（国网吉林省电力有限公司辽源供电公司 吉林辽源 136200）
摘要：我国输配电网错综复杂，很容易发生停电、短路故障造成停电事故，本文通过对农村10kV配电线路单线接地故障的原因的分析，指出单相接地故障对变电设备和配电网的危害，提出预防和故障处理办法，并建议应用新技术新设备来减少单相接地故障的发生，提高输配电网管理水平和提高供电可靠性的最重要手段之一。本文通过简单、成本低廉的通信手段将故障指示器所采集到的故障信息及负荷电流上传到自动化主站系统，从而实现故障区段的自动定位和线路负荷电流的实时监控。
关键词：单线接地 故障定位 新技术新设备。
1 前言
近几年来，随着农村电网改造工程的实施，农村10kV配电线路由原来的“两线一地”供电方式改造为中性点不接地的“三相三线”供电方式。但采取新的供电方式在实际运行中，经常地发生单相接地故障，特别是在大风暴雨冰包雪等恶劣天气情况下，接地故障频繁发生，严重影响了变电设备和配电网的安全、经济运行。10kV配电线路供电方式的改变，增强了配电线路的绝缘水平，降低了配电线路的跳闸率，提高了供电可靠性，减少了线路损耗， 配电线路网络结构复杂，接地及短路故障发生率较高，传统的故障查找方式费时费力，特别是单相接地故障的检测至今没有很好的解决方案，我公司经过多年的研究和现场试验，独创了一种特频信号注入检测法，很好地解决了单相接地故障的检测和定位。
2 单相接地故障的原因
2.1 单相接地故障检测
由于某种原因导致10kV配电线路发生单相接地故障后，通过变电站10kV母线上运行的电压互感器，10kV母线绝缘监察装置检测到接地故障并发出接地信号，提示值班员进行处理，经过选线，最终确定发生单相接地故障的相别和配电线路，停运该配电线路(规程规定可以故障运行2小时，但考虑到继续运行一段时间后可能导致单相接地故障扩大成其它事故，故一般停运)，汇报上级调度，由配电线路的运行维护人员处理故障。
2.2 单相接地故障发生的原因
农村10kV配电线路在实际运行中，通过归纳和总结，发生单相接地故障主要有以下几种原因:
1)导线断线落地或搭在横担上。
2)导线在绝缘子中绑扎或固定不牢，脱落到横担或地上。
3)导线风偏过大,与建筑物距离过近。
4)变压器高压引下线断线。
5)配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地。
6)绝缘子击穿。
7)线路上的分支熔断器绝缘击穿。
8)同杆架设导线上层横担的拉带一端脱落，搭在下排导线上。
9)线路落雷。
10)树木通道不畅，导致树接触导线。
11)鸟害。
12)飘浮物(如塑料布、风筝等)
13)其它偶然或不明原因
在以上诸多种原因中，导线断线、绝缘子击穿和树木短接是发生配电线路单相接地故障最主要的原因，对近几年来单相接地故障原因统计，上述三种原因占总故障原因的85%以上。
3开展在线实时的故障定位应用的意义
线路故障及负荷在线监测系统综合运用了太阳能取电、无线通信及信息网络等现代科学新技术。该系统能实时准确地在线监测线路停电送电状态、线路负荷电流，并将所采集到的故障报警、停送电状态及负荷电流等信息发送回主站中心；主站对信息进行数据统计、分析、拓扑计算，确定故障区域，从而引导工作人员迅速准确找到故障点。本系统的应用为提高相关工作人员的效率、减轻劳动强度提供了一种强有力的手段；同时，故障信息会通过短消息发送到供电局生产管理部门、线路专工、线路维护负责人等设定的相关人员的手机上，能有效提高线路故障检测的自动化水平，及时为线路安全性能监测提供科学有效的依据，为电力的输送及减人增效提供条件。总之，该项目的实施对于配网自动化的应用具有极大的意义。
提高配电网运行水平，自动实现故障定位；
方便快捷查找故障点，避免了事故进一步扩大；
极大的减轻了工作人员的劳动强度，节省了大量人力、物力；
缩短由于故障引起的停电的次数和时间，减少用电损失；
提高了供电可靠性、自动化、信息化水平；
在线实时检测线路运行各种状态及负荷电流，为线路正常运行提供了有力保障。
4利用新技术和设备开展在线监测实现方法
线路故障及负荷在线监测系统是一套具有远程传输能力的可分布监控、集中管理、即时通知型的智能化故障管理系统。它使现有故障检测技术得到一个飞跃，它融合了线路故障检测、负荷电流检测和通信传输技术。通过将线路的故障信息发到工作主站并在主站完成故障的拓扑定位、显示与告警通知，使线路故障点的定位、查询变得更加快捷；同时，线路的实时负荷电流信息也会。
4.1一个供电公司所有线路只需要一个工作主站。
如下图所示，该系统由通讯式故障指示器、通信终端和工作主站等部分组成，其中工作主站由信号接收终端、主站软件、计算机和手机组成。
4.2通讯式故障指示器
平常处于节电休眠状态；当线路状态发生变化时，检测功能模块触发分析算法功能模块；分析算法功能模块将采集到的信息进行分析、计算和处理后，确定线路是否发生了送电，停电，短路状态变化；如果确定状态变化，则启动触发告警功能模块并通过无线射频发射模块将信息安全准确地发送出去，通信终端收到此信息后，返回一个“收到”信号，故障指示器接收到这个信号后，恢复到休眠状态。
内置定时器每15分钟唤醒一次单片机，采集线路负荷电流发送到通信终端。在收到肯定确认后，转入休眠状态。
通讯式故障指示器采用太阳能作为主电源、锂电池与超级电容作为后备电源的双重供电模式。正常工作时装置采用太阳能供电，并且对后备电源进行储能；只有在阴雨天或太阳光照不足的情况下才启动后备电源供电。按每天发生一次故障核算，后备电源可以确保20个阴雨天气对装置持续供电。
4.3通信终端
主要由MCU处理单元、GSM/GPRS远程通信、短距离无线射频通信和光伏供电处理等功能模块组成。主要作用：与故障指示器双向射频通信，完成信息的交互，包括对指示器的参数配置、控制及接收指示器的故障信息、负荷电流信息；与主站通过GSM/GPRS等方式完成通信，包括接收主站的命令、控制及向上主动上报指示器与终端的各种运行信息和检测到的信息。终端安装在距通讯故障指示器小于100米的电杆上,直接利用抱箍固定。
5系统原理
5.1系统监测及报警原理：
当线路发生短路，停电和送电等运行状态变化时，故障指示器检测到变化的信号，通过短距离射频信号传输到通信终端；再经由通信终端通过GSM/GPRS将信息发送到工作主站。主站电脑通过线路颜色的变化闪烁直观显示故障所在区段；同时弹出对话框提示报警；并以短信息的形式发送故障信息到巡检员手机。同时，故障指示器会定时采集线路中的负荷电流，并发送到通信终端，通信终端上传电流值到主站完成线路负荷电流的监测。
5.2短路检测原理：
配电线路发生相间短路时，相当于两个电源直接短接，变电站和故障点直接的回路上会流过很大的电流，同时变电所的继电保护装置会按照实现设定的规则启动保护，使得线路跳闸断电。因此，短路故障判据有4个条件：
1)线路中出现突变电流It≥160A It为突变量电流启动
2)电流变化量不小于短路前线路电流△I≥0.5I0 △I为电流变化率，I0为短路前线路电流
3)大电流持续时间不超过3秒钟0.02s≤△T≤3s △T为电流突变时间
4)3秒钟后线路处于停电状态I=0 I为线路故障后电流
以上四个条件同时满足，检测判断该位置的线路后出现短路故障。线路出现短路故障后就地翻牌发光显示，并把故障信息传送到工作主站。
5.3负荷电流采集原理
利用单片机作为内核，利用高精度AD采样对内置互感器输出电流进行测量，通过FFT计算得到线路负荷电流；所有测量均为数字方式，干扰少，精度高。
论文作者:刘洋,张传刚,候瑞臣,韩雨庭,李岩
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/24
标签：故障论文; 线路论文; 电流论文; 单相论文; 指示器论文; 负荷论文; 主站论文; 《电力设备》2016年第10期论文;