鄭力堅(jiān)

摘要：由于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及人們生活的需求，我國(guó)電力行業(yè)也進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段，10kV配電網(wǎng)供電質(zhì)量與日益嚴(yán)峻的市場(chǎng)需求矛盾逐漸呈現(xiàn)，解決10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，提高用電的高效性和安全性成為當(dāng)下電力行業(yè)的一大重點(diǎn)任務(wù)。本文主要介紹了10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架線路特點(diǎn)，故障在線檢測(cè)定位方法，故障在線檢測(cè)定位系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)我國(guó)10kV電網(wǎng)系統(tǒng)的完善工作有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：電力工程；10kV配電網(wǎng)；故障分析；在線檢測(cè)

10kV配網(wǎng)架空線路作為整個(gè)電網(wǎng)中最為重要的線路之一，直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行，如今在社會(huì)科技日益發(fā)達(dá)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，我國(guó)的電力行業(yè)也得到了高速發(fā)展，迎來(lái)了電力領(lǐng)域發(fā)展的新紀(jì)元。其中，配電網(wǎng)的施工技術(shù)是電力行業(yè)得到迅猛發(fā)展的重要支撐，同時(shí)也是促進(jìn)電力系統(tǒng)日臻完善的重要方面。在社會(huì)城市化的進(jìn)程中，10kv配電網(wǎng)系統(tǒng)是一種相對(duì)比較典型的配電網(wǎng)形式，已成為整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，其工程的施工質(zhì)量會(huì)直接影響我國(guó)當(dāng)代及未來(lái)的電力企業(yè)發(fā)展。因此，在實(shí)際的工程建設(shè)中，通過(guò)對(duì)10kV電網(wǎng)故障在線檢測(cè)進(jìn)行研究和分析，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，并且找到切實(shí)可行的方式來(lái)解決當(dāng)下10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，以用戶的用電安全為基礎(chǔ)，不斷完善10kV配電系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，進(jìn)一步提高供電的穩(wěn)定性及高效性。

一、10kV配網(wǎng)網(wǎng)架線路特點(diǎn)介紹

要實(shí)現(xiàn)對(duì)10kV電網(wǎng)的系統(tǒng)故障及安全運(yùn)行進(jìn)行高效管理，必須要對(duì)其配網(wǎng)網(wǎng)架線路特點(diǎn)有正確的認(rèn)知，10kV網(wǎng)架一般有聯(lián)絡(luò)線不同電源的供電，提高了供電的可靠性。聯(lián)絡(luò)線方式是目前城填電網(wǎng)建設(shè)普遍使用的方式，實(shí)現(xiàn)方便，在兩條不同的10kV線路之間架設(shè)一條聯(lián)絡(luò)線，即可實(shí)現(xiàn)，化費(fèi)的費(fèi)用也比較省，在主線停電的情況下可以進(jìn)行互倒，提高了供電可靠性。但該種方式對(duì)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)之后的停電不能進(jìn)行互倒，具有一定的局限性?！笆掷帧杯h(huán)網(wǎng)方式，是目前城市配電網(wǎng)中普遍使用的環(huán)網(wǎng)方式。這是一種主線末端間直接聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電的方式，如圖1：

通過(guò)“手拉手”環(huán)網(wǎng)單元內(nèi)開(kāi)關(guān)的切換，可以實(shí)現(xiàn)不同區(qū)間簡(jiǎn)單、投資省、建設(shè)快的特點(diǎn)。對(duì)于架空線路，只要在主線上安裝若干只桿上開(kāi)關(guān)即能實(shí)現(xiàn)。因此，“手拉手”環(huán)網(wǎng)結(jié)線方式在城鎮(zhèn)配網(wǎng)網(wǎng)架建設(shè)中普遍使用。但該種結(jié)線方式，要求每條線路要有足夠的備供能力，當(dāng)變電所出線處故障或檢修時(shí)，能把全部負(fù)荷倒到另外一條線路供電。電纜雙環(huán)網(wǎng)供電方式，如圖2：

并行的2條電纜線路通過(guò)10kV開(kāi)閉所、開(kāi)關(guān)站等配電設(shè)施與另外2條并行的10kV電纜線路形成“手拉手”環(huán)網(wǎng)供電，具有很高的靈活性和可靠性，能度之后的一種比較完善的結(jié)線方式，在運(yùn)行方式上具有很高的靈活性，能夠達(dá)到很高的供電可靠性，目前我們的電網(wǎng)還在發(fā)展當(dāng)中，要實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)格式”供電方式還比較困難。

二、10kV電網(wǎng)中常用的幾種故障在線檢測(cè)定位方法

2.1阻抗法

按照發(fā)生故障時(shí)測(cè)量的電流與電壓對(duì)故障回路阻抗進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步聯(lián)系線路長(zhǎng)度和阻抗的正比例關(guān)系，對(duì)故障距離進(jìn)行估測(cè)。根據(jù)算法可以將阻抗法劃分為雙端數(shù)據(jù)與單端數(shù)據(jù)。通過(guò)精確分布參數(shù)模型實(shí)施雙端數(shù)據(jù)測(cè)距算法，需要不斷完善數(shù)據(jù)同步于偽根判斷。由于模擬技術(shù)的不足和功能促使單端數(shù)據(jù)測(cè)距算法利用單側(cè)電壓信號(hào)與電流。

2.2行波法

行波法是指按照行波和故障距離自故障點(diǎn)傳播所需時(shí)間以及檢測(cè)點(diǎn)所需時(shí)間形成正比例，通常劃分為五種：

第一種采用的是現(xiàn)代行波故障測(cè)距原理，具體利用故障暫態(tài)形成的行波獲得雙端測(cè)距的原理，通過(guò)來(lái)自于線路內(nèi)部的故障產(chǎn)生了行波初期浪涌，當(dāng)其達(dá)到線路兩端測(cè)量點(diǎn)時(shí)，可以獲取它們絕對(duì)時(shí)間差值，進(jìn)而對(duì)故障點(diǎn)至故障點(diǎn)兩端測(cè)量點(diǎn)距離實(shí)施計(jì)算。

第二種原理是故障線路上斷路器合閘形成的暫態(tài)行波在測(cè)量點(diǎn)上永久性的故障點(diǎn)彼此的往返時(shí)間對(duì)故障距離進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)這一點(diǎn)可知對(duì)于線路利用重合閘傳輸高壓電來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的，其可以有效彌補(bǔ)小時(shí)導(dǎo)致測(cè)距的失敗或者是由于故障形成的零初始角電壓。

第三種原理是通過(guò)故障點(diǎn)形成的行波達(dá)到線路兩端時(shí)間差進(jìn)一步完成的，采用第一個(gè)行波波頭達(dá)到線路兩端時(shí)間計(jì)算雙端定位，因此僅需捕捉到第一個(gè)行波波頭，而不需要對(duì)其折射與反射進(jìn)行考慮，同時(shí)行波產(chǎn)生了較大幅值，容易辨別。

第四種行波定位是單端進(jìn)行故障產(chǎn)生行波進(jìn)而定位故障的方法。當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)，在故障點(diǎn)與母線之間電壓和電流來(lái)回反射，按照故障點(diǎn)與行波之間一次往返時(shí)間以及行波波速能夠準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。

第五種原理是根據(jù)注入端的信號(hào)和故障點(diǎn)與故障點(diǎn)之間，一次往返的時(shí)間對(duì)故障距離進(jìn)行計(jì)算，也可以認(rèn)為在故障之后，人工對(duì)故障線路發(fā)送脈沖信號(hào)，之后對(duì)脈沖信號(hào)發(fā)送時(shí)間與故障點(diǎn)反射達(dá)到檢測(cè)點(diǎn)所需時(shí)間積極檢測(cè)。

2.3配電網(wǎng)自動(dòng)化方法

最近幾年，隨著不斷成熟的配電網(wǎng)自動(dòng)化措施，陸續(xù)出現(xiàn)了基于SCADA的判斷系統(tǒng)故障區(qū)域方法。其中很多都是根據(jù)配網(wǎng)饋線繼電保護(hù)，聯(lián)系斷路器關(guān)系拓?fù)浞纸庹麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步產(chǎn)生了線路網(wǎng)絡(luò)的矩陣關(guān)系，由此形成判斷算法。

三、故障在線檢測(cè)定位系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)

3.1有利于組網(wǎng)

目前我們應(yīng)用的樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)形式：后臺(tái)、數(shù)據(jù)集中器、數(shù)字故障指示器后臺(tái)和集中數(shù)據(jù)器利用GPRS聯(lián)系通信，利用短距離無(wú)線通信對(duì)集中數(shù)據(jù)器和數(shù)字故障指示器緊密聯(lián)系。在服務(wù)器IP中輸入集中數(shù)據(jù)器和附近數(shù)字故障指示器之后，構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的自行組網(wǎng)。

3.2有利于對(duì)負(fù)荷電流數(shù)值準(zhǔn)確測(cè)量

將一個(gè)導(dǎo)磁金屬安裝在電纜上，當(dāng)其屬于閉合狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)磁金屬就可以形成感應(yīng)電流，如將一層導(dǎo)線纏繞在金屬上，按照右手螺旋準(zhǔn)則就能夠形成電壓，稱該導(dǎo)磁金屬與導(dǎo)線為感應(yīng)架。

3.3有利于在線取電

傳統(tǒng)故障指示器通過(guò)電池進(jìn)行取電，并且不需要防水，因此需要進(jìn)行灌澆密封處理，無(wú)法替換電池，不足之處在于使用時(shí)間短暫，大概是一年。而故障在線檢測(cè)定位系統(tǒng)應(yīng)用的是新型材料，在10A狀況下，可以采取0.5W功率，并且相當(dāng)于原先重量的1/6?；ジ衅骺梢詫?duì)電網(wǎng)功率和自身消耗能量智能測(cè)量，促使輸入功率遠(yuǎn)大于使用功率。當(dāng)電網(wǎng)缺乏功率時(shí)，自行關(guān)閉設(shè)備上的輔助模塊，節(jié)省用電量。

3.4有利于更新判斷故障

我們通過(guò)小波變化對(duì)接地故障進(jìn)行判斷。接地故障擁有一個(gè)容性回路，容易通過(guò)高頻成分。所以，通常接地故障量中包含了大量的暫態(tài)成分。對(duì)這類非平穩(wěn)信號(hào)積極分析的重要工具為小波變換。同時(shí)按照電流突變發(fā)以及過(guò)流速斷定值法，接地暫態(tài)電流測(cè)量法等從服務(wù)端搜集的特點(diǎn)數(shù)據(jù)雙判斷短路和接地檢測(cè)，獲得更加精準(zhǔn)的故障判斷。

3.5有利于構(gòu)建和升級(jí)線路監(jiān)測(cè)運(yùn)行環(huán)境

將溫度傳感器添加至故障指示器的節(jié)點(diǎn)中，以便創(chuàng)造線路運(yùn)作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的環(huán)境；后臺(tái)服務(wù)器把要求改正的動(dòng)態(tài)參數(shù)利用集中數(shù)據(jù)器向數(shù)字故障指示器進(jìn)行傳輸，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改和一鍵升級(jí)的目標(biāo)。

四、結(jié)束語(yǔ)

10kV配電網(wǎng)工程的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性較強(qiáng)的工程，其高效運(yùn)行對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和人們生活都有著重大的影響，在運(yùn)行管理中故障在線檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用提高了其安全性及高效性。在實(shí)際工作中，我們不僅要充分了解相關(guān)10kV配電網(wǎng)工程運(yùn)作原則和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同時(shí)還要掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和新型電網(wǎng)產(chǎn)品，把先進(jìn)的電網(wǎng)安裝維護(hù)技術(shù)靈活運(yùn)用到當(dāng)前的每項(xiàng)工程中，將電氣節(jié)能工作落到實(shí)處，以達(dá)到真正的高效運(yùn)行的目的。

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