10KV配网故障自动定位\隔离及恢复的探讨

摘要：近年佛山配网主网架改造已基本完成，然而普遍存在配网自动化程度较低，配网调度方式相对落后的现象。面对如此多的设备，若一旦发生事故，运行维护人员只能靠巡线和用户投诉发现故障点，这样造成的停电范围的扩大或停电时间的延长，不但损害了用户的利益，同时也给供电部门经济和信誉造成了严重的负面影响。随着自动化与网络技术的发展和成熟，配网自动化已成为配网发展的必然趋势，本文结合佛山配网实际情况，总结了现行调度系统的一些经验，对配网自动化系统馈线故障自动定位、隔离和供电恢复方案的实施做了详细地介绍，相信会对提高供电可靠性具有一定的意义。

关键词：配网故障；故障定位；故障隔离；恢复供电

中图分类号：U223文献标识码： A

1．引言

随着电网自动化的兴起和计算机技术、自动控制技术等各种高科技术的不断发展，配网故障的定位、隔离与恢复供电等自动化技术也具有了一定的发展。近年来在故障定位中几种有效方法如：微机故障报警系统，自动隔离恢复系统，电话热线等方法在一定的程度上促进了配网自动化发展，解决了故障自动定位、隔离与恢复的问题。但同时也存在着这样那样的不足。随着经济的快速发展，用电负荷增加，广大用户对供电质量、供电可靠性提出了更高的要求。现有的系统已经逐渐不能满足这些要求，配电网故障的隔离和恢复需要的是新技术，而电力市场化和社会经济的高速发展，通讯技术，电子技术等各种高新技术和新的配电设备的不断出现，又为新技术的出现提供了必要的条件。配网故障定位、隔离与恢复系统是配电管理系统（DMS）的一项重要功能模块。其中定位与隔离实现原理简单，它们主要与网络结构及设备自动化程度紧密相关。而确立有效的优选恢复步骤，则是DMS中的一个难点。本文既是基于对本市配网现状进行分析，对配网故障定位、隔离及恢复进行了探讨和研究。

2．配网故障自动定位系统

配网故障定位是根据通信系统采集得到的故障信息来判断故障发生的具体区段以及故障所在的馈线，为配网故障后状态分析提供信息。

2.1 系统构成

目前对于故障点的定位，主要有线路故障指示器和线路FTU两种方式。利用故障指示器实现线路故障分段定位，由于多数故障指示器没有自动定位功能，配网线路出现故障，仍然需要人工沿线查找。而利用FTU能够实现故障的自动定位和隔离，但投资成本太高，难以大规模推广。结合佛山配网实际本文介绍一种基于故障指示器和GPRS通讯技术的线路故障监测系统，实现线路故障快速自动定位。系统主要由故障指示器、信息处理单元、数据处理及转发系统、用户监控信息系统组成，如图1所示。

图1 配网故障自动定位系统图

2.2 系统原理

配网故障定位系统主要用于相间或单相接地短路故障点的检测，故障指示器启动，同时发出无线调制编码信息，信心处理单元接收到线路上指示器发来的信息后，先解调、解码，再将地址码信息及指示器的编码信息综合后，最后经过编码调制后发射出去。安装在监控中心的数据处理及转发系统，接收到发来的信息后进行解调、解码处理，然后将信号传送给监控中心的计算机，信息系统通过纠错校正和逻辑判断运算，对故障点定位、并在配网地理信息系统中标识出来，据此配网调度员可指导运行人员直接到故障点进行故障排除。

3．配网故障自动隔离、恢复系统

当配网中发生故障时，可以按照故障配电子系统中的功率传输方向(即距离电源干线的近远)将整个子系统分为3个部分：故障上游区、故障区和故障下游区。对故障上游区而言，上溯干线支路找到电源干线，合上该电源干线的断路器即可恢复对故障上游区的供电；对故障区而言，将故障线路两侧开关拉开将故障区域隔离，然后通知专业人员处理即可。故障下游区就是通过合上电源干线的断路器后仍然不能恢复供电的非故障区域，即需要通过联络开关恢复供电的区域，故障后恢复供电的策略就是针对故障下游区而言，目前常见的方案是：在故障隔离后，以尽可能少的开关操作次数和尽可能短的恢复时间，给尽可能多的非故障区域内的用户恢复供电。

佛山供电局采用了许继珠海的VSP5馈线自动化开关对部分线路进行改造，利用线路配电自动开关及接地保护开关在无通信的情况下实现两回线路间的自动化供电，实现了配网故障的自动隔离和非故障段的恢复供电，减少了供电线路的故障停电范围，缩短了故障查找时间，大大提高了供电可靠性。

3.1 馈线自动化系统工作原理

馈线自动化由柱上真空负荷开关VSP5、电源变压器SPS、故障搜查控制器FDR三部分组成。其以线电压、零序电压时限为判据，与变电站出线开关配合，自动隔离相间短路故障、单相接地故障等故障

当线路故障时变电站侧开关保护动作跳闸，VSP5开关检测到线路无电后自动分闸。变电站开关5秒后重合闸动作合闸，VSP5开关检测到有电后延时N秒合闸。当某段线路的负荷开关合到故障时，变电站侧开关保护动作再次跳闸，VSP5开关检测到无电后再次分闸。5秒后变电站开关重合闸动作合闸，正常段VSP5开关检测到有电后延时N秒合闸，而故障段VSP5开关则不再合闸，从而将故障段线路隔离。

当线路上出现故障后，自动化开关能自动跳闸，能够成功隔离故障点，有效的缩小了停电范围，缩短了巡视检查的时间，为运检人员的抢修工作节省了时间。

3.2 工程实例分析

2012年12月下旬佛山供电局伦教供电所根据目前10kV线路负荷的密集程度和线路长度，分别在鸡洲站10kV市良线711、伦教站10kV大东线710及羊额站10kV北海线714、新塘线715线路安装了15台可隔离线路故障的馈线自动化开关作放射式试运行。

下面以佛山伦教供电所两条10kV线路馈线自动化隔离故障进行分析：

图2佛山伦教供电所某10kV线路馈线自动化图

3.2.1当线路发生瞬时性短路故障时

如（图2）中E点发生瞬时性短路故障，伦教变电站10kV大东线710开关跳闸，＃6、＃5、＃4开关均失压断开。接着，710开关重合，经＃6、＃5、＃4开关逐级延时关合，恢复系统供电。联络开关＃3从一侧失电时开始启动XL时间计时，在XL时间计时中，又感受到两侧均有电压，XL时间计时复位，启动L时间确认，开关不关合。

3.2.2当线路发生永久性短路故障时

1）故障点发生在＃6开关至＃3开关之间

a.故障隔离

如（图2）中E点发生永久性短路故障。伦教变电站10kV大东线710开关跳闸，＃6、＃5、＃4开关均失压断开。接着，710开关重合，＃6、＃5开关逐级延时关合至故障点，伦教变电站10kV大东线710开关再跳闸， ＃6开关失压断开，＃5开关因关合后即刻失电，断开且闭锁。＃4开关因受电后即刻失电，断开且闭锁，故障点被隔离。

b.故障点后段恢复供电

联络开关＃3开关延时关合,恢复＃3开关至＃4开关区间的供电。

c.故障点前段恢复供电

由于伦教变电站10kV大东线710开关重合经＃6、＃5开关逐级延时关合至故障点再跳闸的间隔时间已超过保护装置重合闸的充电时间，710开关再重合，经#6开关延时关合至#5开关处，恢复故障点前段区间的供电。

2）故障点发生在710开关至#6开关之间

若永久性短路故障发生在伦教变电站10kV大东线710开关至#6开关之间，伦教变电站10kV大东线710开关跳闸，＃6、＃5、＃4开关均失压断开。接着，710开关重合失败，＃6开关因受电后即刻失电，断开且闭锁，故障段被隔离。联络开关＃3、分段开关＃5、＃4逐级延时关合，恢复非故障段区间的供电。

4．应用效果

配网故障自动定位系统和故障自动隔离、恢复系统都有在佛山部分台风和雷暴多发的10kV配网中安装投入运行，并在实际运行中取得了良好的效果：有效减轻了配网线路巡线人员的劳动强度，缩短了查找故障的时间，提高了供电可靠性。相比较而言，基于智能分界负荷开关的故障自动隔离、恢复系统，虽然无法像配网自动化系统那样强大，但由于系统结构简单可靠，且无需后台集成计算机通讯信息系统支撑独立运行，运行维护技术要求低，造价相对较低，更加容易在广大农村10KV配网中推广安装。尤其是针对广大农村10kV配网线路，在恶劣天气下的故障更多地发生在偏远的分支线，有选择地在这些分支线路安装智能分界负荷开关可有效自动隔离故障点，最大限度地保障其他用户的正常供电。

5．结语

本文在研究佛山配网实际基础上提出了适合于本市配网形式的故障自动定位、隔离及恢复方案。本文提出的实现方法已经在佛山部分配网自动化中得以实施应用，大量的实验室测试和现场测试表明该方法是正确的、切实可行的。配网安装故障自动定位系统和故障自动隔离、恢复系统，在发生故障时，能够迅速判断、隔离故障区域，更快恢复无故障线路的供电，减少停电面积，减轻线路巡检人员的劳动强度，加快事故的处理，有效提高了配网供电可靠性，具有很好的应用推广前景。

参考文献：

1. 张燕雯,程正敏.配电网络故障隔离和恢复供电的探讨[J]．上海电力，1998，(5)：12～13．

2. 洪 波. 配电系统故障隔离和恢复的几种方式及特点[J]. 云南电力技术， 2001，29：30～32.

3. 陈科基. 配网故障自动隔离和恢复供电的控制模式及选择J]．华中电力，2001，14(1)：49～50．

作者简介： 1宋永禄（1981-），男，河北保定人，工程师，大学本科学历。现佛山供电局调通中心工作。

2胡一辉（1982-），女，江西景德镇人，工程师，大学本科学历。现佛山供电局变电管理二所工作。