农村配网架空线路故障定位的分析与研究

[摘 要]当前农村电网线路分支繁多、运行方式复杂，单相接地和短路故障多发，而线路故障定位大部分依靠原始人工巡线的方式，费时费力且难以保证供电系统的安全稳定运行，供电可靠率较低。随着电力系统自动化程度的不断提高，对线路故障定位提出了新的要求。本文以阳西供电局为例，分析了当前配网故障定位的主要方法与过程，为故障定位方法提供可靠、有效的判据。实现配电网短路故障的快速、准确定位，不仅可以尽快修复线路，保证用户可靠用电，还对整个电力系统的安全稳定和经济运行有着十分重要的意义。

[关键词]配网故障定位；主要方法与过程

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0368-01

前言：随着生活水平的提高，大众对于配网安全可靠运行的要求越来越高。而由于投资限制，农村配电线路升级改造进度缓慢、自动化程度不高，供电半径长、分支线多而复杂，交通不便。一旦线路发生故障，若没有故障定位信息的协助，故障查找时间短则数小时，如遇极端天气现象等原因甚至会长达数天，给边远山区的用户带来很大苦恼。因此，研究农村配网架空线路故障定位方法，对于提高故障处理效率，提升配网的稳定和可靠性有着非常重要的意义。

1.当前配网故障定位的主要方法与过程

1.1 利用线路分段断路器动作情况判别故障区段

随着电网不断发展，为了有效缩小故障范围，供电企业逐渐在大部分的10kV配网架空线路的主线或支线上安装了智能型分段断路器（俗称看门狗开关）。以阳西供电局为例，该局在各条10kV配电线路上普遍安装了数套分段断路器，以ZW20-12等型号的户外高压真空断路器成套设备为主。该套断路器设备主要由真空断路器本体、智能控制器、外置电压互感器等三大部分组成，三者通过航空插座及户外密封控制电缆进行电气连接，可近距离或远距离遥控操作，能可靠地完成传统的重合器功能。户外断路器与智能控制器配合组成成套智能设备后，能有效满足配电自动化系统要求，集成控制、监视、信号、通信、测量、事件记录、故障判断、保护、分段自动化等多种功能，具有完善的“三段式”电流保护，可实现遥控、遥测、遥信和遥调等“四遥"功能，十分适用于农村电网及频繁操作的场所。

经合理设定保护动作值后，当分段断路器保护范围内的线路发生单相接地故障时，断路器开关将自动分闸，避免了对其它分支用户产生影响。当保护范围内的线路发生相间短路故障时，分段断路器开关一般先于变电站出线保护开关跳闸，自动隔离开关后端的故障线路，有效缩短故障停电范围。当故障造成分段断路器保护动作后，运维人员在进行线路故障巡查时可沿线先到各分段开关现场查看开关动作情况，从发生故障跳闸的开关后端的线路开始组织线路故障巡视，将故障点定位在较小的范围内。如启用了分段断路器的通讯功能，因故障造成分段断路器动作后，控制器将会主动将故障信息发送至运维人员，让运维人员能明确故障原因和故障支线，可进一步提高现场处理效率。此外，智能型分段断路器可将现场检测数据传送到电力管理中心，实现对远方负荷的实时监控。

由于智能型分段断路器成套设备费用高，不可能在每条线路的支线、分支线上都安装，因此虽然能反映了开关后端的线路存在故障，但对于后端线路还存在较长的分支线、山区交通困难等情况，仍然需要耗费一定的时间查找故障点。

1.2 应用智能型故障指示器定位故障点

故障指示器是指安装于电力线路上，用于在线检测、指示短路和单相接地故障的智能装置。当线路发生短路或接地故障后，故障电流流经通路上安装的故障指示器均翻牌或闪光指示，而非故障出线、非故障分支和故障点后的故障指示器不动作。运行人员从变电站出发，沿着故障线路查看故障指示器动作情况，确定故障范围在最后一只动作的故障指示器和后段第一只未动作的故障指示器构成的区间，从而迅速确定故障区段、分支及故障点。

智能型故障指示器一般会集成短路、接地检测、远程通信为一体，当线路故障时，通过稳定的GPRS通信平台，能及时将故障信息上报到远程终端系统中，不再需要去现场巡线查找故障，实现故障区段的快速、准确定位。对于短路故障，故障指示器根据线路短路故障特征、短路瞬间电流的突变情况及保护动作停电事件作为动作依据，确定短路故障；对于单相接地故障，目前比较多的是采用信号注入法原理，在变电站内或线路中安装信号源，主动向母线注入一个特殊的编码信号，这个特殊的信号在接地点和信号源之间的线路上构成回路，故障指示器检测到这个特殊信号后翻转指示接地故障，克服了故障指示准确度低的缺陷，有效地解决了单相接地故障定位的难题。应用智能型故障指示器进行故障定位，具有成本低廉、施工简单、带电装卸、运行可靠、 清洁环保和免维护等特点，能产生较好的经济效益和社会效益。

2.结合线路分段断路器及故障指示器进行故障定位

根据前文分析可知，使用智能型故障指示器进行配网故障定位，是目前一种经济实用的方式，但故障指示器仅能定位故障而不能隔离故障；而在线路上加装分段断路器，虽然能兼具定位故障与隔离故障的功能，但是价格却比较高昂，不适合大范围安装使用，特别是在农村线路等线长、面广条件下，经济效益不高。面对用电客户日益严苛的供电可靠性要求，结合今后配网自动化发展需要，运用线路分段断路器及故障指示器互相配合来实现配电线路故障的查找及排除，将是目前比较切合实际的解决方案。

对于农村配电线路，线路分段断路器一般安装在线路主干线或是线路分支线和客户专用分支线T接点等位置。一是在线路主干线上根据线路长度安装两台或以上断路器设备，实现三分段或是更多的分段；二是根据分支线上用户（配变台区）的数量、线路长度以及线路线行下的环境等情况确定是否需要安装分段断路器，根据运行经验，分支线上接入用户数量达十数个时，一般需要加装分段断路器用以隔离故障；三是为了减少客户故障出门，目前一般要求客户在新接入专用分支线时，需在分支点加装分段断路器或分界负荷开关。综合三种情形，农村配电线路上普遍将有数台甚至十台以上分段断路器用以分隔线路，提高供电可靠性。

故障指示器可根据需要安装在线路的各处位置，每组故障指示器三只，分别安装在A、B、C三相。配合分段断路器的配置情况，在后段分支线上装上足量的故障指示器，可帮助指明何处分支线何相有短路或接地故障，迅速确定故障区段、分支及故障点，能避免以往盲目巡线、分段合闸试送电查找故障等被动状况。综合故障指示器、分段断路器两者的故障反馈信息，更是能进一步提高故障判断的准确率，有效提高工作效率。

3.应用成效分析

以阳西供电局35kV程村变电站10kV坡尾线F03线路为例，该线路总长为52.74千米，其中线路主线长约7.3千米，长度超过3千米的分支线达5条，杆塔数量达753基，用户60个，线路途经众多山林。如按每小时巡查5km来计算，全线巡视约需10.5小时。若在主线上安装2台分段断路器实现主线三分段，同时在长度超过3千米的5条分支线T接处安装分段断路器，即使是线路最远的分支线--平原支线（长约3.65千米）的末端发生故障，通过获取分段断路器动作情况来定位故障，即可将巡视时间缩短为1小时左右，此外通过分段断路器的隔离作用，可在组织开展故障排查的同时保证非故障区域用户迅速恢复用电。若同时在线路每隔1千米的位置安装一组智能故障指示器，则可进一步将本例的故障巡视时间减少半小时以上，为抢修和恢复供电节约更多的宝贵时间，极大的提高工作效率。

4.结语

根据当前配电网的发展现状，将线路分段断路器与智能故障指示器配合在一起使用，可以帮助运维人员迅速、准确地定位配网供电线路的故障点，大大减轻了运维人员的巡线工作强度，将人力与时间有效运用在抢修复电工作上，能有效缩短停电时间；同时，在满足当前社会对高供电可靠性的需求的前提下，能有效节省投资，特别适用于改造资金长期紧缺、线行环境恶劣的农村供电线路。此外，线路分段断路器与智能故障指示器还能为运维人员提供故障前后电流、电压的数据以及历史数据，为日常配电线路运行分析提供了有效的数据支撑，也能为今后配网自动化的发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 王艳松.陈永杰.基于FTU的油田配电网故障快速定位与隔离[J].产 品与应用，2000，24（15）.

[2] 张玲.配电自动化故障检测、隔离与恢复模式分析[J].供用电自动化，2013，26（22）.