农网配电线路故障定位和隔离系统的研究与应用

摘 要：针对农网配电线路的特点，对农网配电线路分段和联络，配网线路的分支首端、客户分界处装设智能开关设备和故障指示器，实现故障隔离、供电恢复、故障指示，同时利用APN无线网络建成通讯系统和建设后台监控系统，实现一种经济适用的农网配电线路故障定位和隔离系统的应用，提高农电供电可靠性和管理水平。

关键词：农网线路；智能开关；故障指示器；在线监测

中图分类号：TM72 文献标识码：A

一、现状分析

农网配电线路主要有以下现状：

1）农网配电线路无故障定位和隔离系统，故障区域查找困难；

2）农网配电线路供电半径大、分支多，建立有线通讯通道成本高；

3）农网配电线路多处于无监视状态，线路的运行数据不明确，影响电力生产运行；

4）系统无报警信息及时通知运行维护及相关人员，不能实时掌握故障信息；

5）随着新农村建设，农村电器设备增多，对供电可靠性、安全性要求提高；

以郑州供电公司某县农网配电线路为例，辖区内共有6-10千伏线路213条，其中公用线路135条，线路全长1876.08千米。公用线路中单幅射线路119条，占88.15%，手拉手线路16条，占11.85%。2011年共发生异常故障208条次，其中接地61条次，短路故障147条次。2011年发生的异常故障208条次中，同一条线路发生2次以上故障的有35条，其中同一条线路中发生故障最多的达7次。

在这208次异常中，均造成变电站保护动作，整个线路停止运行进行故障查找，并且多数农网线路供电半径大、分支多，无分段开关和分支开关，无故障定位和隔离设备，因此造成故障查找难、查找时间长，影响用户用电，造成售电损失，影响供电公司的效益及社会声誉。

二、系统方案的选择

随着坚强智能电网建设的推进和发展，随着电子技术、计算机软硬件技术和通信技术的发展，随着智能化的农网自动化关键技术的研究突破和工程应用，农网配电自动化也出现了很多种模式，目前农网配电自动化主要有：配电网故障指示系统、配电网信息系统、无主站馈线自动化系统、基于主站的配电自动化系统和一体化县调/配电综合自动化系统五种典型模式。

针对农网线路线路长，分支多的特点，依据国家电网公司《农网自动化及通信系统建设技术指导意见（试行）》，以提高10kV线路供电可靠性为目标，更应注重投入产出，根据负荷密集程度、负荷重要性、经济发达程度、发展趋势、售电收入等，对于不同的地区在不同发展阶段，应科学地选择恰当的模式。做出一种经济实用的农网智能化建设模式。

结合配网自动化的设计思想，使用配电网故障指示系统和无主站馈线自动化系统结合的方式，结合主站系统进行监控。实现一种经济实用的农网配电线路故障定位和隔离系统的应用。

三、系统方案的设计和应用

1单辐射网络结构

树形放射状网络结构的线路，如果整条线只有变电站出线有开关，可以看到该网络结构的任一点出线故障都会引起变电站出线开关跳闸，引起整条线路停电，而且故障点需要在整条线上查找，查找故障点困难。

2环网网络结构：

环网供电线路，可以实现线路的双电源切换供电，大大提高了线路供电的可靠性，但是也是一点故障，全线停电，故障点难以查找。

现根据线路的状况，试行分段，环网供电线路根据分段数量和分段点的位置确定联络位置。对于联络开关进行重合闸，实现供电恢复。对主要分支线路加装智能开关设备，减小故障点对整条线路的影响，在分支线路上加装具有通讯功能的故障指示器，便于查找故障点。智能开关设备和故障指示器都具有通讯功能，能够通过APN专网上传给监控后台

四、故障定位和隔离系统原理

根据农网智能化建设中的实际情况，变电站速断时间定值应整定为0.7s-1s来使用时间级差实现保护功能。智能开关设备可以实现故障的隔离和供电恢复，故障指示器可以实现故障点的定位，并把故障上传监控系统，同时实现短信告警。下面描述智能开关的隔离和供电恢复原理。

1单辐射线路时间级差隔离故障原理

单辐射线路时间级差如图一所示，以4、5区间发生故障说明

（1）4，5之间线路发生故障，1DL、5DL同时感受到故障电流，由于5DL时间设置为0.35S、1DL时间定值为0.5S，所以5DL断路器跳闸，隔离故障区域。

（2）智能开关设备把故障信息发送给主站监控系统，主站监控系统进行告警，并发送短信通知相关人员。

2环网线路时间级保护和联络开关的供电恢复原理

下图二是一手拉手环网。共配置5台柱上智能开关，图中CB1、CB2为变电站出线开关配有的保护装置。S1、S2、S3、S4、S5为柱上智能开关（其中S1、S2、S3、S4、S5为分段开关，S3为联络开关。

下面通过L2段发生永久故障来说明从故障产生到故障隔离以及非故障区域供电恢复的过程。

（1）当L2段发生永故障：S1分断开关保护跳闸；S2两侧失压，开始计时；S3联络开关单侧失压开始计时。

（2）S2两侧失压延时到，S2失压分闸。S3联络开关单侧失压延时到，S3合闸。

（3）S2单侧有压延时合闸，但合在故障上加速跳闸并闭锁合闸。如此完成了L2故障段的隔离和非故障段的供电恢复。

（4）智能开关设备把故障信息发送给主站监控系统，主站监控系统进行告警，和发送短信通知相关人员。

结语

农网主要是长线路，负荷分散，故障率高，影响面大。解决了馈线的故障隔离和非故障区段的供电恢复，提出了并实施了智能分段开关、智能分支开关和故障指示器一同构建农网馈线自动化的系统解决方案，经济、实用；采用廉价的移动网络和小型化的监控平台，实现线路故障状态的监测，故障告警；很经济地实现了电网运行状态的可视和可控，提升了农网的运行管理水平。目前系统已经试点运行，具有广阔的推广前景。

参考文献

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