陳建良(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺(tái)山供電局,廣東 臺(tái)山 529200)
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10kV配電網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)的應(yīng)用研究
陳建良
(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺(tái)山供電局,廣東 臺(tái)山 529200)
摘 要:傳統(tǒng)的配網(wǎng)故障定位與診斷主要采用逐段逐層查找模式,延長(zhǎng)了故障定位時(shí)間,影響了系統(tǒng)的安全用電。創(chuàng)建故障快速定位系統(tǒng),發(fā)揮該系統(tǒng)的智能化故障定位作用對(duì)于10kV配網(wǎng)系統(tǒng)具有十分積極的意義。本文分析了10kV配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)的構(gòu)造與應(yīng)用原理。
關(guān)鍵詞:10kV配網(wǎng);故障定位系統(tǒng);應(yīng)用
某地區(qū)10kV配電網(wǎng)最初采用傳統(tǒng)的故障檢修方式,也就是逐段、逐線嘗試性送電來逐步定位故障區(qū)域。此類檢修方法不僅會(huì)影響故障定位與檢修工作效率,也可能對(duì)配網(wǎng)線路、電氣設(shè)備的安全運(yùn)行帶來不良影響,如果引入故障指示設(shè)備,能夠?qū)ε渚W(wǎng)線路故障進(jìn)行逐段、逐層定位,然而,其中依然少不了人工檢查與輔助,也帶來了故障定位困難。
對(duì)此,需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)故障快速定位系統(tǒng),依靠高集成的配網(wǎng)終端來發(fā)揮對(duì)配網(wǎng)故障的定位、判斷、分離等目的,達(dá)到對(duì)配網(wǎng)故障的自動(dòng)化、智能化檢測(cè),此方案必然會(huì)成為配網(wǎng)故障定位檢修的一大發(fā)展趨勢(shì)。
10kV配網(wǎng)故障快速定位系統(tǒng)是一個(gè)基于現(xiàn)代化智能技術(shù)、通信技術(shù)為一體的故障定位系統(tǒng)。其故障定位的大體原理為:故障指示器負(fù)責(zé)收集來自于故障系統(tǒng)的信息,在通信系統(tǒng)的支持下,將該故障信息傳輸至主站系統(tǒng),利用主站系統(tǒng)的自動(dòng)化定位功能,來及時(shí)定位故障,并發(fā)出警示信息,此系統(tǒng)有著其天然的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),體現(xiàn)在:成本低、運(yùn)用方面、便于操作、行為精準(zhǔn)、使用高效、安全等。
10kV配網(wǎng)屬于低壓配網(wǎng)線路,擁有自身的特征,對(duì)應(yīng)的故障定位系統(tǒng)也要根據(jù)其特征進(jìn)行設(shè)計(jì),10kV配網(wǎng)系統(tǒng)特征如下:
(1)線路較多、分支線路復(fù)雜。10kV配網(wǎng)線路數(shù)量較多、分布廣泛,單個(gè)分支線路中又包含多個(gè)次分支,最多達(dá)到幾十代的分支,這樣其中的信號(hào)就顯得不再敏銳,從而為故障定位帶來困難。
(2)桿塔的不良影響。如果桿塔采用石灰桿,就會(huì)影響故障的高效定位與檢測(cè),因?yàn)楫?dāng)接地故障出現(xiàn)后,其電阻值可能飛速上升,達(dá)到上千歐,故障信號(hào)無(wú)法被有效定位與監(jiān)測(cè)。
(3)線路長(zhǎng)度較長(zhǎng)。配網(wǎng)線路長(zhǎng)度過長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致對(duì)地電容的上升,從而對(duì)注入交流信號(hào)產(chǎn)生分流作用,導(dǎo)致故障信息逐漸變?nèi)?,無(wú)法對(duì)故障進(jìn)行高效查找。
配網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)工作中常出現(xiàn)的故障為:短路故障與接地故障。以往通常選擇逐個(gè)桿塔、線路進(jìn)行定位排查,不僅浪費(fèi)時(shí)間,也會(huì)增加排查成本。創(chuàng)建故障快速定位系統(tǒng),積極利用現(xiàn)代化智能技術(shù),達(dá)到高效智能定位的目標(biāo)。從目前來看,在電力領(lǐng)域主要采用的故障定位法主要有:故障測(cè)距法、戶外探測(cè)法、信號(hào)注入法,各類方法的適用范圍見表1。配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的構(gòu)成:數(shù)字故障指示器、主站系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集中器。其中主站系統(tǒng)則又涵蓋:服務(wù)器、工作站等。
4.1 故障指示器
(1)工作原理
故障指示器針對(duì)不同的故障類型,有著不同的指示原理,具體體現(xiàn)在“相間故障,參照線路電流動(dòng)態(tài)變化情況來指示該故障。
對(duì)于單相接地故障,信號(hào)源能夠監(jiān)測(cè)到接地相,并對(duì)應(yīng)傳遞接地信號(hào)序列,對(duì)此故障指示器收到此信號(hào),發(fā)出警示信息。
表1配網(wǎng)故障定位的技術(shù)和方法
圖1故障定位原理圖
(2)指示器終端設(shè)計(jì)
故障指示器發(fā)揮著配網(wǎng)故障檢測(cè)、故障信號(hào)傳輸?shù)茸饔?。第一步?duì)資源實(shí)施初始化處理,第二步監(jiān)控線路運(yùn)轉(zhuǎn)情況并傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。
4.2 通信子站的應(yīng)用
通信子站主要發(fā)揮故障信息的傳輸作用,通常設(shè)置于配網(wǎng)系統(tǒng)分支線路的電線桿處,能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信傳輸,能及時(shí)檢測(cè)到故障信息,同遠(yuǎn)處的主站系統(tǒng)中繼的功能。位于各個(gè)線路故障指示器發(fā)出故障信號(hào)時(shí),通信子站將及時(shí)收到編碼信息,對(duì)這些信息實(shí)施解碼,再將其傳輸至主站系統(tǒng)。通信子站需要一個(gè)完備的電源系統(tǒng)提供電能,通常依賴于太陽(yáng)能來供電發(fā)電。
4.3 故障監(jiān)測(cè)終端的運(yùn)用
在已有的故障指示設(shè)備、通信系統(tǒng)的支持下,創(chuàng)建一個(gè)故障監(jiān)測(cè)終端,采用分布模塊的設(shè)計(jì)理念,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化劃分,其中包括:CPU核心模塊、故障檢測(cè)模塊、通信模塊、射頻模塊、輸入與輸出模塊。在眾多的模塊中,CPU核心模塊為主體,主要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理、傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)。具體的工作原理為:從下方收集來自于射頻模塊的故障信號(hào),將該信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至通信系統(tǒng),在通信系統(tǒng)的支持下,將該故障信息進(jìn)一步傳輸,使其抵達(dá)主站系統(tǒng)。
故障監(jiān)測(cè)終端系統(tǒng)通常選擇16位芯片,其體現(xiàn)出一定的功能優(yōu)勢(shì):安全運(yùn)行、能耗少、外設(shè)健全等。取能CT材質(zhì)較高,當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)線路的電流超出常規(guī)范圍時(shí),取能CT將處于過飽和狀態(tài),從而維護(hù)終端系統(tǒng)的安全,防止過熱現(xiàn)象。
為了有效防范線路忽然斷電現(xiàn)象,可以打造出一個(gè)超級(jí)電容,具體方法為:將兩個(gè)電容串聯(lián)起來,這樣就能延長(zhǎng)系統(tǒng)失電運(yùn)行的時(shí)間,在此時(shí)間段,系統(tǒng)可以發(fā)出故障警示信號(hào),也為信號(hào)的傳輸贏得了時(shí)間。
在軟件方面,根據(jù)該系統(tǒng)的整體構(gòu)造、信息傳輸方向等,其軟件系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成:A/D采樣程序、無(wú)線通信程序、故障判定程序等,不同模塊程序的實(shí)際編寫通常是參照其實(shí)際功能進(jìn)行的,也需要不斷地調(diào)試。
4.4 主站系統(tǒng)的應(yīng)用
主站系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)對(duì)故障點(diǎn)的定位、分析與處理。來自于通信系統(tǒng)的故障信息,在應(yīng)用程序的處理下被傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng),主站系統(tǒng)有一個(gè)接線圖界面,該界面能夠清晰地顯示出故障點(diǎn)的具體位置,所在的相,清晰地反饋出具體的故障信號(hào),并及時(shí)啟用報(bào)警系統(tǒng),來對(duì)應(yīng)發(fā)出聲響,同時(shí)將該信號(hào)傳輸至運(yùn)維人員隨身攜帶的通信設(shè)備中,以此達(dá)到對(duì)故障定位的目標(biāo)。
當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),故障點(diǎn)會(huì)釋放出一些信號(hào)、信息,對(duì)應(yīng)的故障指示器會(huì)有所感應(yīng),指示燈將變色或變亮,此時(shí),這一故障信號(hào)會(huì)被傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng),從而定位故障。對(duì)應(yīng)的原理如圖1所示。
當(dāng)2號(hào)線B相以及3號(hào)線C相指示器出現(xiàn)變光、變色等現(xiàn)象時(shí),故障信號(hào)會(huì)經(jīng)過通信子站逐漸傳輸至主站。而對(duì)應(yīng)的其他指示器未做出任何反應(yīng),則不會(huì)傳輸故障信號(hào)。
主站收到故障信號(hào)后,會(huì)結(jié)合通信網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)稍微緩沖一段時(shí)間,讓各方信息統(tǒng)一集合,再憑借較強(qiáng)的拓?fù)渑袛嗔?,就能夠飛快地定位故障的位置。對(duì)此,主站將發(fā)出警示信號(hào),同時(shí)將故障情況以詳細(xì)的信息形式發(fā)送到維修人員的通信設(shè)備,其中包括:故障的具體位置、故障類別和時(shí)間點(diǎn)等,維修人員通過分析這些信息精準(zhǔn)定位故障。
故障定位系統(tǒng)的運(yùn)用要切實(shí)結(jié)合所用地區(qū)的具體特點(diǎn),例如:地理?xiàng)l件、地形狀況、地貌特征和線路距離等。為了保護(hù)線路安全,防止出現(xiàn)線路過熱現(xiàn)象,應(yīng)該將自動(dòng)斷開裝置配置于干線和支線連接的位置。
同時(shí),也要注意把握好故障指示器的安裝位置,可以在變電站出口位置,這樣有利于準(zhǔn)確判斷故障的來源,或者將其設(shè)置于專用設(shè)備高壓引線,也能從中斷定出此故障與用電客戶有無(wú)關(guān)聯(lián)。如果將其設(shè)置于配網(wǎng)線路的分支位置或中間位置,則能夠?qū)Υ司€路進(jìn)行專門監(jiān)測(cè)。
10kV配網(wǎng)故障定位系統(tǒng)是基于現(xiàn)代通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為一體的智能化故障定位系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)故障的實(shí)施監(jiān)測(cè),也能及時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào),是對(duì)傳統(tǒng)故障定位模式的優(yōu)化,提高了故障處理工作效率,從而控制了人力、物力等的投入,降低了故障查找成本,維護(hù)了配網(wǎng)系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行,提高了配網(wǎng)運(yùn)行效率,當(dāng)故障問題發(fā)生時(shí),能夠以最快的速度定位并監(jiān)測(cè)該故障,從而高效地解決故障問題。
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中圖分類號(hào):TM73
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品2016年11期