配网自动化系统中线路故障快速定位方法

2020-12-28骆华杰

中国电气工程学报 2020年19期

骆华杰

摘要：在配网的实际运行过程中，发现导致线路故障的因素诸多。为了避免发生更多故障，使线路可以稳定运行，要在故障初期重视存在的问题，采取科学有效的方法积极进行优化，之后监督检查配电自动化系统的应用效率，保证配电系统可以被真正利用。这需要利用快速定位方法，来为配电网系统的稳定运行提供有效保障。

关键词：配网自动化;故障定位;线路故障;方法

1配网自动化系统简介

1.1配网自动化的定义

配网自动化指采用计算机信息技术、网络技术、通信技术等多种先进的科学技术，收集、分析配电网系统中各种运行数据，对配电网设备进行检测、保护、控制、管理，从而保证配电网的稳定运行。

1.2配网自动化系统的组成

配网自动化系统的组成部分分为：系统管理层、网络通讯层、现場设备层等。其中，系统管理层是配网自动化系统的中心，由低压智能变配电管理系统软件、监控主机、打印机和UPS不间断电源等组成。网络通讯层充当着系统管理层和现场设备层的交流媒介，主要由屏蔽双绞线、光缆、光纤收发器、工业网络交换机、通讯管理机和电源模块等不同设备组成。现场设备层用于现场监测数据，由中低压配电监控中心所需的各种智能电力仪表、微机保护以及其他第三方智能设备组成。这三个部分互相协调配合，对配电设备进行实时监控，保证配网自动化系统正常运行。

1.3配网自动化系统的功能

配网自动化系统具有安全监视、控制、保护三个基本功能。以下是对三个功能的简单介绍，

1.3.1安全监视功能

通过采集配电网上的状态量，电流、电压、功率等模拟量以及电能量，对配电网的运行状态进行监视。

1.3.2控制功能

在需要的时候，远方控制开关会合闸或跳闸，电容器投入或切除，以达到补偿无功、均衡电荷、提高电压质量的目的。

1.3.3保护功能

指检测和判断故障区段，隔离故障区段，恢复正常区段的供电。

1.4配网自动化系统稳定性的影响因素

配网自动化系统是否稳定，直接影响着线路故障定位准确与否。实际应用中，影响配网自动化系统稳定性的影响因素主要包括：工作人员技术水平的高低;配电网系统各组成部分之间的匹配与兼容程度;系统通讯流畅与否;配电网终端设备是否稳定等。

2配网自动化系统中线路故障快速定位的方法

2.1小范围模糊定位法

小范围模糊定位，就是将多个分支线路探测设备分别置于线路各个分支探测点，实时监测线路情况，这种方法最简单也最直接。传统的线路故障检测一般采用这种方法，但随着经济发展，用电量激增，电网内部结构愈发复杂，简单的小范围定位只能初步锁定故障发生的位置，要想明确故障发生的位置，还需要进一步探索。例如，某新闻报道，某地某晚发生了线路跳闸事故，很多线路区域失电。技术人员根据以往经验，分析相应时段中配网系统运行的基本情况，检查线路运行拓扑示意图中FTU通讯运行情况，之后又进行比对，整合多方面信息，终于判定出了故障发生位置。案例可以看出传统的故障定位方法，虽然能解决故障问题，恢复供电，但耗时较长，浪费人力物力，开发一种新的故障定位方法并应用到实际生活中，已经刻不容缓。

2.2精细化故障定位法

2.2.1行波故障定位

“行波”是平面波在传输线上的一种传输状态，其幅度沿传播方向按指数规律变化。“行波故障定位”，即根据故障对波形的阻碍程度来判断其发生的位置，该系统是在线路的检测端向配电线网各个线路注入同一信号源产生信号行波，若信号行波受到故障线路阻碍，传输路径会发生改变，从而导致传输速度、行波传送时间发生改变。实际操作中，工作人员可根据线路上行波的速度差异以及行波传送的时间直接计算出故障位置，准确定位故障信息。该系统一般在第一阶段小范围模糊定位结束之后使用，一方面可节省故障定位的时间，另一方面，由于故障范围缩小，计算工作效率将大幅提升。

2.2.2分布式故障定位

分布式故障定位系统充分利用行波故障定位原理，将传统的故障定位装置从变电站二次侧搬移到线路上，能快速确定故障区段和故障位置，缩短故障修复时间，极大提高供电可靠性，减少因故障造成的直接和间接经济损失。与传统的故障定位方法相比，该系统可解决T接及混架等复杂结构的线路故障定位，更加真实的提取电流行波，提高定位精确度。另外，该系统充分利用雷电电流行波的时域信息，分别从极性、能量谱等方面进行分析，能实现对雷击类型故障的有效识别。

2.3信号定位法

模糊定位初步锁定故障位置，精细化故障定位可准确定位到故障点，但导致线路故障的原因复杂多变，要想及时开展线路抢修工作，还要检测出故障发生的原因，此时可使用检测信号定位。检测信号定位即在用电线路中注入检测信号，根据检测信号在故障位置反射信息的不同来确定故障类型，从而判断故障发生的原因。检测信号定位法在实际使用中会遇到以下三种情况：（1）线路中高度故障;（2）线路中间歇性故障;（3）线路单相接地故障，每种故障的表现形式不同，检测方式也不同，实际操作中可根据线路中故障的严重程度决定使用哪一种定位方式。

2.4高科技智能定位法

小范围模糊定位、精细化定位、检测信号定位只能有针对性的进行故障定位诊断，面对电网情况复杂，线路故障多样化的情况，可借助大数据系统，通过信息化手段多渠道收集线路故障的实例和数据，将故障情况分类汇总，并制定解决方案，待线路故障发生时将现有状况与数据库信息进行比对，可及时明确故障发生原因，拿出解决方案。另外，供电企业可经常对线路进行检测，若发现线路存在隐患，应及时进行检修，将故障“扼杀在摇篮之中”。

2.5万能“四步法”

上文中提到四种故障定位的方法，无论采用哪种方法，在日常生活中，配网自动化系统线路故障定位应遵循以下四步：

2.5.1巧妙使用各种定位方法

线路在运行中产生相应故障时，应及时采用合适的系统对故障进行定位，以缩短故障产生影响的时间，降低大众没电的焦虑。

2.5.2做好巡线处理工作

线路故障带来的失火问题不容小觑，发生线路故障时安排专人做好巡线处理工作非常必要。

2.5.3合理安排工作人员

不同的技术人员对故障的判断能力不同，故障发生时合理安排工作人员，可快速反应故障发生情况，清楚判断故障发生位置。

2.5.4加强监督，做好记录

线路故障发生时，冷静判断，合理处理，有效监督，并做好故障发生情况的分析，以便日后学习借鉴。

3结束语

配网自动化系统对于配网运行及线路故障处理的确具有重大意义。它可以对电网实施全面监控，并为后续线路故障的解决提供重要参考依据。而在配网自动化系统中对线路故障应用快速定位法能够实时掌控线路运行的相关信息，并对配网运行进行综合评价、对线路故障造成的危害进行合理的模拟，以此保障配网运行的稳定性与安全性。