广西电网有限责任公司贵港供电局 广西贵港 537100
摘要：配电网的中压线路一旦存在超负荷工作，将会出现过热绝缘受损、线损升高，影响导线、电缆或电气设备无法正常工作，甚至出现导线着火、重要设备失灵等情况。本文研究大数据的取得和批量处理、零序电流信号合成等技术关键，使得零序电流信号的合成，完成指示器同步采样，实现合成计算，最终采用大数据比对分析准确定位故障点。
关键词：配电线路；故障定位；应用分析
1引言
伴着经济科技的进步、居民生活水平不断提升，人们对供电可靠性更加重视，客户用电依赖性越来越强，供电可靠性和电能质量是目前配电网运行的重要指标。由于传输距离较远，地理因素和气候条件的限制，还有供电压力，导致线路故障率不断增加。线路距离长，分支较多，结构复杂，造成故障检测以及排查工作难度大，成本消耗巨大。如何将线路故障率降至最低，减少故障排除时间，成为了目前供电企业重点研究的难题。
2现状
配网自动化系统的成本非常昂贵，DTU、FTU、配电子站、通信系统和主站系统的维护标准越来越严格，造成目前的方案在全电网广泛应用难以实现。通过采用大数据方法对信号源故障定位系统进行对比应用研究，是一种有效的配网自动化实施方案，具有投入成本不高、性能稳定性较高和安装维修容易等优势，完全满足城区架空线路和普遍农村电网的要求，供电可靠性较高，是解决中低压架空线路故障定位和排查的有效途径，具有巨大的社会和经济效益。
3主要技术内容
3.1故障判断
3.1.1短路故障判断
短路故障判断常用算法是电流突变判断法。电流突变判断法的优点是自动跟踪负荷电流大小，不用整定参数。
3.1.2接地故障判断
大数据故障定位方法，是由主站收集所有指示器的采集信息，合成出每一组指示器安装处的零序电流信号，故障线路与非故障线路的零序电流信号，幅值与信号特征的方向，区别特别明显；故障线路故障点前与故障点后的零序电流信号，幅值与信号特征的方向，区别特别明显。主站通过这些大数据的分析比对，就能准确实现故障定位，故障指示器技术参数如下表1所示。
3.2无线对时同步采样技术
本文研究的技术关键与难点在于大数据的取得与批量处理、零序电流信号合成，需要实现零序电流信号的合成，要求指示器须实现无线对时同步采样，这样才可以实现合成计算，最终准确定位故障点。
3.3TA取电电源技术
配电网线路负荷电流处于0-630A，有了故障定位技术，给TA取电的供电能力提供了重要保障。对于TA取电电源的运作情况，通过取电TA从线路取得电能量，经采样整流保护完毕，直流电压可以为小容量电容及时充电，然后启动系统；当系统检测到线路负荷电流处于相关要求时，进行大容量法拉电容充电，法拉电容能够在无线通讯或停电情况进行供电；如果负荷的安倍值很低，TA取电系统的电压值较小时，通过电压检测电路，可以切换到后备的大容量锂亚电池供给，继续工作。
4主要技术难点
4.1接地故障判断
配电线路中性点非直接接地系统发生接地故障时，由于自身因素影响，无法准确定位出故障。目前一般使用的技术有两种，信号注入法、首半波法。信号注入法虽然比较稳定，不过成本昂贵且安装复杂，难以普及；对于负荷波动大的线路，会频频出现故障，由于接地阻抗高和接地线等问题，难以接收到准确信号。首半波法就是通过接地瞬间，线路电流和线路电压突变检测，但故障指示所测量的电压值误差较高，同时受地面等因素干扰，大大增加了判断难度。
基于辅助信号源的故障定位系统和大数据比对分析方法的故障定位系统，一定程度上提升了故障检测准确率，是本系统的关键技术之一。
4.2无线通信对时及同步采样技术
无线通信与对时以及同步采样，是本项目的难点之一。众所周知，无线通讯是非接触通讯，和有线同步有着一定差异，是利用开关量用上升沿硬件触发中断，能够实现几个机器周期的同步。
本项目利用各指示器预告警准备的技术，启动侦听中断，来信触发中断方式，实现有线同步的高精度，通讯主机技术参数如下表2。
4.3TA取电技术
故障指示器的钳形电流互感器具有测量和取电两大作用。利用钳形机构将故障指示器安装在线路上，钳形电流互感器的设计是故障指示器的关键技术之一，有以下两个难点：
（1）配电网线路负荷电流变化的范围较宽，正常工作范围为0-630A，短路电流能够高至20kA。由于受到故障指示器本身因素影响，线路负荷电流小时，那么取电TA需要有良好的供电能力。线路电流较强时，电流输出需要严格控制，以避免保护设备受到破坏。同时对于大数据方法的故障定位系统，对TA取电的供电能力更加严格。
（2）故障指示器通过钳形互感器固定在线路上，钳形互感器工作在室外，应具备防潮、防锈等功能，对互感器铁芯材料有着更高标准。
5配电线路故障定位系统应用探讨
由于数字型故障指示器和定位系统存在许多问题，行业内开发了基于辅助信号源法的配网监测及故障定位系统，展现了故障指示器新的发展趋势。传统型故障定位系统如图1所示。
接地故障时，在线路上非故障相或变电站中性点上，动态自动短时接到一个阻性负载,让母线和现场单相接地点之间产生特殊的微弱短时信号电流（一般小于40A），在变电站各出线以及线路分支点处安装的接地故障指示器，检测到有特殊短时电流信号时，自动动作显效，起到指示故障的作用。
大数据故障定位方法，通过主站收集相关指示器的采集信息，合成出每一组指示器安装处的零序电流信号，故障线路与非故障线路的零序电流信号，幅值与信号特征的方向，区别特别明显；故障线路故障点前与故障点后的零序电流信号，幅值与信号特征的方向，区别特别明显，主站根据相关大数据的分析比对，可以准确定位故障。
6结束语
技术的不断革新和经济的迅猛发展，人们对供电质量、供电可靠性越来越重视。本文通过研究大数据方法与信号源法故障定位系统的推广应用分析，是一种最为有效实用的配网自动化实现途径，具有投入成为低、安全可靠和安装维修容易的优势，大大满足了城区架空线路和普遍农村电网的需求，达到相关标准，成为实际工作中解决低压架空线路故障定位和故障排查的最佳方案，效果显著，意义重大。
参考文献：
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[3] 韩正牧.提高配网供电可靠性的意义及措施[J].中国新技术新产品,2012,(21).
论文作者:李林穗,余弦
论文发表刊物:《中国电业》2019年第09期
论文发表时间:2019/9/5
标签：故障论文; 线路论文; 电流论文; 指示器论文; 信号论文; 定位系统论文; 数据论文; 《中国电业》2019年第09期论文;