周自毅

(廣西電網(wǎng)有限責任公司防城港供電局，廣西　防城港　538001 )

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自動化設(shè)備在10kV線路故障處理中的應用研究

周自毅

(廣西電網(wǎng)有限責任公司防城港供電局，廣西防城港538001 )

10kV在配電網(wǎng)中屬于中壓配電網(wǎng)，在電能輸送中起到關(guān)鍵作用，尤其是會影響居民的生活和工農(nóng)業(yè)上的生產(chǎn)，嚴重影響了電網(wǎng)供電的可靠性，并給電力部門也帶來一定的經(jīng)濟損失。因此通過分析10kV線路故障，提出采用故障指示器、饋線自動化設(shè)備，有效解決其配電網(wǎng)中的線路故障問題，使其快速復電，提高電網(wǎng)運行的可靠性。關(guān)鍵詞：10kV配電網(wǎng);故障指示器;饋線自動化;快速復電

1　引言

10kV配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，直接面向用戶，在運行過程中會受到天氣變化，外力破壞、絕緣擊穿、導線落有外物等原因造成設(shè)備損壞，線路跳閘，最后大面積停電，嚴重影響電網(wǎng)供電的可靠性。

配電網(wǎng)故障多發(fā)，停電也會比較多，解決不夠迅速的情況下，停電時間會很長，為廣大用戶帶來不便，同時，供電企業(yè)也有相應的電量損失。

因此，如何快速找到故障點，快速隔離故障，快速恢復供電，減少因故障停電的時間，不僅是10kV配電網(wǎng)運行人員所關(guān)心的問題，也是供電企業(yè)做關(guān)注的一項主要課題。

本文結(jié)合實際典型案例，分析快速供電策略，著重分析了以故障指示器為依據(jù)的故障定位技術(shù)，以及基于智能開關(guān)的饋線自動化技術(shù)，并提出一些具體的改進意見和建議。

2　10kV配電網(wǎng)線路故障分析

本文通過廣西電網(wǎng)港口局相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計的故障類型分析有：45%的故障為低壓單戶故障；38%的故障為低壓干線和支線故障；25%為中壓線路設(shè)備故障。中壓線路故障中，架空線路、電纜、柱上開關(guān)等為主要原因。

案例1，2014年9月27日，10kV城東線所接配變36臺共13910kVA； 9月27日零11時55分石子嶺公變低壓B、C導線被車碰斷，造成線路開關(guān)跳閘。經(jīng)城區(qū)供電所對10kV城東線其余線路巡視檢查，對故障進行搶修，于當天13時20分恢復線路供電。

案例2，10kV白龍線變電站線路開關(guān)編號110kV江山站山907開關(guān)跳閘時間2014年10月14日 12時零2分；經(jīng)排查10kV白龍線接地。搶修班接地調(diào)通知后，組織值班人員進行故障巡視，發(fā)現(xiàn)10kV白龍線41號桿T接地的中國聯(lián)通專變B相避雷器爆炸，故障隔離后，對10kV白龍線搖絕緣合格，申請試送10kV白龍線01柱開關(guān)， 14時59分報執(zhí)行，送電正常。此次停電造成損失了47.61個戶時數(shù)。

這些原因中，施工和安裝不可靠、設(shè)備老化、外力、雷電臺風等破壞。故障修復時間中中壓故障修復時間最長，因為根據(jù)2014年港口局處理10kV線路故障的統(tǒng)計得出故障隔離和故障定位就占到到了全部修復時間的20%和18%，班組到位修復時間和故障報告時間所占全部修復時間的比例很小。

恢復10kV線路主要涉及信息系統(tǒng)，組織和人員配置，物流配送等方面，其中最主要的是故障準確定位沒有監(jiān)控，故障隔離時間缺乏統(tǒng)計，急修物資缺乏配送，班組工作人員的素質(zhì)參差不齊，這些都影響到恢復供電。因此10kV配網(wǎng)線路中最大的難題就是缺乏自動化手段，信息系統(tǒng)的支持不夠。

3　配網(wǎng)自動化技術(shù)在10kV線路故障搶修中的應用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在計算機技術(shù)的應用下，配網(wǎng)自動化技術(shù)融合通信技術(shù)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)，針對配電網(wǎng)中出現(xiàn)的故障能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)測、保護及控制。在自動化設(shè)備廣泛應用的基礎(chǔ)上，能夠很大提升供電企業(yè)供電的可靠性，有利于供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。

目前，所在廣西電網(wǎng)港口局線路發(fā)生故障時，基本都是班組急修人員趕到現(xiàn)場，然后沿線排查，找到故障點，由于配電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)復雜，尤其是我局負責的地形復雜，要找到故障點需要大量人力、物力，同時時間也消耗了。因此要保證快速恢復供電，配電網(wǎng)故障自動定位是提高配電網(wǎng)的智能化的首要內(nèi)容。本文研究基于故障指示器的故障自動定位技術(shù)，將故障指示器的動作情況利用先進的通信技術(shù)傳送到調(diào)度中心，再加上智能分析識別，完成定位。這樣，急修班組人員快速到達故障點，對故障進行處理，大大縮短復電時間。本文具體從故障指示器和饋線自動化兩方面來進行分析。

3.1基于故障指示器的故障快速定位技術(shù)

故障指示器可以安裝在架空線路上，電路電纜上，也有安裝在箱式邊、環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜上的。故障指示器是構(gòu)成指示故障電流通路的裝置。大多數(shù)故障指示器不僅可以指示短路故障，隨著技術(shù)的發(fā)展，故障指示器還可以同時檢測單相基地故障和相間短路故障，可以在分支點和用戶進線等位置安裝短路故障指示器。當短路或接地故障發(fā)生后，就地安裝的指示器通過檢測故障指示電流顯示所在的區(qū)域，從變電站一直到故障所在點，這區(qū)間故障指示器會翻牌或燈光閃爍。與此同時，故障指示器將其所采集的電流信號和故障信號數(shù)字化，通過光纖或無線，以標準通訊協(xié)議將信息傳輸給通訊終端，并最終將故障指示器采集到的信息傳送給監(jiān)控臺或調(diào)度中心。然后以GPRS或CDMA的方式傳送給管理人員和急修班組，提高故障處理的速度，節(jié)約故障點查找的時間，減少用戶的停電時間，保證供電的可靠性。

目前，廣東電網(wǎng)公司下的佛山局已在配網(wǎng)中使用了帶通信功能的故障指示器，可以實現(xiàn)故障點的定位和實時監(jiān)測配電網(wǎng)的運行狀況。

如圖1所示，安裝于架空線路上的故障指示器動作后的監(jiān)控運行圖，圖2是將故障指示器安裝在電纜線路上的，故障動作后的監(jiān)控運行圖。

圖1　安裝在架空線路上的故障指示器，故障動作后的運行圖

圖2　電纜線路上安裝故障指示器故障后動作運行圖

3.2饋線自動化技術(shù)

傳統(tǒng)的10kV饋線主要是采用的斷路器是普通的柱上開關(guān)斷路器，一般的常用的負荷開關(guān)，傳統(tǒng)使用的斷路器可以分斷故障電流和負荷電流，負荷開關(guān)只能分斷負荷電流。不管是斷路器還是負荷開關(guān)，都不能自動切除故障。配置普通斷路器和負荷開關(guān)，設(shè)備簡單經(jīng)濟，隔離故障的成功率也高，但是也是一些不足：

首先，主干線和分支線上的不管是永久性或是瞬時性都會導致變電站出線開關(guān)挑戰(zhàn)，而且非故障線路也會引起停電。其次隔離故障的饋線出線開關(guān)需要多次分閘，合閘，這樣會形成對非故障區(qū)的多次停電，也會對系統(tǒng)有沖擊。最后，每次故障，需要急修人員全線排查，而且還要逐段分支人工去分閘，合閘負荷開關(guān)，來查找故障點。斷路器和開關(guān)工作狀態(tài)不能實現(xiàn)實時監(jiān)控。

目前饋線自動化技術(shù)主要是配置了饋線自動化開關(guān)，這些自動化開關(guān)主要由以下幾類：

(1) 智能柱上斷路器：根據(jù)饋線的實際效果，配置有自動化控制單元以及保護單元，通過切斷短路電流、負荷電流和零序電流，還可以與帶時限的過流保護相配合，對重合閘進行保護，主要安裝于饋線的干線和支線上。

(2) 智能柱上負荷開關(guān)：在傳統(tǒng)的負荷開關(guān)上配備了自動化控制單元，能夠切斷負荷電流、零序電流，也可以配置成電流型或電壓型。此外，該設(shè)備還具有壓延時合閘和無壓延時分閘的功能，因此可以實現(xiàn)故障區(qū)域的自動隔離，一般也是安裝于饋線的干線和支線上。

(3) 分支用戶分界斷路器：根據(jù)實際需求，通過整定保護定值，饋線出線斷路器和干線上的自動化斷路器相配合，來實現(xiàn)對用戶側(cè)相間短路和單相接地故障的自動切除，能夠有效避免上一級的設(shè)備和線路跳閘，減少停電區(qū)域。

(4) 饋線自動化智能控制器：該控制器主要鏈接斷路器、重合閘、負荷開關(guān)，然后設(shè)置控制參數(shù)，采用多種通信方式完成通信。該控制器可以配置多種保護功能，跟柱上斷路器配置一樣，可以配置帶時限的過電流和速斷保護、零序保護等。

根據(jù)實際路線要實現(xiàn)的功能不同，合理地選擇相應的自動化開關(guān)，可以實現(xiàn)對10kV饋線的動態(tài)實時監(jiān)測與控制，同時分析采用故障分段隔離技術(shù)，使得設(shè)備和變電站之間的保護相互配合，降低變電站出線開關(guān)跳閘，減少負荷開關(guān)動作次數(shù)，有效找到故障點等目的。

小電阻接地系統(tǒng)分支線分界斷路器用戶負荷側(cè)發(fā)生永久故障的案例如圖3和圖4所示。圖中方框表示斷路器，圓圈表示負荷開關(guān)，黑色的填充表示開關(guān)閉合，白色沒有填充表示開關(guān)分閘。

如圖4所示，分支線分界斷路器ZB1與分支線用戶分界負荷開關(guān)發(fā)生永久性故障，具有帶時限保護

和重合閘功能的分界斷路器ZB1首先跳閘，然后分支開關(guān)YSW1、YSW2在失壓后也迅速跳閘。由于是永久性故障，分界智能斷路器ZB1再次跳閘后同時閉鎖合閘，從而順利將故障點成功隔離，工作流程圖圖4所示。

圖3　小電阻接地系統(tǒng)中分支線斷路器ZB1與用戶

圖4　小電阻接地系統(tǒng)中分支線斷路器ZB1跳閘并閉合鎖合

智能分支負荷開關(guān)YSW1、YSW2通過配網(wǎng)通訊到調(diào)度室，并將信息發(fā)送到搶修班組，這樣搶修人員可以在較小的區(qū)域內(nèi)，較短的時間內(nèi)精準開展故障排查檢修，為快速復電提供很好的保障。

4　效果與分析

表1　饋線自動化技術(shù)中自動化開關(guān)動作情況統(tǒng)計

表1是佛山供電局2012年全年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，從表中可以看出饋線自動化開關(guān)全年累計動作723次，隔離永久性故障123次，減少了變電站的出線跳閘率，共計423次?？梢缘贸隼门潆娋W(wǎng)自動化設(shè)備，對10kV配電網(wǎng)的快速隔離，減少停電范圍，起到了很好的作用。另外利用自動化設(shè)備的通信功能，能夠幫助急修班組快速找到故障點，極大地提高了處理故障點的效率，為快速恢復供電提供有力保障。因此，自動化設(shè)備在10kV線路及其處理故障中具有重要的作用，提高10kV配電網(wǎng)自動化水平刻不容緩。

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Research on Application of the Automatic Equipment in 10kV Line Fault Treatment

ZHOUZi-yi

(Fangcheng Gang Power Supply Bureau of Guangxi Grid Co.,Ltd.,Fangcheng Gang 538001,China)

10kV distribution network is a medium voltage network,which plays an important part in electric energy transimission.It can affect power sapply in the network reliability.By analysis of 10kV line fault,put forward adopting fault indicator and feeder automation equipment.efficiently solve fault prololems of its distribution network lines,making its quick reseting electricity and inerease the electric network running reliability.

10kV distribution network;fault indicator;feeder automation equipment quick reset electricity

1004-289X(2016)02-0097-03

TM72

B

2016-01-29

周自毅(1986-)，男，湖南江永人，研究方向：配電線路故障分析。