摘要:配網(wǎng)線路運(yùn)行時(shí)接地故障幾率大,會(huì)致電氣設(shè)備損毀等問題,單相接地故障還會(huì)產(chǎn)生諧振過壓危害人員安全。為降停電損失,該文詳細(xì)分析了配電故障,提出行波法等多種故障定位技術(shù),為故障排查處理提供參考,以保障電網(wǎng)工程運(yùn)行效益。
關(guān)鍵詞:電網(wǎng)工程;配電線路;故障定位技術(shù)
doi:10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.041
中圖分類號(hào):TM 762 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編碼:1672-7274(2024)07-0-03
Research on the Application of Distribution Line Fault Location Technology
in Power Grid Engineering
MENG Xianhe, ZUO Xuliang, JIAO Chenjun
(Tacheng Power Supply Company, State Grid Xinjiang Electric Power Co., Ltd., Tacheng 834700, China)
Abstract: Grounding faults during the operation of distribution network lines have a high probability, which can cause damage to electrical equipment. Single-phase grounding faults can also cause resonance overvoltage, which is harmful to personnel safety. In order to reduce the loss of power outages, this article analyzes in detail the distribution faults, proposes multiple fault location techniques such as the traveling wave method, and provides references for troubleshooting to ensure the operating efficiency of the power grid project.
Keywords: power grid engineering; distribution line; fault location technology
0 引言
隨著社會(huì)對(duì)電力的需求不斷增長,傳統(tǒng)的供電網(wǎng)絡(luò)已無法滿足當(dāng)前的用電需求。為此,相關(guān)工作者必須充分發(fā)揮10 kV配電網(wǎng)絡(luò)的作用,以保障電能的穩(wěn)定輸出。但配電區(qū)域遼闊,線路布局錯(cuò)綜復(fù)雜,這給提升供電效率和確保電力穩(wěn)定供應(yīng)帶來了不小的挑戰(zhàn)。當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí),傳統(tǒng)的人工檢修方式效率低下,且易受外界因素干擾,難以及時(shí)解決問題,有時(shí)甚至?xí)<皺z修人員的安全。因此,引入配電線路故障定位技術(shù)至關(guān)重要。此技術(shù)不僅能保障電力的穩(wěn)定供應(yīng),縮短因故障引發(fā)的停電時(shí)間,還能大幅提高運(yùn)維工作效率,并降低檢修過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述,配電線路故障定位技術(shù)在電力行業(yè)中具有廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
1 配電線路故障定位技術(shù)原理
在10 kV電網(wǎng)中,線路放電接地故障頻發(fā)。此類故障若持續(xù)2小時(shí),雖能短暫提升系統(tǒng)運(yùn)行效率,但會(huì)導(dǎo)致MUgyBKevIMBvunWcDYY8fg==未接地兩相電壓上升,對(duì)線路絕緣造成威脅。特別是兩相接地時(shí),可能觸發(fā)小電流接地系統(tǒng)的過流跳閘,增加安全風(fēng)險(xiǎn)。長時(shí)間的單相接地也存在隱患。檢修人員在處理這些故障時(shí)常常面臨危險(xiǎn)。因此,運(yùn)維人員常采用分治策略來隔離線路與故障點(diǎn)。為更有效地應(yīng)對(duì)故障,需引入故障定位技術(shù),以精確找到故障位置。同時(shí),結(jié)合智能化技術(shù)實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù),使管理人員能依據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整交換機(jī),從而增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性[1]。
1.1 問題電路監(jiān)測系統(tǒng)
在配電線路的故障定位中,問題電路監(jiān)測系統(tǒng)至關(guān)重要,它能準(zhǔn)確判斷電路故障類型。例如,電網(wǎng)接地故障時(shí),接地瞬間的電壓和電流會(huì)異常,影響電網(wǎng)運(yùn)行。此時(shí),該系統(tǒng)能迅速對(duì)比故障區(qū)域的電壓和電流,將信息及時(shí)反饋給網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng),從而精確定位故障區(qū)域,為運(yùn)維人員提供便利。若配電線路發(fā)生短路,電流會(huì)變化。此時(shí),變電站可通過跳閘停電保護(hù)電路,降低檢修難度。
1.2 問題電路指示系統(tǒng)
此系統(tǒng)根據(jù)電磁場變化判斷電流情況,進(jìn)一步定位故障區(qū)域。當(dāng)線路電流過高時(shí),會(huì)引起磁場變化,此時(shí)檢測系統(tǒng)的指示器會(huì)發(fā)出信號(hào),明確提示故障位置。這種指示器白天通過翻牌信號(hào)提示,夜晚則通過發(fā)光信號(hào)引導(dǎo)運(yùn)維人員[2]。
1.3 網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)
該系統(tǒng)融合了軟件、計(jì)算機(jī)監(jiān)控和信號(hào)接收器等多個(gè)部分。運(yùn)行時(shí),信號(hào)接收器能實(shí)時(shí)捕獲故障信號(hào),并迅速反饋給網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)。然后,系統(tǒng)的軟件會(huì)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行深入分析,明確提示運(yùn)維人員故障電路的位置和類型。這樣,運(yùn)維人員能更迅速地掌握故障情況,大幅提高檢修效率。
2 10 kV配網(wǎng)線路常見故障類型
2.1 線路接地故障
在10 kV配電網(wǎng)絡(luò)中,接地故障是一種常見的問題。這種故障可能損壞電力設(shè)備,給線路運(yùn)行帶來重大安全隱患。運(yùn)維人員在排查和定位故障時(shí),還存在觸電的風(fēng)險(xiǎn)。接地故障的原因多樣,一是電力設(shè)備接地電流突然增大,超出線路裝置的承受能力;二是線路絕緣性能下降、老化,也會(huì)增加接地故障的概率;三是市政或工地施工可能觸碰到架空線路,從而引發(fā)故障。
2.2 單相接地故障
為確保配電線路穩(wěn)定運(yùn)行,應(yīng)合理配置線路絕緣裝置。若線路絕緣層受損,將影響其絕緣性能,進(jìn)而可能導(dǎo)致單相接地故障。這類故障具有較高的危險(xiǎn)性,如可能引發(fā)大面積停電等。調(diào)查顯示,大多數(shù)單相接地故障都與絕緣層老化有關(guān),因此定期更換絕緣層至關(guān)重要。若忽視這一點(diǎn),單相接地故障的風(fēng)險(xiǎn)將上升。技術(shù)人員應(yīng)特別關(guān)注居民區(qū)的配電線路,定期更換絕緣層,以積極預(yù)防單相接地故障[3]。
2.3 線路短路故障
配電線路發(fā)生短路故障時(shí),電路設(shè)備可能出現(xiàn)跳閘、停電等事故,對(duì)電能傳輸產(chǎn)生顯著影響。短路故障的原因主要有以下幾點(diǎn):首先,10 kV配電線路跨越區(qū)域廣,地形復(fù)雜,在雷雨、大風(fēng)等惡劣天氣下,可能因絕緣擊穿或線路斷裂而引發(fā)短路;其次,鳥害也可能導(dǎo)致線路跳閘;最后,車輛行駛、樹障等因素也會(huì)增加配電線路短路的風(fēng)險(xiǎn)。
3 配電線路故障定位技術(shù)在配網(wǎng)中的
應(yīng)用
3.1 行波法
在10 kV配電線路中,故障點(diǎn)常伴隨行波現(xiàn)象。為精確定位故障,運(yùn)維人員可進(jìn)行行波檢測。借助行波檢測裝置,檢測人員能準(zhǔn)確捕捉行波情況。檢測后,通過計(jì)算行波從故障點(diǎn)到設(shè)備的傳播距離,可明確故障位置。行波法應(yīng)用要求低,結(jié)果準(zhǔn)確,且不受電阻、線路影響。但行波法抗干擾能力較弱,可能影響結(jié)果準(zhǔn)確性。因此,在使用行波法時(shí),應(yīng)盡量減少外部干擾。
3.2 現(xiàn)場注入方法
運(yùn)維人員可利用雙舌勾工具向故障架空線路注入低頻或異頻高壓信號(hào)以檢測故障。具體有三種方法:首先,可采用注入脈沖高壓信號(hào)法,通過向線纜與大地間發(fā)出直流高壓脈沖電壓,并檢測脈沖電流來定位故障,但需注意長線路和分布電容對(duì)信號(hào)傳輸和檢測精度的影響。其次,注入工頻信號(hào)法,將工頻信號(hào)注入停電線路中,通過鉗表檢測電流定位故障,但在雙回線路中需注意未停電線路對(duì)定位準(zhǔn)確性的影響。最后,小范圍模糊定位法,通過在線路上設(shè)置分支線路探測設(shè)備監(jiān)測運(yùn)行情況,該方法簡單易行但精度有限,適用于初步分析故障區(qū)域。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適方法定位故障,提高運(yùn)維效率和故障處理速度[4]。
3.3 人工巡檢定位法
對(duì)于單相接地故障,若無特殊輔助定位法,可采用人工巡檢定位。運(yùn)維人員通過觀察故障指示器動(dòng)作位置確定故障點(diǎn)。但小電流接地故障時(shí)間短、電流小,可能限制故障指示器動(dòng)作,導(dǎo)致難以確定故障位置,因此人工巡線定位法使用頻率較低。
3.4 饋線自動(dòng)化定位方法
傳統(tǒng)10 kV饋線設(shè)備如負(fù)荷開關(guān)和斷路器,雖具備切斷負(fù)荷電流能力,但故障切除能力受限,且存在諸多問題。饋線自動(dòng)化技術(shù)通過智能開關(guān)解決這些問題,如智能斷路器可迅速切斷故障并保護(hù)重合閘;智能負(fù)荷開關(guān)能自動(dòng)隔離故障;分支用戶分界斷路器可自動(dòng)切除用戶側(cè)故障以防停電范圍擴(kuò)大;智能控制器則能消除傳統(tǒng)設(shè)備缺陷并提升通信效率。這些技術(shù)顯著提高故障處理效率和供電可靠性。
3.5 使用錄波器技術(shù)
在10 kV配電線路運(yùn)行中安裝故障錄波器可實(shí)時(shí)掌握線路運(yùn)行狀況。結(jié)合故障錄波器收集的數(shù)據(jù)信息可準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)位置。運(yùn)維人員使用故障錄波器能全面記錄故障前后的電流量和電壓量以合理判斷故障類型和原因并精確定位故障點(diǎn)。但在使用故障錄波器時(shí)需錄入線路運(yùn)行參數(shù)。若需改造配網(wǎng)線路,則應(yīng)提前整定處理線路參數(shù)以精確定位配網(wǎng)線路的故障點(diǎn)。
3.6 監(jiān)測單元硬件方案
在架空線路上安裝線路監(jiān)測終端時(shí)面臨安裝操作難度大的問題,主要原因是裝置與地面距離遠(yuǎn)且供電難度大。傳統(tǒng)供電多采用太陽能板和蓄電池方式,但安裝和維護(hù)操作復(fù)雜。因此運(yùn)維人員應(yīng)選用互感取電方式有效解決傳統(tǒng)供電不足的問題。在硬件組成單元中包括蓄電池單元、互感取電單元、傳感器單元和程序加載單元等。其中互感取電單元和蓄電池單元為監(jiān)測單元提供電力能源;傳感器采集線路上利用信號(hào)處理單元將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào);數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元?jiǎng)t負(fù)責(zé)存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)和采集的數(shù)據(jù)等信息。
4 加強(qiáng)配電線路故障定位技術(shù)應(yīng)用效
果的方法
4.1 完善一般性應(yīng)用機(jī)制
配電線路故障定位技術(shù)融合了先進(jìn)的通信與計(jì)算機(jī)技術(shù),其實(shí)用性強(qiáng)、性能卓越,對(duì)電力企業(yè)的管理有著顯著的助推作用。在處理這一系統(tǒng)時(shí),工作人員需要全方位考量管理需求與控制措施,以便充分發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)勢。該技術(shù)尤其在惡劣環(huán)境中展現(xiàn)出色,能有效解決室外電網(wǎng)因氣候變化導(dǎo)致的信號(hào)不穩(wěn)定和線路故障難題,進(jìn)而提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和設(shè)備的運(yùn)行效率。此外,該技術(shù)還能精準(zhǔn)地配置專業(yè)技術(shù)與設(shè)備模塊,從而增強(qiáng)設(shè)備處理效果,并有助于維護(hù)配電故障的修復(fù)機(jī)制。技術(shù)人員在應(yīng)用此技術(shù)時(shí),需對(duì)線路運(yùn)行結(jié)構(gòu)有深刻理解,以確保線路管理的高效性。同時(shí),該技術(shù)運(yùn)用數(shù)字代碼來表示運(yùn)行狀態(tài),確保了信號(hào)發(fā)射的準(zhǔn)確無誤,并優(yōu)化了信號(hào)的處理效果。在應(yīng)用過程中,還需配合使用如MODS等特殊材質(zhì)、高效運(yùn)行的系統(tǒng)設(shè)備,以確保設(shè)備安裝位置的精確性并降低檢測誤差[5]。
4.2 完善特殊性應(yīng)用機(jī)制
在故障定位技術(shù)體系中,MODS系統(tǒng)占據(jù)重要地位,它能夠革新傳統(tǒng)的檢測模式,優(yōu)化系統(tǒng)安裝管理與地點(diǎn)指示功能,從而提升故障判斷的效率。將MODS系統(tǒng)安裝在用戶設(shè)備之后,能夠精準(zhǔn)地判斷線路分支的管理過程,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用體系的優(yōu)化整合。配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)則可以準(zhǔn)確迅速地識(shí)別故障類型與范圍,它不僅能向中心站發(fā)送信號(hào),還能通過短信及時(shí)通知配網(wǎng)人員,從而大幅縮短故障的查找時(shí)間,在配電系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。盡管在農(nóng)網(wǎng)中應(yīng)用配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)能取得一定成效,但由于農(nóng)網(wǎng)的故障定位點(diǎn)相對(duì)較少,因此仍需進(jìn)一步努力以縮短故障查找時(shí)間。
5 結(jié)束語
在運(yùn)用配電線路故障定位技術(shù)時(shí),相關(guān)工作者應(yīng)當(dāng)注重整合常規(guī)系統(tǒng)與工作,并著重處理在線定位系統(tǒng)的處理機(jī)制與應(yīng)用效果。這既要求他們消除邏輯排查的缺陷,提高工作效率,也要求他們能準(zhǔn)確判斷故障地點(diǎn),縮短恢復(fù)供電的時(shí)間,以滿足電力企業(yè)的實(shí)際需求。
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