10kV配电网故障定位系统研究与应用

10kV配电网故障定位系统研究与应用

作者：陈友瑜

来源：《中国新技术新产品》2015年第22期

摘 要：在整个电力系统中，配电网处于最末端的位置，运行过程中的故障直接影响着供电的安全性、可靠性及电能质量，与电力用户用电关系密切，所以研究配电网故障点的迅速查找与隔离有着巨大的现实意义。本文针对10kV配电网接地短路故障设计了一种新型的配电网故障定位系统，简述了该系统的设计理念与实现，以及故障自动定位过程。运行实践证明，这一系统在10kV配电网发生故障后，能够快速的帮助检修人员准确的找到故障点。 关键词：10kV配电网；故障点；查找与隔离；故障定位系统 中图分类号：TM76 文献标识码：A

随着经济社会的发展，电能的使用越来越多，对供电的安全可靠和电能质量提出了更高的要求。配电网是电力系统构成的最后一部分，由铁搭、变压器、配线路、无功补偿电容等设备组成，与电力用户直接相连，其中任何一个设备、一条线路发生故障，都会导致与其相连的电力用户停电，带来了负面影响是无法估量的。特别是配电线路一般较长，南方地区夏季雨水较多，配电网易受雷雨天气影响而发生故障，针对南方电网的这种特点，如何建立一个适合的配电网故障定位系统，实现对故障点的迅速查找与隔离，减少停电面积，仍是南方供电企业要考虑的重点问题。研究10kV配电网故障定位系统，不仅利用供电企业实施故障检测，也利于实现配电网络自动化，对智能电网建设的影响重大。 一、10kV配电网线路特点

作为配电网的一种型式，10kV配电网线路有着自身独特的特点，决定着该配电网故障定位系统的设计思路与实现。第一，10kV配电网线路分支较多，且分支又能产生子分支，往往有数十代之多，信号随着一代代分支的出现而不断衰减，加大了故障检测难度；第二，10kV配电网的杆塔多是石灰杆，若发生接地故障，电阻数值会加大到几千欧，有时甚至达到几十千欧，但是故障信号却较弱，不容易检测到；第三，通常配电线路越长，线路的对地电容越大，而对地电容对注入交流信号具有分流作用。10kV配电网线路一般都较长，这样一来，对注入交流信号的分流作用也会变大，故障信号将会越来越弱，为故障点定位带来了难度。 二、10kV配电网故障定位系统设计思路与实现 （一）设计思路

实用的10kV配电网故障定位系统要求在满足故障定位检测的基础上，使用更方便，基于这样的要求及10kV配电网线路特点，提出建立一种无源的实用型故障定位系统，主要利用中心主站系统、故障信息采集系统和故障指示器来查找故障点。故障指示器在配电网中，主要负

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责指示故障电流通路，可根据故障检测的种类显示不同的报警形式，便于检修人员第一时间确定故障类型。中心主站系统、故障信息采集系统，能够对配电网线线路故障进行实时监控，快速定位故障发生区间，显著降低了故障查找和处理时间。 （二）自动定位原理

在配电网发生故障后，故障指示器自动检测到线路故障信息，并给出故障信息节点动作信号，故障信息监控终端针对故障信息进行分析、编译等，然后通过光纤信道将信息传送到后台，再进行纠错、补漏等工作，之后利用拓扑分析与计算准确的找到故障通路，故障位置会自动的显示在地理信息系统上相应的地理位置上，这样就找到了故障点发生的实际地理位置。 （三）故障监控终端硬件设计

故障监控终端是基于故障指示器和通用分组无线业务基础上建立的，采用的设计思想是分布式模块化，把系统分成了电源控制模块、中央处理器核心模块、通信模块、故障检测模块、射频模块、输入-输出模块等六大部分。其中，中央处理器核心模块是整个系统的运行中心，负责数据处理与转发，即对下采集射频模块发出的故障报警信息，对上与通用分组无线业务进行通信，将故障报警信息传输到主站。

系统采用了16位芯片（MSP43OF54 38A），这一芯片具有功耗低、运行可靠稳定及外设丰富等显著优势。在取能CT上选用了速饱和材质，若发生电路电流高于设置值时，取能CT则深度饱和，使得整个终端系统不会因为电流过大而出现严重过热问题。用两个电容量120F、2.7V的电容串联组成超级电容，若遇到线路失电情况，系统还可以继续运行约5分钟，为故障报警信息上传创造了时间。即使配电网发生故障而造成停电，也保证了故障报警信息能够上传到主站。

（四）故障监控终端软件设计

基于故障检测终端系统的整体结构、设计原理及信号流向，确定本系统软件程序应包括多功能模块的初始化、A/D采样程序、射频收发程序、通用分组无线业务远程通讯程序及故障判定程序。在程序编写上要以各模块的具体功能为依据，进行必要的编译和调试。 三、10kV配电网故障定位系统的运行实践

为了验证本故障定位系统的实用性和有效性，把这一系统应用到了南方某地10kV配电网线路故障检测工作中，对故障指示器动作、主站故障拓扑与显示、查询及定位结果汇报等内容进行了试验。运行试验表明：该系统能够快速的检测到线路故障信息，并将故障信息准确的传输到主站，让检修人员在较短时间内找到故障发生地点，进行故障隔离处理，与过去相比，查询与隔离故障的时间大约缩短了1.5h，极大的提高故障定位效率，减少了停电面积。可见，本系统在10kV配电网线路故障检测中有着较好的表现，运行实践效果良好，可以推广使用。但

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是，仍然需要不断的进行研究，使这一系统日益趋于完善，更好的满足南方电网供电安全可靠的需求。 结语

综上所述，为增强10kV配电网故障定位的准确性、快速性及自动化程度，设计建立了本文提及的新型配电网故障定位系统。随着配电网复杂性越来越高，对故障定位系统的智能化要求也会不断提高，应在运行实践中积极的开展研究活动，促进配电网故障定位系统技术水平的不断提高。 参考文献

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