談智能配電網(wǎng)的故障處理自動(dòng)化技術(shù)

智能配電網(wǎng)的故障處理自動(dòng)化技術(shù)袁欽成（中國(guó)電力科學(xué)研究院北京科銳配電自動(dòng)化股份有限公司）摘要：配電系統(tǒng)故障處理是一個(gè)系統(tǒng)過程。本文介紹了一些新的方案和方法，提出了網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)、分布式智能、故障點(diǎn)自動(dòng)定位新方法，給配電系統(tǒng)故障處理自動(dòng)化提出了新的思路。同時(shí)介紹了基于新型故障指示器技術(shù)的實(shí)用化的兩遙配電自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)。關(guān)鍵詞：故障處理；網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)；分布式智能；故障指示器；接地故障檢測(cè)；故障自動(dòng)定位 1概述智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的最新動(dòng)向，并被認(rèn)為是21世紀(jì)電力系統(tǒng)的重大科技創(chuàng)新和發(fā)展趨勢(shì)。智能電網(wǎng)的特點(diǎn)是“自愈、安全、經(jīng)濟(jì)、清潔，能夠提供適應(yīng)未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的優(yōu)質(zhì)電力與服務(wù)”。自愈實(shí)時(shí)掌控電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；在盡量少的人工干預(yù)下，快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生，提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。因此快速故障定位、快速隔離故障，恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，最大可能的減少停電時(shí)間和停電面積，顯著提高供電可靠性和電能質(zhì)量是智能配網(wǎng)的基本要求。我們可將其稱為配電系統(tǒng)故障處理的自動(dòng)化技術(shù)。為了對(duì)配電系統(tǒng)的故障處理的過程有一個(gè)系統(tǒng)的、清晰的思路，可以把故障處理過程分為三個(gè)階段：1、故障發(fā)生瞬間，故障的開斷和清除。通常由高壓斷路器配合以繼電保護(hù)自動(dòng)化裝置在毫秒級(jí)內(nèi)完成，如果繼電保護(hù)速斷動(dòng)作，整個(gè)故障持續(xù)時(shí)間在100毫秒左右。但現(xiàn)在配電系統(tǒng)內(nèi)特別是線路上，有多級(jí)開關(guān)串聯(lián)安裝運(yùn)行，采用傳統(tǒng)的電流保護(hù)原理的繼電保護(hù)裝置難以實(shí)現(xiàn)多個(gè)開關(guān)的互相有效配合，出現(xiàn)了保護(hù)的快速性與選擇性的矛盾，一般出現(xiàn)故障后為保證故障的快速切除，都是讓變電站出口保護(hù)先動(dòng)作，擴(kuò)大了停電范圍，也沒有充分利用多開關(guān)級(jí)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)的概念，它將有效地解決保護(hù)的快速性和選擇性的矛盾問題。2、故障處理的第二階段：故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。持續(xù)時(shí)間一般是秒級(jí)至分鐘。過去配電線路大都是輻射性結(jié)構(gòu)，且線路上沒有其它開關(guān)，因此故障被開斷的同時(shí)整個(gè)線路作為故障區(qū)段也全被隔離了。但現(xiàn)在配電線路往往采用環(huán)網(wǎng)供電或具有多電源供電結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)模式，因此故障后僅需要隔離故障區(qū)段，故障點(diǎn)前的非故障區(qū)段部分可以維持正常供電，故障點(diǎn)后的非故障區(qū)段可以通過轉(zhuǎn)移供電方式由其它電源供電。這也是配電自動(dòng)化技術(shù)中重點(diǎn)關(guān)注的問題。本文介紹了分布式智能的概念，與大多數(shù)技術(shù)文章關(guān)注的重點(diǎn)不同，故障轉(zhuǎn)供的優(yōu)化問題不作為重點(diǎn)。故障隔離和轉(zhuǎn)供階段關(guān)注的重點(diǎn)應(yīng)該是：停電時(shí)間最短、停電范圍最小、可維持正常供電的區(qū)段最大，在這期間，不需要重點(diǎn)考慮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，而是只要考慮電壓越限、功率越限的不等約束條件即可。3、故障處理的第三個(gè)階段是故障點(diǎn)的定位和排除故障。通常需要數(shù)十分鐘至若干小時(shí)。配電系統(tǒng)線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分支多，輸電系統(tǒng)采用的故障測(cè)距、定位方法一般在配電系統(tǒng)不適用。而配電系統(tǒng)的單相接地故障的檢測(cè)和定位就更復(fù)雜了。本文介紹了基于故障指示器技術(shù)的配電系統(tǒng)故障檢測(cè)和定位方案，故障指示器在線安裝，自動(dòng)檢測(cè)故障電流特征和接地信號(hào)電流，自動(dòng)指示、自動(dòng)復(fù)位，免維護(hù)、適用于在配電線路上大批量安裝使用。與適當(dāng)?shù)耐ㄐ欧绞较嘟Y(jié)合，可以在控制中心的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)上直接定位故障點(diǎn)，使得故障定位水平上升到更高階段。2網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)解決配網(wǎng)保護(hù)快速性和選擇性的矛盾配點(diǎn)系統(tǒng)經(jīng)過近幾年的電網(wǎng)改造，一般將輻射型結(jié)構(gòu)的線路，改造成手拉手的雙電源環(huán)網(wǎng)或多電源環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。但這些配電網(wǎng)絡(luò)一般還是采用開環(huán)運(yùn)行的方式，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一臺(tái)或幾臺(tái)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，平時(shí)處于開斷狀態(tài)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩側(cè)線路用一臺(tái)或幾臺(tái)開關(guān)分段。分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)可以是負(fù)荷開關(guān)也可能是斷路器。當(dāng)采用負(fù)荷開關(guān)（或分?jǐn)嗥鳎r(shí)，線路上的任何一點(diǎn)故障，都需要變電站出口斷路器跳閘，以清除故障。當(dāng)線路末端故障時(shí)，也會(huì)造成對(duì)線路前段和中段的負(fù)荷的不必要的影響。如果要使用斷路器或重合器如不能解決保護(hù)配合問題，也只能當(dāng)負(fù)荷開關(guān)使用。這是因?yàn)榕潆娋€路一般采用三段式電流保護(hù)，或反時(shí)限電流保護(hù)。其基本原理是根據(jù)短路電流的的大小設(shè)置不同的保護(hù)動(dòng)作延時(shí)，故障電流越大則延時(shí)越短。當(dāng)上下兩級(jí)開關(guān)處于串聯(lián)關(guān)系時(shí)，對(duì)于同一短路電流，上級(jí)開關(guān)保護(hù)動(dòng)作延時(shí)要長(zhǎng)于下級(jí)開關(guān)，才能保證保護(hù)的選擇性。但是，城市配電網(wǎng)中，由于線路距離較短，短路電流都特別大，級(jí)聯(lián)開關(guān)比較多，為了實(shí)現(xiàn)選擇性，出口保護(hù)可能需要設(shè)定很長(zhǎng)的延時(shí)，這在實(shí)際運(yùn)行中絕對(duì)是不允許的，這種情況下，保護(hù)的快速性和選擇性是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾。因此提出了網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)的概念1。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)電流保護(hù)其實(shí)質(zhì)是一個(gè)獨(dú)立的單元保護(hù)，它只檢測(cè)流過所監(jiān)測(cè)開關(guān)的電流而決定保護(hù)的動(dòng)作與否及動(dòng)作延時(shí)，而不關(guān)心相鄰開關(guān)的保護(hù)動(dòng)作情況，這是造成相鄰保護(hù)相互配合困難的主要原因。如果我們把保護(hù)監(jiān)測(cè)的范圍由一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)大到相聯(lián)開關(guān)甚至串聯(lián)的一組開關(guān)，則上下級(jí)保護(hù)的配合可以理解為保護(hù)的內(nèi)部協(xié)調(diào)。變電站內(nèi)部的母線差動(dòng)保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)、高壓系統(tǒng)的導(dǎo)引線保護(hù)、高頻保護(hù)等為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)的協(xié)調(diào)，就是將不同地點(diǎn)（線路兩側(cè)、變壓器高低壓兩側(cè)或三側(cè)、母線的進(jìn)出線等）處的電流送到一個(gè)檢測(cè)中心進(jìn)行比較和判別，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障的判別。但如果將其原理應(yīng)用到配電線路上將造成配電保護(hù)的復(fù)雜和成本高昂而失去實(shí)用意義。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得我們可以借助于網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)保護(hù)之間的協(xié)調(diào)而成為可能。此時(shí)不同地點(diǎn)的模擬量在當(dāng)?shù)貦z測(cè)完成，只是將檢測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)信息、保護(hù)判別結(jié)果的狀態(tài)信息、開關(guān)狀態(tài)信息等通過網(wǎng)絡(luò)由不同保護(hù)進(jìn)行共享，以達(dá)到不同地點(diǎn)保護(hù)之間協(xié)調(diào)和配合，可以真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)的快速性和選擇性的統(tǒng)一，這就是網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)的核心原理。根據(jù)可以選擇的通信網(wǎng)絡(luò)的不同，還可以分為基于主從式通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)和基于對(duì)等式通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)?；谥鲝氖酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)原理如下：上下級(jí)聯(lián)的多級(jí)開關(guān)的保護(hù)裝置在故障時(shí)借助于一個(gè)主控單元，達(dá)到互相通訊的目的，根據(jù)級(jí)聯(lián)關(guān)系，在感受到故障電流的開關(guān)中進(jìn)行仲裁，讓離故障點(diǎn)最近的開關(guān)速斷跳閘，其余開關(guān)轉(zhuǎn)為后備。仲裁是基于各保護(hù)的“啟動(dòng)狀態(tài)”，因此只需要簡(jiǎn)單的數(shù)字通訊，對(duì)縱向級(jí)聯(lián)的各保護(hù)的“啟動(dòng)狀態(tài)”進(jìn)行邏輯比較。而基于對(duì)等式通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)，由于網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)保護(hù)單元可以自己互相通信，因此不需要主控單元。其基本原理是：當(dāng)本開關(guān)保護(hù)檢測(cè)到短路電流時(shí)，與相鄰的開關(guān)保護(hù)通信，當(dāng)有大電流流入（如上級(jí)保護(hù)檢測(cè)到短路電流），而沒有大電流流出（如下級(jí)開關(guān)保護(hù)沒有檢測(cè)到短路電流），則說(shuō)明故障就在本開關(guān)保護(hù)區(qū)內(nèi)，啟動(dòng)本地保護(hù)速斷跳閘，否則自己只作為后備保護(hù)?；趯?duì)等式通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)要求通信網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)單元自己都能發(fā)起通信，對(duì)通道要求高，一般容易在變電站內(nèi)實(shí)現(xiàn)，由于變電站內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)一般都是對(duì)等式通信網(wǎng)絡(luò)。而配電線路上的通信通道現(xiàn)在常使用自愈式光纖環(huán)網(wǎng)，它通常是主從式的通信網(wǎng)，因此更適合使用基于主從式通信的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)。將來(lái)在智能配電網(wǎng)的通信基礎(chǔ)建設(shè)更加完善時(shí)，基于對(duì)等式通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)也將容易地在配電線路上實(shí)施。值得說(shuō)明的是具有網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)功能的控制裝置將時(shí)刻監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)通信通道的好壞，一旦發(fā)現(xiàn)通道異常將自動(dòng)轉(zhuǎn)為下一節(jié)介紹的分布式智能控制模式，以保證故障區(qū)段仍然可以被有效隔離。3分布式智能控制技術(shù)故障自動(dòng)隔離、負(fù)荷自動(dòng)轉(zhuǎn)供的可靠性更高故障電流被開斷后，故障處理的另一項(xiàng)重要任務(wù)是隔離故障區(qū)域，恢復(fù)非故障區(qū)域的供電（或通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)轉(zhuǎn)移供電）。在沒有實(shí)施配電自動(dòng)化的線路上，通常依靠人工到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作完成。集中式控制：在一些已經(jīng)實(shí)施了配電自動(dòng)化的線路上，往往采取主站集中控制的方式，即FTU負(fù)責(zé)檢測(cè)故障電流，控制中心的主站收集FTU的信息，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龃_定故障區(qū)域，下發(fā)控制命令讓相應(yīng)的開關(guān)跳閘以隔離故障，讓聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)供。但由于這種方式對(duì)通信通道、主站計(jì)算系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的證確性等依賴性很強(qiáng)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)不正常，將導(dǎo)致控制失敗，事實(shí)上，現(xiàn)有的已實(shí)施的自動(dòng)化工程，大多數(shù)故障處理的功能在投運(yùn)一段時(shí)間后都已經(jīng)不能正常工作了。這是因?yàn)榕潆娋€路上的通信通道缺少專人維護(hù)，故障率高；配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化快，主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的使用的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)一般不能及時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)同步（有的系統(tǒng)投運(yùn)后用戶沒有能力自己去維護(hù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)）。就地控制功能：有些配電線路采用電流分?jǐn)嗥?、電壓分?jǐn)嗥骰蛑睾掀鬟M(jìn)行故障處理。電流計(jì)數(shù)型的分段器要求出口多次重合閘，電壓時(shí)間延時(shí)型的分段器開關(guān)動(dòng)作次數(shù)多，時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)供時(shí)會(huì)對(duì)相鄰線路有短路沖擊，因此使用效果受到了限制。簡(jiǎn)單的重合器方案，保護(hù)配合困難，轉(zhuǎn)供時(shí)有時(shí)也會(huì)對(duì)相鄰線路有沖擊。但上述這些就地控制方案中，不需要依賴通訊和主站系統(tǒng)，而可以獨(dú)立工作，這是他們的優(yōu)點(diǎn)。分布式智能方案1：它吸取了分?jǐn)嗥骱椭睾掀鞯膬?yōu)點(diǎn)，盡可能屏蔽了它們的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的重合器和分段器大多是只根據(jù)線路電壓或電流狀態(tài)之一作為故障判斷的判據(jù)，而新型的分布式智能網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案利用了電壓和電流兩個(gè)信號(hào)作為故障段的判據(jù)，故又稱為V-I-T（電壓-電流-時(shí)間）型網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案。該方案具有以下先進(jìn)之處：1、利用了電壓和電流兩個(gè)信號(hào)作為故障段的判據(jù)，充分考慮了故障后線路失壓和過流次序和規(guī)律，制定出全面的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案。該方案的參數(shù)配置不受線路分段數(shù)目和聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置的影響。2、當(dāng)利用智能負(fù)荷開關(guān)組網(wǎng)時(shí)，線路上各個(gè)開關(guān)按預(yù)先整定的功能相互配合自動(dòng)隔離故障、自動(dòng)進(jìn)行故障后網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)；當(dāng)利用重合器或斷路器組網(wǎng)時(shí)，能夠發(fā)揮重合器或斷路器的開斷和重合能力，迅速就地切除并隔離故障，恢復(fù)非故障線路供電。3、采用“殘壓檢測(cè)”功能使故障點(diǎn)負(fù)荷側(cè)的開關(guān)提前分閘閉鎖，避免另一側(cè)電源向故障線路轉(zhuǎn)移供電時(shí)受到短路沖擊和不必要的停電。4、他們?nèi)匀豢梢圆灰蕾囃ㄐ藕椭髡?，自己?dú)立工作；但在有通信的條件下，可以自動(dòng)升級(jí)為“協(xié)作模式”，互相通信，獲取相鄰開關(guān)的信息，從而進(jìn)一步加快網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)速度，減少線路受到的短路沖擊。5、當(dāng)建立主站和通信系統(tǒng)后，它自動(dòng)升級(jí)為完備的FTU，既可以向主站匯報(bào)所有遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)。也可以接收主站的遙控命令；但故障處理功能仍然可以獨(dú)立完成，因此它實(shí)現(xiàn)故障隔離和負(fù)荷轉(zhuǎn)供的可靠性大大提高。以分布式智能技術(shù)為基礎(chǔ)的故障隔離和轉(zhuǎn)供方案，由于不依賴通信道和主站會(huì)使得控制方案更可靠；由于可以逐步升級(jí)，因此適合分步實(shí)施。該技術(shù)應(yīng)該是饋線自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。4故障點(diǎn)自動(dòng)定位技術(shù)解決查找故障點(diǎn)的效率問題目前，配電系統(tǒng)大多還不能對(duì)配電線路進(jìn)行全部監(jiān)測(cè)和控制，即使在主干線上用開關(guān)分段，也只能隔離有限的幾段，故障后尋找故障點(diǎn)往往要耗費(fèi)大量物力和人力。由于配電網(wǎng)密布城鄉(xiāng)及山區(qū)，終年處于戶外，經(jīng)受風(fēng)雨冰霜、雷電及日益嚴(yán)酷的環(huán)境污染等惡劣條件影響，加上不可預(yù)測(cè)的人為因素，造成配電網(wǎng)短路停電的事故時(shí)有發(fā)生，一旦發(fā)生故障，如果沒有技術(shù)手段，就不能迅速地確定故障所在的位置，只能靠人海戰(zhàn)術(shù)，派大量尋線人員四處查找，效率很低。在中性點(diǎn)不直接接地的配網(wǎng)系統(tǒng)中對(duì)于單相接地故障，盡管沒有大的短路電流，但由于故障后，非故障相的電壓升高1.73倍，如果不能及時(shí)排除，會(huì)引起新的短路故障，而且故障點(diǎn)還存在安全隱患，因此也需要快速隔離故障區(qū)段，但在配電線路上定位單相接地故障點(diǎn)就更加困難。（1）相間短路故障檢測(cè)和指示故障指示器技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的一種有效地指示故障位置的手段。故障指示器是一種安裝在電力線（架空線，電纜及母排）上，指示故障電流通路的裝置。大多數(shù)故障指示器可以通過檢測(cè)短路電流的特征來(lái)判別短路故障，通過在分支點(diǎn)和用戶進(jìn)線等處安裝短路故障指示器，可以在故障后借助于指示器的指示，迅速確定故障分支和區(qū)段，大幅度減少了尋找故障點(diǎn)的時(shí)間，有利于快速排除故障，恢復(fù)正常供電，提高了供電可靠性。（2）單相接地故障檢測(cè)和指示在中性點(diǎn)不直接接地的配網(wǎng)系統(tǒng)中，對(duì)于單相接地故障，多年來(lái)已經(jīng)研究了很多方法并有相應(yīng)的裝置用于變電站檢測(cè)和查找故障出線。常用的方法有幾類：基于穩(wěn)態(tài)零序電流和零序電壓的基波或高次諧波的計(jì)算和分析的方法；基于暫態(tài)的電壓電流采集和計(jì)算分析的方法；通過改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（投切電阻、調(diào)節(jié)消弧線圈參數(shù)等）檢測(cè)系統(tǒng)電量變化的方法；向系統(tǒng)注入特殊型號(hào)的方法等。上述方法中，有的是只適合在變電站使用，有的是在線路上使用時(shí)，準(zhǔn)確度較差，或費(fèi)用太高，不適合在配電系統(tǒng)中推廣，有的只適合在特殊系統(tǒng)中使用。下面介紹一種智能中阻接地方法：主要原理：在發(fā)生單相接地故障時(shí)，在變電站中性點(diǎn)（或接地變的中性點(diǎn)，無(wú)中性點(diǎn)時(shí)可接在某條出線上）的動(dòng)態(tài)阻性負(fù)載裝置自動(dòng)短時(shí)投入，在變電站和現(xiàn)場(chǎng)接地點(diǎn)之間產(chǎn)生特殊的小的信號(hào)電流（最大不大于40A），變電站故障出線和線路故障分支點(diǎn)處安裝的故障指示器，檢測(cè)到這個(gè)電流信號(hào)，可自動(dòng)動(dòng)作指示，達(dá)到指示故障的目的。見圖一。在變電站安裝一個(gè)動(dòng)態(tài)阻性負(fù)載信號(hào)源裝置，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)偏移電壓，其控制器檢測(cè)到偏移電壓大于一個(gè)設(shè)定值時(shí)（比如30%相電壓），并保持了一定的時(shí)間（比如5-10秒），則信號(hào)源裝置自動(dòng)短時(shí)投入幾秒鐘后退出。延時(shí)投入信號(hào)源的目的是可以讓有消弧線圈的系統(tǒng)，在消弧線圈的作用下，接地故障點(diǎn)能自動(dòng)熄弧，從而消除瞬時(shí)性故障。由于中性點(diǎn)在無(wú)接地故障時(shí)沒有電壓，故信號(hào)源不承受高壓。由于只有故障線路有接地點(diǎn)，它可以與信號(hào)源構(gòu)成接地回路，因此信號(hào)電流主要在故障線路的故障相上流動(dòng)。信號(hào)源在投入期間其內(nèi)部接地電阻在控制器控制下會(huì)按照一個(gè)特殊的編碼規(guī)律變化，從而使得疊加在故障線路故障相上的電流也按照一個(gè)特殊的編碼規(guī)律變化，該電流與故障相的負(fù)荷電流疊加在一起，從而調(diào)制了線路電流的幅值。動(dòng)態(tài)阻性負(fù)載裝置EFS接地變消弧線圈圖1變電站內(nèi)接線示意圖在變電站出線或配電線路的分支上的每一相線路上，懸掛可以檢測(cè)信號(hào)電流的指示器。該指示器檢測(cè)每相線路電流，能夠解調(diào)出信號(hào)電流的指示器，說(shuō)明該線路是故障線路，可以給出指示（如翻牌、通過光纖或無(wú)線電遙信指示）?；谏鲜龇桨傅臋z測(cè)裝置和系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)施，并將短路故障檢測(cè)和單相接地故障檢測(cè)的功能綜合在一個(gè)指示器中，成為二合一故障指示器。介紹如下：圖2故障檢測(cè)系統(tǒng)原理說(shuō)明接線和安裝如上圖所示（1）發(fā)生單相接地故障后，變電站的信號(hào)源延時(shí)幾秒后自動(dòng)投入工作10秒后退出；（2）安裝在變電站出線的故障指示器指示出故障出線（k號(hào)指示器動(dòng)作）；（3）選線裝置自動(dòng)顯示和記錄故障出線，并可通過適當(dāng)通信方式上報(bào)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和遠(yuǎn)程調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)；（4）安裝在線路上處于故障通路上的的故障指示器自動(dòng)翻牌，給出紅色指示。如上圖所示，k1-k3號(hào)指示器動(dòng)作，其它不動(dòng)。說(shuō)明故障在k3和k7之間。如果發(fā)生相間短路故障，信號(hào)源不動(dòng)作，其它同步驟35。該方法有如下一些特點(diǎn)：（1）動(dòng)態(tài)阻性負(fù)載信號(hào)源在故障后短時(shí)投入，產(chǎn)生特殊的接地信號(hào)電流，對(duì)它的檢測(cè)和識(shí)別不受系統(tǒng)運(yùn)行的影響，與線路分布電容、線路長(zhǎng)短、有無(wú)消弧線圈等因素?zé)o關(guān)，不僅可以在變電站準(zhǔn)確選出故障出線，而且可以在線路上準(zhǔn)確定位故障區(qū)段和故障分支。（2）動(dòng)態(tài)阻性負(fù)載信號(hào)裝置在故障后延時(shí)投入，保證了消弧線圈可以發(fā)揮消弧作用，保證從而瞬時(shí)性故障可以自動(dòng)消除。（3）不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行，在發(fā)生接地時(shí)，短時(shí)（幾秒鐘）通過專用設(shè)備接入被動(dòng)阻性負(fù)載，電力系統(tǒng)本身只是感覺線路電流有一點(diǎn)變化，不會(huì)對(duì)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生任何不良影響，平時(shí)裝置不承受高壓，安全可靠。（4）利用短路故障指示器原有的成果，將二者結(jié)合起來(lái)，形成的二合一指示器具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用方便、全戶外免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。故障指示器可批量安裝，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。（一）基于故障指示器技術(shù)的故障自動(dòng)定位系統(tǒng)利用故障指示器的狀態(tài)指示可以幫助巡線人員從變電站沿著故障電流通路方向或故障信號(hào)電流方向找到故障點(diǎn)。在城市電網(wǎng)、交通便利地區(qū)一般沿著故障電流通路方向巡線比較容易，但在郊區(qū)、農(nóng)村、山區(qū)有時(shí)就比較困難一些，因此定位故障區(qū)段、故障點(diǎn)需要的時(shí)間就會(huì)長(zhǎng)一些。如果我們不到現(xiàn)場(chǎng)巡線就能知道故障區(qū)段和故障位置，在很多情況下會(huì)大大提高故障的處理速度和效率，從而能減少停電時(shí)間和更快的恢復(fù)故障區(qū)域的供電，提高供電可靠性。一種基于故障指示器技術(shù)的故障自動(dòng)定位系統(tǒng)較好的解決了該問題。給現(xiàn)場(chǎng)安裝的故障指示器分別進(jìn)行地址編碼，故障后這些動(dòng)作了的故障指示器借助于適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵧ǖ?，將地址信息發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心裝有一套基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的故障定位軟件。在具有地理背景的配電網(wǎng)絡(luò)接線圖（地理延布圖）上，都標(biāo)出了與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝的指示器地址碼一致的故障指示器。故障后，在收到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)回來(lái)的動(dòng)作了的故障指示器的地址碼后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?、故障定位分析，自?dòng)給出故障位置信息。故障定位系統(tǒng)還可以分為“一遙”和“二遙”的系統(tǒng)：“一遙”配網(wǎng)故障自動(dòng)定位系統(tǒng)包括：故障檢測(cè)探頭FI、子站、中心站、主站和通信系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)分為：探頭到子站之間的短距離傳輸系統(tǒng)、子站到中心站的GSM手機(jī)短消息、或GPRS通信系統(tǒng)和中心站到主站之間的網(wǎng)絡(luò)通信。系統(tǒng)出現(xiàn)短路或接地故障時(shí)，F(xiàn)I檢測(cè)到短路故障電流或特定信號(hào)電流流過，指示器動(dòng)作，通過短距離通信系統(tǒng)，將動(dòng)作信號(hào)傳送給相隔210m的子站。當(dāng)線路上任何一點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，F(xiàn)I檢測(cè)流過本線路的特定序列信號(hào)或者接地零序電流信號(hào)。對(duì)于架空系統(tǒng)，通過無(wú)線系統(tǒng)將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給子站。子站安裝在線路的分支處，可以接收多只FI（分別在兩個(gè)分支的6相線路上）發(fā)送過來(lái)的動(dòng)作信息。對(duì)于電纜系統(tǒng)，指示短路和接地故障的指示器通過塑料光纖與面板型指示器相連，面板型指示器可以給出就地的LED發(fā)光指示，還可以通過電子開關(guān)觸點(diǎn)輸出與子站連接。子站在收到動(dòng)作信息后，將動(dòng)作分支的FI地址信息通過GSM（或GPRS）通訊系統(tǒng)發(fā)給主站（后臺(tái)）系統(tǒng)，主站（后臺(tái)）系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆?jì)算分析，將故障信息以短信方式通知有關(guān)人員，并與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以直接顯示出故障點(diǎn)地理位置信息，并在地理背景上顯示出來(lái)，還可以打印出地理位置信息。運(yùn)行維修人員可以直接到故障點(diǎn)排除故障?！岸b”故障自動(dòng)定位及負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)該系統(tǒng)以帶電流測(cè)量功能的二遙故障指示器為基礎(chǔ)。帶電流測(cè)量功能的電纜型短路故障指示器主要用于電纜線路的短路故障檢測(cè)及線路負(fù)荷電流的測(cè)量。指示器正常情況下監(jiān)測(cè)電纜線路的負(fù)荷電流，并定時(shí)上傳負(fù)荷電流數(shù)據(jù)。當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障或接地故障時(shí)，指示器自動(dòng)識(shí)別短路故障電流特征（或接地信號(hào)電流特征），并給出短路（或接地）故障指示信號(hào)，同時(shí)通過塑料光纖將故障信號(hào)以及電流信息上傳給光纖數(shù)據(jù)采集器及面板型指示器。二遙通信終端作為實(shí)用的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的兩遙（遙測(cè)、遙信）功能的配電終端裝置，安裝于環(huán)網(wǎng)柜、開閉所內(nèi)。該終端將安裝在線路上的故障指示器發(fā)送過來(lái)的線路負(fù)荷電流、故障動(dòng)作信息和線路上的開關(guān)狀態(tài)信息接收后進(jìn)行分析、編譯，通過GPRS通信方式將信息發(fā)送給配網(wǎng)主站，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的負(fù)荷監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)和定位功能。通過實(shí)施實(shí)用的“二遙”故障自動(dòng)定位及負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)，可以在不改造一次設(shè)備的情況下，通過有限的資金投入，實(shí)現(xiàn)基本的二遙功能，實(shí)現(xiàn)故障的快速定位，減少故障巡查和故障處理時(shí)間；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流和開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的基本監(jiān)測(cè)，符合配電自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)用化發(fā)展方向6結(jié)束語(yǔ)本文概述了故障處理自動(dòng)化的一些新技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)式保護(hù)技術(shù)，可解決傳統(tǒng)電流保護(hù)原理用在短距離、多級(jí)開關(guān)串聯(lián)的線路上保護(hù)的選擇性和快速性矛盾，做到線路任何一點(diǎn)故障都可以由距離最近的開關(guān)速斷跳閘，保證停電面積最??；利用分布式智能技術(shù)可以在不依賴通信和主站系統(tǒng)的情況下，就地快速隔離故障區(qū)段，恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，其控制可靠性大幅度提高，而且自動(dòng)化系統(tǒng)可以分步實(shí)施，經(jīng)濟(jì)性也會(huì)更好；以故障指示器技術(shù)為基礎(chǔ)的故障定位系統(tǒng)，可以在配電線路故障后的幾分鐘內(nèi)在主站GIS系統(tǒng)的地理圖上快速定位出故障點(diǎn)，大大縮小了故障巡查時(shí)間，大大提高了供電可靠性。以二遙故障指示器為基礎(chǔ)的故障定位系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)故障定位，還可以在不需要對(duì)一次設(shè)備改造的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)網(wǎng)柜等開關(guān)設(shè)備的負(fù)荷監(jiān)測(cè)、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視等遙測(cè)、遙信功能，給配電自動(dòng)化系統(tǒng)探索出一條新的實(shí)用化道路。參考文獻(xiàn)：1 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