摘要：本文针对配电网线路故障特点，介绍了配电网的故障定位系统，描述了系统工作原理以及故障查找原理和终端设备，实现故障的快速定位，减少故障巡查和故障处理时间，从而提高配电网供电可靠性、供电质量，具有良好的经济效益和社会效益。
关键词：配电网；故障；定位
0引言
配电网线路受雷击、外力（物）和绝缘老化而导致的故障停电比较频繁，尤其是单相接地故障，接地故障的特征不太明显，选线和定位一直是配电网线路故障查找的技术难点。因此有必要研制和推广一套自动化系统，能够自动高效的进行故障点检测及定位，帮助配电网运维检修人员迅速排除故障，恢复正常供电。
1配电网线路特点
我国35及以下配电网一般采用中性点不接地或者经消弧线圈接地，被称为小电流接地系统。在小电流接地系统中发生单相接地故障之后，故障电流比较小，规定可允许带故障运行1-2小时。但对于馈线众多的系统来说，一旦线路某区段发生接地故障，则需要通过多次开关的操作才能将故障隔离开。利用配网自动化系统，能实现故障的快速定位，帮助检修人员快速找到故障点，对故障进行隔离和处理，快速恢复供电。
2故障定位系统原理与实现
配电网线路故障定位系统主要作用是配电网故障检测、定位及处理系统，当10kV线路发生短路或单相接地故障时，现场能够利用短信或GPRS通信将该动作信息传回监控主站系统，监控主站根据现场安装的终端设备，快速定位出故障位置，并以短信形式发送给相关人员。运维人员则根据该信息快速定位故障，及时处理故障并恢复供电，大大缩短了故障的查找时间，提高了供电可靠性。
2.1配电网故障定位方法介绍
对于配电网故障检测和定位，主要有高次谐波零序分量在线测量法、离线测量法、有功分量法、中性点小电阻接地、低频信号注入法以及其它设想如超声波法和电容放电法等方法。这些方法有的是只适合于变电站内部，有的是在线路上使用时，准确度较差，或费用太高，不适合在配电系统中推广，有的只适合在特殊系统中使用。有的仅限于理论研究、或费用太高不具实用性。
通过比较可以发现，以上几种检测方法难以指导现场查线人员快速查找到接地故障点。通过不对称电流法采用主动式检测，其检测产生的信号具有能量大、特征明显、抗干扰能力强、误动可能性小等特点。
2.2配电网故障定位系统构成
2.2.1系统流程介绍
配电网故障定位系统的原理是利用信息处理技术、故障指示器和现代通信技术研制而成的一套自动高效的故障检测及定位系统，主要用于电力架空及电缆的短路和单相接地点的检测和定位，迅速确定故障所在区段，并将该信息送给故障信息数据中心，并以手机短信等方式及时通知运维人员。
在该系统中，故障指示器FD将检测到的故障信息以短距离无线通信的方式送给相距20米内的数据转发站DT，数据转发站把得到的故障信息进行校验处理后重新打包，以短消息的方式通过GSM网发给通信前置机，通信前置机对短消息进行处理，判断故障信息是否接收完整后，将所有动作的故障指示器的信息送给监控主站，监控主站根据配电网线路进行网络拓扑，判断出故障位置 ，并在图上给出显示，便于直接到故障点进行处理。
2.2.2系统构成与应用
2.2.2.1监控主站系统：
系统软件采用分层架构，包括底层、中间层、顶层三部分。分层的体系结构方便屏蔽了硬件平台、操作系统、数据库和网络通信等的具体差异，使上层应用获得更好的灵活性和可移植性。其中，底层平台主要包括通用操作系统接口、网络通信中间件、分布式实时数据库服务、通用商用数据库接口等基本组件，中间层次包括基本图形界面、SCADA、NET通信、电网基础模型等基础应用，顶层则为具体的专业应用。
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通过通信系统与各现场终端设备建立通信联系，可以管理系统内各终端设备采集、分析、纪录、各故障指示器发来的线路信息。通过智能软件分析计算线路工作状况，当发生线路故障时，启动报警程序，在线路图上显示相关故障位置，提醒运行人员干预处理，及时将信息发送至设备运维人员。
2.2.2.2不对称电流源：
为了确定接地故障点位置，该系统用不对称电流源使故障线路上的负荷电流叠加一个具有明显特征的电流信号作为接地故障判据，特征电流流经故障线路、接地故障点和大地返回不对称电流源。
当不对称电流源检测到开口三角电压升高到设定值并持续8秒钟后，控制内部的高压交流接触器工作，使得故障线路上产生具有特殊特征的电流信号。该检测方法不受系统运行方式、拓扑结构、中性点接地方式的影响，检测准确率很高。
2.2.2.3故障指示器：
实时监测线路故障状况，当发生线路故障时，及时向监控主站发送相关信息，同时启动就地翻牌或灯光指示。
3系统主要特点
3.1可靠性强
系统配置的故障检测装置应能适应负荷电流变化，只与故障时短路电流分量有关，不需要设定过流定值，对于任何线路均可以自动适应，而且判据全面，大大减少误动作的可能性。
3.2功耗低
数据转发站平时监视故障指示器通过短距离无线发送的动作信息，然后解码，并对数据进行处理，通过GSM通信装置接收数据转发站发送的信息，最后将数据送往主站进行显示。同时数据转发站必须在低功耗下运行，以减少对外部供电电源的要求，从而简化电源，缩小设备体积，简化安装程序。
3.3准确性高
通过有源法进行单相接地故障的检测。信号源产生的信号不仅应该在系统内有唯一性，不会与其他信号混淆，可以被作为判断接地故障的依据，同时应具有很强的能量，避免被其他信号干扰。而且，由于变电站内安装很困难（有些变电站内已经没有了10kV间隔），信号源应可以方便的安装在10kV线路上。
4存在问题及解决措施
4.1存在问题
与监控主站之间的通信模式可靠性不高。目前采用无线公网进行（短信），而短信的延时和可靠性无法得到保证，往往使得故障定位无法准确进行，有时会出现越级报、延时过大（半小时）报等问题。如果采用GPRS，其在登录时对GSM信号的要求较高，而在很多农村地区的GSM信号较弱，有些时有时无，使用起来也比较困难。
4.2解决措施
探索采用自组网无线的模式沿10kV导线组建通信通道，故障信息沿该通道传输到变电站，再利用变电站SDH光纤网传输到调度或主站系统，从而避免采用无线公网带来的通信通道不可控的问题。
5总结
配电网故障定位技术可实现故障的快速定位，减少故障巡查和故障处理时间，降低现场巡线人员的劳动强度，该技术适用于6～10 kV配电系统，实现对电缆线路及架空线路故障点的自动定位，从而提高配电网供电可靠性、供电质量，为提高配电网线路的管理水平提供了有力的技术保障，具有良好的经济效益和社会效益，具有较高的推广价值。
参考文献：
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论文作者:任明远1,喻冰峰2,陈振勇1
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/18
标签：故障论文; 线路论文; 配电网论文; 电流论文; 系统论文; 信息论文; 指示器论文; 《电力设备》2017年第17期论文;