張雨萌 劉英吉

國網(wǎng)陜西省電力有限公司延安供電公司 陜西 延安 716000

引言

現(xiàn)代電網(wǎng)供電環(huán)節(jié)，應(yīng)用最廣泛的配電線路是10kV及以下配電線路，對10kV及以下配電線路運(yùn)行產(chǎn)生影響的因素也相對較多，一旦出現(xiàn)運(yùn)行故障，供電工作將會(huì)受到直接影響。農(nóng)村10kV配網(wǎng)在運(yùn)行過程中容易受到天氣、外力及設(shè)備等因素的影響，導(dǎo)致線路產(chǎn)生各種各樣的故障，給配網(wǎng)安全運(yùn)行留下較大隱患。為了盡快消除配網(wǎng)運(yùn)行安全隱患，運(yùn)維人員運(yùn)用各種技術(shù)手段來提升搶修效率。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及各種信息技術(shù)的發(fā)展，各種自動(dòng)化設(shè)備被廣泛應(yīng)用于故障搶修中，如饋線自動(dòng)化開關(guān)、故障指示器等，自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用能夠在最短時(shí)間內(nèi)幫助查找故障點(diǎn)，為配電網(wǎng)的高效運(yùn)行提供保障。

1 10kV配電線路故障概述

10kV配電線路具有線路長、設(shè)備數(shù)量多、負(fù)荷分散等特點(diǎn)，線路還具有開放性和廣泛性，且較少采取保護(hù)措施，在惡劣天氣、外力破壞、電氣負(fù)荷的影響下，線路故障發(fā)生較為頻繁，嚴(yán)重影響了配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。10kV配電線路故障主要有單相接地故障和相間短路故障2種形式，而造成這2種故障的原因主要有設(shè)備安裝質(zhì)量不合格、配網(wǎng)設(shè)備老化及惡劣天氣、外力破壞因素等[1]。如果故障發(fā)生后，搶修作業(yè)不及時(shí)，就會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大故障的影響范圍，進(jìn)而影響供電的可靠性。

供電可靠性是考核供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平的硬性指標(biāo)。因此，在10kV配電線路故障搶修中，必須采取有效的搶修措施，提高供電的可靠性。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息化技術(shù)發(fā)展背景下，在線路故障搶修中要合理運(yùn)用自動(dòng)化設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)方法，監(jiān)測并有效預(yù)防配電網(wǎng)故障，同時(shí)還應(yīng)快速確定及隔離故障點(diǎn)，并結(jié)合故障的實(shí)際情況制定有針對性、有效的搶修措施，從而快速復(fù)電，盡量縮短故障停電時(shí)間，為供電企業(yè)樹立良好的社會(huì)形象[2]。

2 10kV配電網(wǎng)常見故障原因

在現(xiàn)實(shí)情況之中，10kV電網(wǎng)雖然不容易出現(xiàn)特別嚴(yán)重的故障問題，但是10kV線路的應(yīng)用非常廣泛，以至于一旦出現(xiàn)問題，便會(huì)造成較大的影響。近些年來，越來越多的電力企業(yè)開始關(guān)注10kV線路的整修問題，但取得的效果并不十分明顯。下面重點(diǎn)分析10kV配電網(wǎng)故障原因，具體如下。

2.1 人為因素

10kV及以下配電線路發(fā)生的故障，很大一部分是人為因素所致。人為因素導(dǎo)致線路故障發(fā)生的原因較多，主要體現(xiàn)在下述幾種情況：一是線路施工及檢修工作人員工作態(tài)度不端正，導(dǎo)致配電線松弛，線路時(shí)常發(fā)生短路故障。二是安裝線路的時(shí)候，施工人員沒有嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，造成線路間距不合理，一旦遇到惡劣的天氣很容易發(fā)生碰線、短路等現(xiàn)象[3]。三是電線桿位于道路兩旁，受到車輛碰撞，造成電線桿損壞，從而導(dǎo)致線路故障發(fā)生。

2.2 環(huán)境因素

10kV及以下配電線路應(yīng)用的配電線處于露天環(huán)境中，電線直接接觸空氣，遇到強(qiáng)風(fēng)暴雨天氣的時(shí)候，電線極易短路，再加上配電線路往往沒有防護(hù)措施，面對惡劣的天氣，漏電情況頻頻出現(xiàn)，從而埋下了安全隱患。

2.3 外在因素

對10kV及以下配電線路而言，屬于基層線路的范疇。困擾此類配電線路的主要問題就是設(shè)備老化，而設(shè)備的維護(hù)資金不足。當(dāng)前，各個(gè)區(qū)域的用電量有迅速上升的趨勢，10kV及以下配電線路運(yùn)行面臨著用電量不斷增加、輸配電設(shè)施損壞的雙重困擾，由于承受不了過大的用電負(fù)荷，而發(fā)生線路故障，區(qū)域用電受到很大的挑戰(zhàn)，直接影響電力傳輸工作成效[4]。

2.4 管理因素

對于10kV及以下配電線路而言，存在著設(shè)施老化、線路不合理等情況。因此，一定要定期進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)保障和檢修工作。但是，在檢修維護(hù)環(huán)節(jié)，由于部分人員工作態(tài)度不端正，工作懈怠，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電線路問題，錯(cuò)過了最佳解決時(shí)間，造成電力輸送工作無法正常運(yùn)行。

3 10kV配電線路故障搶修中自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用

自動(dòng)化設(shè)備是融合了現(xiàn)代電子技術(shù)和通信技術(shù)的電力設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)檢測、保護(hù)和控制10kV配電線路故障。因此，供電企業(yè)為了提高配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，引入了饋線自動(dòng)化開關(guān)和故障指示器。本文分別從饋線自動(dòng)化開關(guān)和故障指示器兩方面分析了自動(dòng)化設(shè)備在故障搶修中的應(yīng)用情況。

3.1 饋線自動(dòng)化開關(guān)應(yīng)用

對于10kV供電線路，傳統(tǒng)斷路器僅可以分析故障電流和負(fù)荷電流，很難自動(dòng)排除相關(guān)的故障。這種傳統(tǒng)的負(fù)荷開關(guān)和斷路器具有經(jīng)濟(jì)、簡單且隔離故障成功率較高的特點(diǎn)，但同時(shí)也存在不足之處[5]。比如，不管是分支線還是主管線，一旦有故障發(fā)生，故障開關(guān)都會(huì)自動(dòng)跳閘，如此一來，不管是有故障的電路還是沒有故障的電路，均會(huì)出現(xiàn)斷電的狀況。再比如，饋線開關(guān)經(jīng)常需要分次進(jìn)行分閘與合閘的操作，這不僅會(huì)沖擊供電系統(tǒng)，還會(huì)導(dǎo)致沒有故障的線路同時(shí)斷電。此外，當(dāng)線路出現(xiàn)故障以后，維修工作人員往往還需要排查線路，在這個(gè)過程中也會(huì)有合閘開閘的操作造成供電線路斷電。饋線自動(dòng)化技術(shù)可以充分保證傳統(tǒng)饋線開關(guān)發(fā)揮最大的作用，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)開關(guān)的很多問題。

10kV配電網(wǎng)中應(yīng)用的饋線自動(dòng)化開關(guān)主要有智能柱上斷路器、智能柱上負(fù)荷開關(guān)、分支線分界饋線以及饋線自動(dòng)化的智能控制器4種。

3.1.1 智能柱上斷路器。該自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備結(jié)合饋線的實(shí)際功能，在其內(nèi)部配置了自動(dòng)化控制單元以及保護(hù)單元。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)配網(wǎng)發(fā)生故障，設(shè)備可自動(dòng)切斷短路電流、負(fù)荷電流或者是零序電流，加速保護(hù)斷路器、零序以及重合閘等，以便在運(yùn)行中快速處理故障[6]。根據(jù)配電網(wǎng)的功能分析，通常將智能柱上斷路器安裝在饋線的支線或干線位置，并設(shè)有基本的自動(dòng)保護(hù)和控制單元，最大限度地有效降低誤動(dòng)概率。

3.1.2 智能柱上負(fù)荷開關(guān)。在傳統(tǒng)負(fù)荷開關(guān)上應(yīng)用自動(dòng)化控制單元，便可以實(shí)現(xiàn)斷開零序電流和負(fù)荷電流的目的，同時(shí)還具備壓時(shí)和延時(shí)合閘功能，沒有分閘功能。該自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備可以有效實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化功能，不僅可以自動(dòng)切斷負(fù)荷電流、零序電流，同時(shí)還可以靈活配置電流型和電壓型，并兼顧有壓（無壓）延時(shí)合閘功能，能夠自動(dòng)隔離處理故障點(diǎn)，提高搶修工作效率，通常也是安裝在饋線支線或主線位置。

3.1.3 分支線分界饋線。分支線分界饋線不僅能夠起到自動(dòng)控制的作用，同時(shí)還能起到保護(hù)功能，并在饋線出線斷路器與干線分段自動(dòng)化斷路器的相互作用下，及時(shí)消除故障，如用戶側(cè)相間短路故障、單相接地故障等，可有效防止跳閘事件的發(fā)生，確保配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

3.1.4 饋線自動(dòng)化的智能控制器。該設(shè)備在使用時(shí)，通常與斷路器、重合器及負(fù)荷開關(guān)連接，通過控制多個(gè)參數(shù)，提高保護(hù)功能，能在配電網(wǎng)運(yùn)行中有效處理線路故障。

在10kV配電線路故障搶修作業(yè)中，可結(jié)合實(shí)際情況合理選用饋線自動(dòng)化開關(guān)設(shè)備。在10kV配電線路的動(dòng)態(tài)監(jiān)測中，配合使用線路故障分段隔離技術(shù)和通信技術(shù)，使配網(wǎng)線路設(shè)備及變電站能夠始終處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，在減少電源側(cè)開關(guān)動(dòng)作次數(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)線路故障檢測的目的[7]。當(dāng)線路故障進(jìn)行隔離處理后，由饋線自動(dòng)化開關(guān)將故障信息準(zhǔn)確地傳達(dá)給配網(wǎng)管理人員，通過分析掌握線路故障情況，安排運(yùn)維人員快速排查饋線自動(dòng)化開關(guān)后段線路，快速進(jìn)行故障定位及隔離故障點(diǎn)，迅速進(jìn)行故障搶修工作，大大提升了10kV配電線路故障的搶修效率，降低了線路故障帶來的負(fù)面影響。

此外，作為配網(wǎng)管理人員還應(yīng)熟練掌握饋線的自動(dòng)化開關(guān)功能，以便在10kV配電線路故障搶修中能夠結(jié)合實(shí)際情況合理地選用饋線自動(dòng)化開關(guān)，確保配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

3.2 故障指示器應(yīng)用

在配網(wǎng)供電線路發(fā)生故障時(shí)，首先要做的便是確定線路中故障的具體部位，再采取相應(yīng)的技術(shù)手段來處理故障。目前的實(shí)際情況是，一旦供電線路出現(xiàn)了故障，通常是維修工作人員沿線逐一排查，在地形和線路較為復(fù)雜的情況下，這不僅存在很大的不安全性，還會(huì)極大地削弱故障排查的效率。利用自動(dòng)化技術(shù)可以對相關(guān)故障進(jìn)行快速定位，從而節(jié)省大量的人力物力。而且，自動(dòng)化技術(shù)定位的故障位置較之人工排查更為準(zhǔn)確，避免了漏查導(dǎo)致的返工問題，縮小了故障定位的誤差。故障指示器主要是用來定位監(jiān)測線路故障，通常安裝在架空線、電力電纜設(shè)備及開關(guān)柜（箱變式、環(huán)網(wǎng)）中[8]。在故障指示器的實(shí)際應(yīng)用中，必須綜合考慮轄區(qū)內(nèi)配電線路的供電情況，利用故障指示器、故障定位主站及通信終端，對配電線路故障實(shí)現(xiàn)可視化管理，及時(shí)準(zhǔn)確地定位線路故障，進(jìn)而提高故障搶修作業(yè)的效率。

故障點(diǎn)處理措施根據(jù)配置不同可分為3種模式：①故障指示器模式。該模式主要是將故障指示器安裝在配電線路上，直接由運(yùn)維人員對配電線路實(shí)時(shí)監(jiān)控。②故障指示器與通信終端的結(jié)合模式。在無線通信技術(shù)的支持下，運(yùn)維人員無須進(jìn)行線路巡視，如果線路發(fā)生故障，故障指示器系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采集故障信息，并對故障進(jìn)行初步判斷和綜合分析，傳遞給配網(wǎng)管理人員，可節(jié)省故障分析時(shí)間，提高搶修效率[9]。③故障指示器與故障定位主站、通信終端的結(jié)合模式。主要通過遙測故障電流信息，并以無線傳輸?shù)姆绞絺鹘o主站及相應(yīng)的配網(wǎng)管理人員。因此，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示線路故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)收集并分析故障信息，合理判斷故障類型、位置及范圍，并向主站及配網(wǎng)管理人員發(fā)出故障報(bào)警信號。

如果10kV配網(wǎng)線路已安裝故障指示器，當(dāng)10kV配網(wǎng)在運(yùn)行中出現(xiàn)接地故障或短路故障時(shí)，區(qū)域內(nèi)的所有故障指示器就會(huì)處于閃爍狀態(tài)，快速定位故障點(diǎn)，向配網(wǎng)管理人員發(fā)出故障警示，并采取有效的故障搶修措施，有效提高10kV配網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。例如某區(qū)域10kV配網(wǎng)在運(yùn)行過程中突然發(fā)生故障，在故障指示器的指示下，配網(wǎng)管理人員第一時(shí)間獲取故障信息，快速定位故障后，將故障點(diǎn)進(jìn)行隔離，并向調(diào)度部門申請，開展搶修作業(yè)，以最快的搶修速度恢復(fù)供電，降低配網(wǎng)故障的影響范圍。通過故障指示器的應(yīng)用和改變傳統(tǒng)的人工線路巡視模式，實(shí)現(xiàn)對線路故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測，不僅節(jié)省了人工，還提高了搶修效率，有效提升了配電網(wǎng)的服務(wù)水平。

4 結(jié)束語

綜上所述，在農(nóng)村10kV配電網(wǎng)故障搶修中，通過自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于處理10kV電路故障，可以迅速對線路中的故障點(diǎn)進(jìn)行定位和查找，自動(dòng)隔離故障點(diǎn)，及時(shí)展開故障搶修，以最快速度恢復(fù)全線供電，保證配電網(wǎng)良好的運(yùn)行狀態(tài)。通過合理地利用好配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)，可以充分保證電路的穩(wěn)定性和可靠性，有效提高故障解決的效率。目前，國內(nèi)10kV線路故障的處理對于配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用尚不廣泛。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)該加大對配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在10kV線路故障處理中應(yīng)用的重視程度，以此來逐步加大供電線路的可靠性。