配网自动化系统故障快速定位的技术研究

配网自动化系统故障快速定位的技术研究

李荣华

广东电网有限责任公司清远佛冈供电局，广东 清远 511600

摘要：在配电自动化系统运行过程中，故障定位功能至关重要，能确保系统稳定运行。通过故障定位，能对故障发生范围进行控制，促使故障处理效率，文章介绍配网自动化系统，详细分析配网自动化系统线路故障快速定位方法，并通过FTU故障典型案例分析配网自动化系统故障快速定位技术。

关键词：配网自动化，故障定位，FTU故障；信号定位法

引言

电力系统的智能化、自动化发展，对满足人们的用电量、生活需求具有积极作用。但是，配网自动化系统的应用虽然在电力供应控制方面具有较大的应用优势，但是在实际运行中线路故障问题频发，影响着该系统的应用效率和应用质量。为了降低配网自动化系统线路故障的出现几率，降低其影响范围，使线路能够稳定运行，在配网自动化系统应用前期，相关人员要对其可能出现的线路故障问题进行关注，并制定有效的故障定位方法预案，以保证配网自动化系统的应用质量和应用效率。

1 配网自动化系统

配网自动化系统的特点。配网自动化系统是使用计算机技术、网络技术、通信技术等手段完成对配网各种运行信息的收集工作，根据配网的运行状况制定配网的运行策略，完成对配网的实时监测与管控，为配网高效、安全、平稳运行奠定保障。

配网自动化系统的结构。配网自动化系统是由网络通信层、管理层以及现场设备等构成的，在这当中管理层居于中枢地位，其由配网系统的监控主机、UPS系统和打印机等设备以及低压智能配电管理软件构成。网络通信层的作用在于传递信息，作为现场设备和管理层之间信息交换的媒介，包括光缆、双绞线等线路，以及光纤收发器、电源模块、网络交换机以及通讯管理机等。现场设备负责对其他配电网络设备工作进行自动监测，其监测对象有微机保护装置、智能电表及其他第三方设备。配网自动化系统发挥作用需要不同组成部分之间的密切协调合作，从而实现24h全天候控制并监测配电设备，确保自动化系统处于良好的运行状态。

配网自动化系统分析。配网自动化系统的功能主要包括监视、控制和保护。监视功能主要监视配网的各种状态参数，包括电流、电压、功率等，方便系统对配网运行的电能变化进行分析，完成对配网运行的状态监视工作。配网自动化系统的控制功能中，可以远程控制配网的各种设备，例如控制开关跳闸或者合闸、电容器投入或者切除，通过自动化控制，能够实现配网的无功补偿，保证电荷的均衡性，满足对电压质量的控制要求。保护功能主要指利用监测数据进行故障区段的判断工作，然后将故障区段隔离，并通过适时调整保证供电稳定性。配网自动化系统稳定性影响因素。配网自动化系统的稳定性直接决定了配网能否稳定运行，尤其能否准确迅速确定故障位置。配网系统中不同部分之间的匹配性和兼容程度将会影响自动化系统的运行效率；工作人员水平会决定对配网的利用效果；配网的通信设备是否流畅、终端系统的稳定性如何，都将会对配网稳定性产生一定影响。

2 配网自动化系统线路故障快速定位方法

2.1 信号定位法

信号定位法可以精确判断的故障发生位置，确定故障位置的同时也能确定故障的发生原因，实现对故障的精细化控制。目前配网线路的故障是由于多因素引起的，为确保线路抢修的及时性与有效性，应采取检测信号定位技术。通过应用信号定位技术，检测信号可被加入用电线路内，在故障位置检测信号可反射出一些信息，以供相关人员明确故障类型以及故障位置，从而又快又准地获取到线路故障情况。现阶段，检测信号定位法主要集中应用在线路间歇性故障处理、线路单相接地故障处理、线路中高度故障处理中，对不同的故障会采用不同的检测方式，具体操作方法还会根据线路故障的严重程度进行调整。

2.2 精细化故障定位

行波故障定位。行波是平面波在输电线路传播的状态，行波的幅度会言传播方向呈指数变化，依靠这个特征，就能通过行波幅度的变化确定故障位置。当行波经过故障点时会被反射，然后就可以根据行波的衰减情况计算故障点的距离。实际工作中，在线路的检测端会将同一信号源形成的行波注入配线网内，信号行波故障线路之后会出现传播速度、传送时间的转变，然后利用行波的性质就可以推算出准确的故障位置。实际工作中，行波故障定位一般在模糊定位完毕后进行，能减少大量故障定位时间，提高工作效能。

分布式故障定位。分布式故障定位也是用行波故障定位原理实施定位，在定位过程中，把传统的故障定位装置由变电站二次侧实现向线路的转移，如此即可迅速确定故障位置以及故障区段，缩短修复故障所需消耗的时间，使供电的可靠性明显提升，避免因为故障导致直接或者间接经济损失。分布式故障定位和传统的故障定位检测法相比在解决T接等复杂结构的线路故障时有比较好的效果，获取电流的行波时也能更为真实，可以较好地确保定位精度。系统也能根据雷电电流的行波完成时域分析工作，根据雷电流的极性、能量谱等方面的分

析结果，完成对雷击故障的识别工作。

小范围模糊定位。小范围模糊定位要求先在线路的所有分支探测点位置设置多个分支线路探测设备，紧接着监测线路实时情况，采取此类方法实施检测相对简单，也能获得比较直接的测量结果，但是精度相对较低。很多传统的线路故障检测工作中都会使用这种方法，并且获得了比较好的检测效果，但是当电网内部繁杂程度较高、用电量在不断增多的时候，采取此方式的话仅仅能浅层次地对故障发生位置进行研究，将故障发送位置的区域范畴明确下来，但并不能给出故障发生位置的明确结果，一般会和其他故障位置确定方法配合使用。

FTU故障定位。FTU故障定位是通过运用电缆环网柜内的智能终端设备以及在配网内安装的柱上开关进行故障定位工作，故障定位时会利用通过24h监控获取到的相关信息，依托配电自动化系统的通信模块与主站实现通信以及各项遥测操作，能够利用遥测数据完成故障判断工作，并隔离故障段，实现对配电线路的控制和保护工作。实际工作中，需要对每个开关都安装配电终端FTU，如果某个位置出现故障，相邻开关的FTU就会动作并切断线路；同时，配电网络控制系统会通过采集线路上各个开关的FTU完成对故障类型的判断，并通过自动调节保证区域恢复供电。

FTU故障定位案例分析。在电缆环网柜和配网设备的开关处安装馈线终端设备和无线终端设备，能够实现设备的智能化。配网自动化系统的通信主要依靠线路采集中的电压、电流、控制装置和实时监控等方法监测分析相关情况，同时可以通过配网自动化系统链接主站和模块。一般情况下要想实现配网线路的保护和控制功能，最基本的工作就是要做好配网自动化系统的数据监测整合、主站综合检测以及故障诊断工作3个环节。由图2可知，将无线终端设备安装在控制装置中，这时如果 k1有故障发生，那么出线开关可以利用无线终端对故障线路进行有效“切除”。同时，通过无线设备还能够快速获取各个控制系统的主要数据信息，然后通过数据分析结果实现对故障问题的全面分析，并对故障原因、位置进行有效判断。在这一过程中，可以先使用遥控功能对分段控制设备进行分闸处理，以此缩小故障范围，然后再对联络系统和出线控制系统进行合闸处理，以此恢复非故障区域的正常供电。在 FTU的典型线路故障案例中，如果没有办法使 K1恢复正常，那么要先通过相应的检测方法对出现开关是否存在跳闸故障进行检测，然后利用馈线终端和无线终端设备将电压故障信息以及电流反映的故障信息反馈到主站，配网主站接收到反馈信息后再对故障位置以及故障原因进行有效判断分析，确定故障信息后，再通过遥控操作对分闸发出相关指令。当恢复相应的合闸控制系统后，区域供电也会有所恢复。

图 2 环网供电方式

基于重合器故障定位。实现重合器故障定位，第一步要将重合器安装到配电线路上，紧接着要结合过去确定的重合器动作合理管控并保护配电线路。此外，必须确保重合器有自动锁闭、自动复位的功能，以保住线路的稳定。如图1，正常状态下，联络开关R0处在分开状态，别的开关都处于闭合状态。K1点线路发生故障后，出线开关R1将断开，导致线路L1断电，分段开关S2、S1、S3也会随之断开。过段时间后出线开关R1会再次闭合。假设k1的故障属于瞬时故障，开关R1重合后，分段开关会首次重新闭合好，那么分段开关S3便会再次得到电压合闸，故障随之得到圆满处理，电路供电恢复正常。假设其属于永久性故障，出线开关R1顺利重合的话，分段开关S1和S2会再一次闭合，出现开关R1会重新断开。由于故障的存在，并且出现开关和分段开关已经预设了固定的重合闸次数。所以如果重合多次不成功后，重合闸就不会自动闭锁，然后能完成对故障位置的判断工作。根据重合器进行故障定位的工作中，只需要联络开关、分段开关以及重合器三者协调配合好即可，不需要通信模块参与其中，就能完成对故障点的诊断和隔离工作。

图1 重合器故障定位原理示意图

3 结束语

配网自动化系统线路故障定位的基本原则是深入了解配电网，充分掌握线路的基本运行数据。本文通过对典型故障案例的分析可知，在线路故障解决过程中，最有效的方法是快速定位线路故障位置，以此掌握故障的发生范围，从而保障配网自动化系统的安全稳定运行。因此，在配网自动化系统线路故障定位中，要不断提高线路故障快速定位技术，为实现线路故障信息的实时分析检测奠定良好的基础。

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