陳友瑜

（廣東電網(wǎng)湛江雷州供電局，廣東 雷州 524200）

10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)研究與應(yīng)用

陳友瑜

（廣東電網(wǎng)湛江雷州供電局，廣東 雷州 524200）

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)處于最末端的位置，運(yùn)行過(guò)程中的故障直接影響著供電的安全性、可靠性及電能質(zhì)量，與電力用戶用電關(guān)系密切，所以研究配電網(wǎng)故障點(diǎn)的迅速查找與隔離有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)10kV配電網(wǎng)接地短路故障設(shè)計(jì)了一種新型的配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)述了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與實(shí)現(xiàn)，以及故障自動(dòng)定位過(guò)程。運(yùn)行實(shí)踐證明，這一系統(tǒng)在10kV配電網(wǎng)發(fā)生故障后，能夠快速的幫助檢修人員準(zhǔn)確的找到故障點(diǎn)。

10kV配電網(wǎng)；故障點(diǎn)；查找與隔離；故障定位系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電能的使用越來(lái)越多，對(duì)供電的安全可靠和電能質(zhì)量提出了更高的要求。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)構(gòu)成的最后一部分，由鐵搭、變壓器、配線路、無(wú)功補(bǔ)償電容等設(shè)備組成，與電力用戶直接相連，其中任何一個(gè)設(shè)備、一條線路發(fā)生故障，都會(huì)導(dǎo)致與其相連的電力用戶停電，帶來(lái)了負(fù)面影響是無(wú)法估量的。特別是配電線路一般較長(zhǎng)，南方地區(qū)夏季雨水較多，配電網(wǎng)易受雷雨天氣影響而發(fā)生故障，針對(duì)南方電網(wǎng)的這種特點(diǎn)，如何建立一個(gè)適合的配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的迅速查找與隔離，減少停電面積，仍是南方供電企業(yè)要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題。研究10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)，不僅利用供電企業(yè)實(shí)施故障檢測(cè)，也利于實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化，對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的影響重大。

一、10kV配電網(wǎng)線路特點(diǎn)

作為配電網(wǎng)的一種型式，10kV配電網(wǎng)線路有著自身獨(dú)特的特點(diǎn)，決定著該配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)。第一，10kV配電網(wǎng)線路分支較多，且分支又能產(chǎn)生子分支，往往有數(shù)十代之多，信號(hào)隨著一代代分支的出現(xiàn)而不斷衰減，加大了故障檢測(cè)難度；第二，10kV配電網(wǎng)的桿塔多是石灰桿，若發(fā)生接地故障，電阻數(shù)值會(huì)加大到幾千歐，有時(shí)甚至達(dá)到幾十千歐，但是故障信號(hào)卻較弱，不容易檢測(cè)到；第三，通常配電線路越長(zhǎng)，線路的對(duì)地電容越大，而對(duì)地電容對(duì)注入交流信號(hào)具有分流作用。10kV配電網(wǎng)線路一般都較長(zhǎng)，這樣一來(lái)，對(duì)注入交流信號(hào)的分流作用也會(huì)變大，故障信號(hào)將會(huì)越來(lái)越弱，為故障點(diǎn)定位帶來(lái)了難度。

二、10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)

（一）設(shè)計(jì)思路

實(shí)用的10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)要求在滿足故障定位檢測(cè)的基礎(chǔ)上，使用更方便，基于這樣的要求及10kV配電網(wǎng)線路特點(diǎn)，提出建立一種無(wú)源的實(shí)用型故障定位系統(tǒng)，主要利用中心主站系統(tǒng)、故障信息采集系統(tǒng)和故障指示器來(lái)查找故障點(diǎn)。故障指示器在配電網(wǎng)中，主要負(fù)責(zé)指示故障電流通路，可根據(jù)故障檢測(cè)的種類顯示不同的報(bào)警形式，便于檢修人員第一時(shí)間確定故障類型。中心主站系統(tǒng)、故障信息采集系統(tǒng)，能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)線線路故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，快速定位故障發(fā)生區(qū)間，顯著降低了故障查找和處理時(shí)間。

（二）自動(dòng)定位原理

在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，故障指示器自動(dòng)檢測(cè)到線路故障信息，并給出故障信息節(jié)點(diǎn)動(dòng)作信號(hào)，故障信息監(jiān)控終端針對(duì)故障信息進(jìn)行分析、編譯等，然后通過(guò)光纖信道將信息傳送到后臺(tái)，再進(jìn)行糾錯(cuò)、補(bǔ)漏等工作，之后利用拓?fù)浞治雠c計(jì)算準(zhǔn)確的找到故障通路，故障位置會(huì)自動(dòng)的顯示在地理信息系統(tǒng)上相應(yīng)的地理位置上，這樣就找到了故障點(diǎn)發(fā)生的實(shí)際地理位置。

（三）故障監(jiān)控終端硬件設(shè)計(jì)

故障監(jiān)控終端是基于故障指示器和通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上建立的，采用的設(shè)計(jì)思想是分布式模塊化，把系統(tǒng)分成了電源控制模塊、中央處理器核心模塊、通信模塊、故障檢測(cè)模塊、射頻模塊、輸入-輸出模塊等六大部分。其中，中央處理器核心模塊是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)，即對(duì)下采集射頻模塊發(fā)出的故障報(bào)警信息，對(duì)上與通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)進(jìn)行通信，將故障報(bào)警信息傳輸?shù)街髡尽?/p>

系統(tǒng)采用了16位芯片（MSP43OF54 38A），這一芯片具有功耗低、運(yùn)行可靠穩(wěn)定及外設(shè)豐富等顯著優(yōu)勢(shì)。在取能CT上選用了速飽和材質(zhì)，若發(fā)生電路電流高于設(shè)置值時(shí)，取能CT則深度飽和，使得整個(gè)終端系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)熱問(wèn)題。用兩個(gè)電容量120F、2.7V的電容串聯(lián)組成超級(jí)電容，若遇到線路失電情況，系統(tǒng)還可以繼續(xù)運(yùn)行約5分鐘，為故障報(bào)警信息上傳創(chuàng)造了時(shí)間。即使配電網(wǎng)發(fā)生故障而造成停電，也保證了故障報(bào)警信息能夠上傳到主站。

（四）故障監(jiān)控終端軟件設(shè)計(jì)

基于故障檢測(cè)終端系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理及信號(hào)流向，確定本系統(tǒng)軟件程序應(yīng)包括多功能模塊的初始化、A/D采樣程序、射頻收發(fā)程序、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)遠(yuǎn)程通訊程序及故障判定程序。在程序編寫上要以各模塊的具體功能為依據(jù)，進(jìn)行必要的編譯和調(diào)試。

三、10kV配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)踐

為了驗(yàn)證本故障定位系統(tǒng)的實(shí)用性和有效性，把這一系統(tǒng)應(yīng)用到了南方某地10kV配電網(wǎng)線路故障檢測(cè)工作中，對(duì)故障指示器動(dòng)作、主站故障拓?fù)渑c顯示、查詢及定位結(jié)果匯報(bào)等內(nèi)容進(jìn)行了試驗(yàn)。運(yùn)行試驗(yàn)表明：該系統(tǒng)能夠快速的檢測(cè)到線路故障信息，并將故障信息準(zhǔn)確的傳輸?shù)街髡?，讓檢修人員在較短時(shí)間內(nèi)找到故障發(fā)生地點(diǎn)，進(jìn)行故障隔離處理，與過(guò)去相比，查詢與隔離故障的時(shí)間大約縮短了1.5h，極大的提高故障定位效率，減少了停電面積?？梢?jiàn)，本系統(tǒng)在10kV配電網(wǎng)線路故障檢測(cè)中有著較好的表現(xiàn)，運(yùn)行實(shí)踐效果良好，可以推廣使用。但是，仍然需要不斷的進(jìn)行研究，使這一系統(tǒng)日益趨于完善，更好的滿足南方電網(wǎng)供電安全可靠的需求。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為增強(qiáng)10kV配電網(wǎng)故障定位的準(zhǔn)確性、快速性及自動(dòng)化程度，設(shè)計(jì)建立了本文提及的新型配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)。隨著配電網(wǎng)復(fù)雜性越來(lái)越高，對(duì)故障定位系統(tǒng)的智能化要求也會(huì)不斷提高，應(yīng)在運(yùn)行實(shí)踐中積極的開(kāi)展研究活動(dòng)，促進(jìn)配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)技術(shù)水平的不斷提高。

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