梁達(dá)強(qiáng)

摘要：隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，配網(wǎng)故障定位技術(shù)也在朝著智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，然而故障的識別與定位的效率與精準(zhǔn)度依然有待發(fā)展。文章首先介紹了配網(wǎng)故障快速定位的方法，同時(shí)分析了故障指示器的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)故障；快速定位方法；故障指示器；配網(wǎng)系統(tǒng)；電力輸送 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM711 文章編號：1009-2374（2017）03-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.023

配網(wǎng)系統(tǒng)架設(shè)范圍較廣、構(gòu)造也相對復(fù)雜，且同各類電纜線路混雜布局，實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)各種故障問題，要想維護(hù)配網(wǎng)的安全、持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須掌握配網(wǎng)故障快速定位的技術(shù)與方法，同時(shí)引入故障指示器，及時(shí)定位并解除故障，避免故障對配網(wǎng)系統(tǒng)造成安全威脅，以此來支持與維護(hù)配網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行。

1 配網(wǎng)故障定位的方法分析

1.1 FTU與SCADA

饋線終端設(shè)備簡稱FTU，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)簡稱SCADA系統(tǒng)，前者充分發(fā)揮遙信、遙測與控制等作用，及時(shí)獲取故障信號，并途徑SCADA系統(tǒng)來傳輸信息，經(jīng)過運(yùn)算主站負(fù)責(zé)定位并處理故障。

不同的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，故障定位有所差別，如果是輻射狀、開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)狀配網(wǎng)，則在電源端流經(jīng)短路電流的首個(gè)開關(guān)與末端開關(guān)間發(fā)生故障，該區(qū)段定位故障區(qū)段。FTU可以憑借對流經(jīng)沿線開關(guān)電流的監(jiān)督與監(jiān)測來及時(shí)定位故障點(diǎn)，如果是環(huán)狀配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，遇到故障問題，不同電源點(diǎn)的電流則將朝著故障點(diǎn)流動(dòng)，故障段兩側(cè)的故障電流，有著完全相反的方向，可以憑借分析短路電流的功率方向來鎖定故障段，此時(shí)無需重合器的啟用?？偟膩砜?，這種故障定位方法需要較多的成本投入。

1.2 故障指示器定位法

可以將指示器配設(shè)于配網(wǎng)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)收集電流、電壓信息，從而定位并指示故障，并負(fù)責(zé)輸出相關(guān)的故障信息。

實(shí)際的電壓采集過程為：依托于空間電場電位梯度進(jìn)行電壓采集，電磁感應(yīng)來收集電流，憑借分析電壓、電流的變化規(guī)律等來對故障做出科學(xué)的判斷與識別。當(dāng)發(fā)現(xiàn)短路故障，則要主動(dòng)發(fā)出動(dòng)作，同時(shí)做下標(biāo)識，相應(yīng)的故障信號則能夠憑借通訊系統(tǒng)傳輸至主站。

1.3 故障快速定位系統(tǒng)

故障快速定位系統(tǒng)是建立在多項(xiàng)電氣設(shè)備、系統(tǒng)等的綜合配合下來及時(shí)、高效定位故障的系統(tǒng)。主要設(shè)備包括故障指示器、通訊主站、子站等，不同的設(shè)備負(fù)責(zé)不同的功能。

1.3.1 故障指示器。設(shè)置于架空線路，具備多重功能，例如數(shù)字編碼、故障電流檢測、就地指示等。系統(tǒng)故障狀態(tài)下，支線指示器發(fā)出警示，并對應(yīng)將數(shù)字編碼信息經(jīng)發(fā)射單元傳輸至子站。指示器通常依托于太陽能進(jìn)行供電。

1.3.2 通訊主站與子站。子站與主站之間協(xié)調(diào)配合負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)、信息的傳輸通訊。子站通常配設(shè)于支線電桿，承擔(dān)遠(yuǎn)程通訊任務(wù)，系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)到被檢測區(qū)段同遠(yuǎn)程主站中繼功能，通訊主站可以同時(shí)采集來自于多個(gè)故障指示器的編碼信息，再憑借通訊子站來解調(diào)、解碼無線信息，再將信息傳輸至主站，子站同樣利用太陽能來發(fā)電，電池充滿電后，能確保持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。主站主要負(fù)責(zé)接收來自于子站的信號，科學(xué)處理應(yīng)用程序，人機(jī)交流的屏幕中，故障點(diǎn)會出現(xiàn)變色現(xiàn)象，對應(yīng)呈現(xiàn)出故障信號，再對應(yīng)調(diào)動(dòng)警示系統(tǒng)，發(fā)出故障訊息，并傳輸至檢修人員隨身攜帶的通訊設(shè)備。

2 故障指示器的應(yīng)用

2.1 故障指示器的特點(diǎn)

配設(shè)于電力線路，用來提示、提醒故障的智能化設(shè)備，能夠自動(dòng)化判斷、警示并呈現(xiàn)故障，同時(shí)自動(dòng)化回歸原位。傳統(tǒng)故障指示器采用一成不變的整定方式，通常僅設(shè)置一個(gè)電流定值，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中容易受到多重因素的干擾，例如勵(lì)磁、諧波、電磁等，故障指示精準(zhǔn)度相對落后。

隨著現(xiàn)代化通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、電子信息技術(shù)等的運(yùn)用，故障指示器的類型得以更新，以數(shù)字型電子元件為依托，能夠參照配網(wǎng)線路的長度、負(fù)荷大小、保護(hù)模式等來對應(yīng)設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)動(dòng)作邏輯值，促進(jìn)其實(shí)用功能的有效發(fā)揮。

2.2 故障指示器的應(yīng)用原理

故障指示器由于結(jié)構(gòu)、性能等存在差異，實(shí)際的指示功能也有所差異，故障指示器分為過流型指示器、自適應(yīng)型指示器，具體體現(xiàn)在：

2.2.1 自適應(yīng)型指示器。變化電流的檢測，因?yàn)楣收蠣顟B(tài)下，線路電流將急劇上升，保護(hù)跳閘后，電流與電壓也將在短時(shí)間下降至0。此類指示器一般以三個(gè)參數(shù)值來判斷、識別故障，具體的參數(shù)值為故障電流分量整定值、切斷故障的時(shí)間極值（即最短時(shí)間T1、最長時(shí)間T2），具體參照以下公式來判斷：

Δl>h1，T1≤ΔT≤T2

Uc=Ic=0

2.2.2 過流型指示器。正式運(yùn)行前需設(shè)計(jì)動(dòng)作值，實(shí)際工作中，當(dāng)看到線路中的電流值較大，超出了標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作值，而且該超標(biāo)電流值接連運(yùn)轉(zhuǎn)，超出了設(shè)定的時(shí)間值，則意味著存在故障。

過流型指示器的運(yùn)用同樣優(yōu)缺點(diǎn)并存，優(yōu)勢體現(xiàn)在能夠動(dòng)態(tài)跟隨系統(tǒng)的變化而發(fā)出動(dòng)作，指示效率較高，然而由于動(dòng)作值的設(shè)定不變，所以實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)等故障。

2.3 故障指示器的應(yīng)用

2.3.1 短路故障檢測。配網(wǎng)系統(tǒng)短路故障不僅可能燒毀電氣設(shè)備，也可能破壞整個(gè)配網(wǎng)線路，對此可以采取兩種故障檢測法。

第一，電流動(dòng)態(tài)監(jiān)測法。運(yùn)行于配網(wǎng)線路的電流處于動(dòng)態(tài)變化中，故障出現(xiàn)時(shí)會形成突變性故障電流，如果出現(xiàn)一個(gè)正向突變，同時(shí)變化量高出一個(gè)設(shè)定值，瞬時(shí)間電流值與電壓值如果同步降低達(dá)到零，就意味著此線路中出現(xiàn)了故障性電流，突變檢測法的優(yōu)勢在于對于電流的變化較為敏感，然而如果短路電流較小，則檢測能力較弱。

第二，傳統(tǒng)故障研判法。該方法同繼電保護(hù)理論大致相當(dāng)，通過標(biāo)準(zhǔn)化、高效化的熔斷，科學(xué)地設(shè)計(jì)參數(shù)，確保一切短路都發(fā)出動(dòng)作，提高故障判斷的精準(zhǔn)度。該方法的優(yōu)勢體現(xiàn)在：能夠用在更廣的電力線路，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，但是需要運(yùn)維人員具有較高的專業(yè)水平，能夠熟識線路的分布，而且要確保參數(shù)設(shè)置精準(zhǔn)、合理。

2.3.2 單相接地故障的監(jiān)測。電流較低時(shí)，單相接地故障的監(jiān)測主要采用諧波法、首半波法，諧波法因?yàn)閿?shù)值較小，易遭受外來因素干擾；首半波法則可能導(dǎo)致極性的錯(cuò)誤判斷。通常來說，故障指示器在實(shí)際使用中具有一定的局限性，僅僅圍繞本相電流進(jìn)行檢測，在實(shí)際的單相接地故障檢測中，適用能力相對有限。

低壓配網(wǎng)接地系統(tǒng)多屬于小電流接地，無數(shù)學(xué)模型的支持，單純依靠物理模型內(nèi)部的多項(xiàng)參數(shù)、參量數(shù)據(jù)，無法客觀、精準(zhǔn)地對接地故障做出判斷?，F(xiàn)階段，相對科學(xué)、合理的接地故障判斷方法為：全面對比與分析暫態(tài)接地電流、穩(wěn)態(tài)接地電壓等的動(dòng)態(tài)變化情況，配合人為的判斷、決策與分析，能夠相對更加高效、準(zhǔn)確地判斷單相接地故障，然而這一過程中最關(guān)鍵的是要科學(xué)選型故障指示器，確保所選設(shè)備數(shù)據(jù)采樣頻率較高、可以及時(shí)獲取線路電容放電流值。同時(shí)需要指示器兼具多種功能，例如防空載合閘涌流誤動(dòng)功能，重合閘過程中，非故障線路依然保持穩(wěn)定完好等功能。

3 結(jié)語

配網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中難免出現(xiàn)各種故障，最有效的方法就是及時(shí)識別、定位并解除故障，既要發(fā)揮傳統(tǒng)的故障定位方法的優(yōu)勢，同時(shí)又要注重定位技術(shù)之間的互動(dòng)整合，故障指示器作為一項(xiàng)重要的故障指示設(shè)備，應(yīng)用于配網(wǎng)系統(tǒng)，能夠有效發(fā)揮故障指示作用。隨著現(xiàn)代化智能技術(shù)、通訊技術(shù)等的發(fā)展，配網(wǎng)故障定位與識別也勢必會獲得全新的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）