 故障定位技术能够更加便捷高效地针对10kV 线路故障信号进行传输，使故障定位更加准确。最后，MODS 故障定位技术当中的故障监测设备以及故障指示器采用了稳定的ABS 材料作为外壳，更加充分地减少了外界环境因素对故障定位监测设备运行状态产生的干扰，使10kV 配电线路当中的故障类型判断更加合理[3]。

3.2 故障线路判断

在10kV 配电线路当中，为了满足用户的实际需求，往往会针对主干线路当中的电能进行分支输送，因此在针对故障进行定位的过程当中，还需要对其线路运行情况进行判断，使故障处理方案更加精准。技术人员以及电网维保团队可将MODS 故障定位系统安装至主干线路中段或各线路分支当中，针对10kV 电网配电线路当中故障的发生状态及其位置信息进行更加准确细致的反馈，使技术团队能够准确判断出故障所在部位，并采取针对性处置措施以及处置方案进行维修，保障线路运行安全稳定。

3.3 在线监测系统应用

基于在线监测系统针对10kV 电网配电线路进行排查与监控，能够针对传感器回传相关数据信息进行综合排查与检测，使10kV 电网配电线路能够得到智能化、自动化的全方位监控，使线路运行当中的故障问题得到更加规范地解决。在线监测系统架构如图2所示。

图2 10kV 电网故障在线监测系统

受到10kV 电网配电线路运行环境以及运行状态的影响，其故障点位可能会呈现出多元化的特征，给电网维修带来了一定的挑战。基于电网在线监测系统，能够针对整条线路当中的电流电压变化情况进行及时掌握，并结合故障处置要求向定位回传的故障点位进行信号传输，使10kV 电网线路维保团队能够针对故障点位周边的线路运行情况进行排查，针对线路当中可能存在的隐藏故障进行更加有效的处理，使线路检修工作以及故障排查工作的覆盖范围更加全面，推进10kV 配电线路运行状态的不断发展与提升。

3.4 智能控制系统应用

基于在线监测系统、线路故障定位系统，技术团队以及线路维保团队能够从更加宏观的视角针对整个线路的运行状态进行监管与控制，从而达成相应的线路管理目标与管理要求。在智能控制系统当中，涵盖了工控计算机、故障检测定位装置、信号收发装置以及线路运行状态在线监测应用等几方面内容，使10kV 电网配电线路当中故障的检测处理工作能够实现故障定位、信息传输、图表展现以及方案推送等标准化流程，使10kV 电网配电线路的运行更加稳定可靠。另外，为了使故障分析工作以及故障处理工作的开展更加便捷直观，技术团队还可以借助智能控制系统实现对故障类别的细致划分，采用差异化的色彩针对短路故障、接地故障、瞬时故障以及永久故障等几种故障类别进行分类，并在可视化面板当中以点阵的形式向维保人员以及技术人员进行展示，使技术团队能够清晰掌握10kV 电网配电线路当前故障类型、紧急程度、处置要求、危险性等相关指标，使故障维修工作的安排更加合理，减少故障来临时给用电客户造成的影响和损失[4]。

4 MODS 技术未来发展方向展望

4.1 智能化

人工智能技术、数据分析技术以及机器学习技术的不断发展以及大规模应用，使电网故障定位处理流程和模式也实现了相应的变化，通过对人工智能以及相关算法的迭代应用，能够针对10kV 电网配电线路当中电流电压相关指标的变化情况进行更加细致地监控和分析，并能够结合数据分析技术以及可视化技术给出故障发展图示以及智能化故障处理方案，使技术团队以及电网线路维保团队能够获取到更加科学完善的故障处理流程以及故障处理方法，有效减少配电线路故障检修维护过程当中可能存在的风险与安全隐患。

4.2 精准化

在MODS 故障定位技术的应用和发展过程当中，相关监测仪器设备的运行状态对最终测定的数据信息精准程度具有关键性的影响价值，在现阶段的10kV 电网配电线路故障定位监测设备的生产运行过程中，采用了较为稳定的ABS 塑料作为其保护外壳。随着材料科学的不断发展，在针对线路故障定位监测系统进行设计与生产的过程中，还可以引进环氧树脂等材料作为其保护外壳，并针对其内部传感器装置以及信号传输装置的设计方案进行针对性优化，使整个系统运行过程当中对于线路故障的定位更加准确可靠，实现MODS 定位技术的精准化发展。

4.3 高效化

受技术因素以及管理因素的限制和制约，现阶段MODS 故障定位技术所依赖的人力物力资源依然较为可观，给10kV 电网配电线路故障定位和处置工作效率造成了一定的负面影响。在未来MODS 技术的发展过程当中，可加大对智能传感器以及智能控制系统的引进与配置，有效减少整个系统对于人力资源的依赖，一方面能够降低系统运行成本，提升系统运行效率，另一方面还能减少人为因素造成的风险因素，提升故障定位与处理工作整体水平。