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基于配网自动化系统在隔离配网故障中的应用

发表时间：2021/5/10 来源：《基层建设》2021年第1期作者：王文新

[导读] 摘要：在配电线路、电力电缆及开关柜、架空线等处，经常会出现接地、短路等故障。

        国网四川省电力公司蓬溪县供电分公司四川省遂宁市蓬溪县 629100
        摘要：在配电线路、电力电缆及开关柜、架空线等处，经常会出现接地、短路等故障。针对配电网这种特点，利用沿线安装故障指示装置实现故障区段定位，在一定程度上是投资最经济、效果最显著的方法。本文探讨故障指示器如何利用配网自动化系统进行隔离配网故障。
        关键词：故障指示器；配网自动化；配网故障
        随着人们生活中对用电需求的与日俱增，配电网自动化的重要性越发突出，对故障定位、切除以及恢复供电的快速性要求越来越高。为了快速定位故障区段，缩短故障时间，故障指示器现已大量应用的现在隔离配网故障中。
        1.配网故障的几种类型
        1.1设备本体故障
        设备本体故障主要有站所故障、配变故障、电缆中间头故障、架空线路柱上开关、刀闸、架空线路故障等故障。设备本体故障一般以强停故障为主，一旦发生影响范围较大。
        1.2外力因素故障
        外力因素故障主要有市政建设施工、异物飘带、鸟害、车辆、挖机挖坏电缆等。外力因素故障除了异物引起的故障可能是瞬时故障，其他的一般都是强停故障，一旦发生影响范围较大。
        1.3用户原因故障
        用户原因引起的故障，由用户内部故障引起，故障原因多种，一般由用户设备、用户自身建设、用户误操作等引起。
        1.4雷击故障
        雷击故障一般以瞬时故障为主，重合成功较多。但也存在少量的雷击断线故障。
        1.5风雪大风
        风雪大风故障一般伴随树线矛盾引起的故障，瞬时故障和永久故障都有。
        2. 故障指示器概述
        故障指示器正确的使用有利于故障区段定位，一旦线路发生故障，抢修人员可借助指示器的报警显示，综合分析，迅速确定故障点，排除故障。在使用和维护方法得当的情况下，可彻底改变过去区域巡线，分段合闸送电查找故障点的落后方法。
        配网中使用故障显示器的种类繁多，但大体可分为以下几种：
        (1)按使用功能分：①短路型；②接地型；③接地、短路二合一型。；
        (2)按信号源分：①有信号源线路故障检测系统；②无信号源线路故障指示器。
        (3)按安装地点分：①架空线路型；②电缆线路型；③母线汇流排型；④面板型。
        (4)按显示方式分：①翻牌显示型；②光电显示型。
        (5)按线路供电方式分：①单电源型；②双电源型。
        结合配电网的自身运行状况，本文按照安装地点分类的方法，对故障指示器简要分类：
        （1）架空线路故障指示器
        传感器和显示部分集成一个单元内，通过机械方式固定于架空线路（包括裸导线和绝缘导线）的某一相线路上的指示器。不具备通信功能。正常状态“白色”指示，线路流过短路电流时，“红色”指示。24小时后自动翻转为白色。
        （2）环网柜（开闭所）故障指示器
        一种由传感器和显示单元组成，通常显示单元嵌于环网柜﹑开关柜的操作面板上的指示器。部分故障显示器有电流表等功能，具备简单通信、“遥信”接入功能。在短路、接地故障发生后，流过短路电流的间隔会触发“故障指示”，部分装置可设置在装置整定延时T后，自动复归，或手动人工复归。主要用于应用于电缆分支箱、环网柜等配套设备中。
        该类故障指示器自带“检测”按钮，方便配电运检人员日常巡视时，判断故障显示器运行情况。配网环网柜（开关站）故障指示器主要集中使用为EKL系列、FDS系列及Flair 2X系列。

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        3.故障指示器的应用方案和流程
        3.1故障指示器的应用方案
        故障指示器在配电网中的应用主要包括有两方面的功能：第一，在配电网正常运行的過程中，故障指示器的主要作用是对电力线路进行检测，记录下在正常运行状态中线路电压、电流的数据情况，将这些情况记录汇总后发送到指示器的显示终端，为电网电力调度、电力维修检测等工作提供科学有效的参考数据。第二，在配电网发生故障时，故障指示器主要作用是对电力线路中的故障进行准确的检测和判断，将故障发生时的相关电压、电流数据发送到显示终端中与正常数据进行有效的比对，帮助工作人员确定故障的严重程度，同时故障指示器还具备定位功能，能够对电网中的故障点进行准确有效的定位，节约了工作人员寻找故障点的时间，提高了维修效率，维护了电力系统的稳定运行。
        3.2故障指示器定位配网故障的流程
        （1）故障指示器检测到故障信号触发指示器动作，故障指示器将动作信息远程上报给配网工区。
        （2）配网工区根据收集的故障指示器动作信息进行基本定位处理，求解计算出故障的基本区段。
        （3）调度工区的控制程序通过识别基本区段，包括正常运行在内的多种线路运行情况，并对其进行容错性分析。
        （4）通过容错分析，计算出重合度最高的故障电流向量，因而最终确定概率最高的配电网运行倩况。
        （5）根据结果分析，若线路处于正常运行状态，则定位程序再次回到休眠状态，直到下次接收到故障指示器触发动作信号;若线路有故障情况，将精确故障区段发送给工作人员。
        4.故障指示器的应用效果分析
        4.1故障指示器应用前后的对比分析
        以一条15km长的配网线路为例，当这条线路出现相间短路故障时，该条线路的巡查人员必须从变电站所在的出口线路开始巡查，然后沿着该条线路进行巡查直到发现故障点为止。如果相间短路故障位置在线路的最末端，那么线路巡查人员至少要花费3小时才能找到故障点，并进行解决。而在配电网中安装智能性故障指示器后，整条线路上有4个故障监测点，就相当于将整条线路分为4个区域。当该条线路发生相间短路时，巡查人员只需要根据故障信息的定位范围对相应的故障区域进行巡查即可。如果该条线路的相间短路故障位于线路的最末端，那么与安装普通型故障指示器相比，几乎可以节省3/4的巡查时间，极大地提高了巡查效率，减少了配网的停电时间，能够有效保证电力系统的正常运行状态。
        4.2故障指示器的应用优势分析
        对故障指示器的应用优势进行分析研究时，主要从故障检测效益以及经济效益两方面进行分析探讨。
        （1）故障指示器在配网中的检测效益。在对配网进行故障检测时，能够准确定位线路故障范围，方便检修人员进行检修，在很大程度上提高了电力系统运行的安全性和稳定性。在配网中安装了故障指示器可以将一整条供配电线路分为4个较短的线路区域。这样不仅提高了故障指示器金新故障检测的准确性，还在很大程度上降低了工作人员的巡查难度。例如，当故障指示器对线路中的故障问题发出警报信息，配网线路的巡查人员可以根据定位信息及时赶到相应的故障区域，不必再去对整条线路进行巡查，减轻工作难度的同时，提高了工作效率和质量。根据相关的数据资料统计，安装故障指示器后，线路巡查人员的巡查时检减少了将近3/4，极大地提高了巡查效率。
        （2）故障指示器在配网中应用的经济效益。供配电中应用故障指示器的经济效益是不可估算的，因为安装故障指示器除了能够降低对故障指示器的维护费用外，还在很大程度上减少了配网线路的巡查工作，极大地提高了巡查效率和巡查质量。并且故障指示器还能够对电网正常运行的电流、电压等数据进行准确的监测，在一定程度上提高了电网调度运营的工作效率和质量。这些都会在很大程度上促进电力单位的发展，提高电力单位的经济收益。因此，故障指示器在配网中的应用有极大的隐性经济效益，能够有效提高电网运行的可靠性和稳定性。
        5.结束语
        配网线路传输距离远、支线多，大部分是架空线，环境和气候条件恶劣、外破、设备故障和雷电等自然灾害造成故障率较高｡一旦出现故障停电，首先给人民群众生活带来不便，干扰了企业的正常生产经营；其次给电力企业造成较大损失；再者一条线路距离较长，分支又多，呈网状结构，查找故障，非常困难，浪费了大量的人力、物力｡线路故障指示器在配网线路上的运用，使得配网线路在线监测系统更加完善｡该系统可以帮助电力运行人员实时了解线路上各监测点的电流、电压、温度的变化情况，在线路出现短路、接地等故障后给出报警信号，电力运行人员可迅速准确赶赴现场进行处理｡系统除了显示线路故障电流途径和位置外，还能显示线路负荷电流、零序电流、线路对地电场、接地尖峰电流的变化等情况｡
        参考文献：
        [1]谢莹.智能配网故障快速定位方法研究[J].技术与市场，2018，25（04）：94-95.
        [2]周经纬，邓国明，阳细斌.配网故障快速定位的基本方法分析及故障指示器的应用[J].机电信息，2015（36）：41+43.