解析故障指示器在智能電網(wǎng)中的應用

摘要：本文介紹了故障指示器在智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應用范圍及其在智能電網(wǎng)建設中的應用方案，針對故障指示器在未來智能電網(wǎng)配網(wǎng)自動化故障定位系統(tǒng)中的應用，提出了新的思路和解決辦法。 　　1故障指示器在智能電網(wǎng)中的應用 　　1.1故障指示器在電網(wǎng)中的早期應用 　　我國近30年來經濟的快速發(fā)展，使電力系統(tǒng)10kV、35kV直配線路的負荷不斷增大，供電半徑也隨之加大，同時分支線路增多，造成配電網(wǎng)越來越復雜，致使線路發(fā)生故障時，查找故障點非常困難，所需時間少則幾小時，多則十幾小時，給排除故障和恢復送電增加了難度，直接影響了供電可靠性，采用故障指示器已成為提高供電可靠性的重要措施之一。 　　在故障指示器早期應用中，線路發(fā)生故障時，巡線人員借助指示器的報警顯示，確定故障區(qū)段，并查找出故障點，從而能及時發(fā)現(xiàn)并排除線路故障，縮短故障修復時間，節(jié)省了大量的人力、物力。隨著指示器技術的發(fā)展和通信技術在電力系統(tǒng)中的廣泛應用，集成了故障指示器與信息中心配電管理軟件的故障定位系統(tǒng)，通過故障指示器實時傳送的遙測、遙信信息，即可實時監(jiān)測配電網(wǎng)絡的狀態(tài)和故障，自動確定故障位置，方便電路的維護和事故搶修，并可用來對配電網(wǎng)設施進行管理，便于設施信息的錄入、查詢和統(tǒng)計。 　　故障指示器技術在配電網(wǎng)絡中的應用，徹底改變了配電系統(tǒng)過去盲目巡線、分段合閘試送電等傳統(tǒng)查找故障的落后做法，應用故障指示器技術后，延長了電力設備的壽命，提高了工作效率，減輕了線路維護人員的勞動強度，縮短了系統(tǒng)停電時間，有效地提高了供電可靠性和社會經濟效益。在故障定位系統(tǒng)基礎上實施的配電管理系統(tǒng)，不需要對現(xiàn)有任何一次設備進行改造，即可實現(xiàn)對配網(wǎng)的兩遙（遙測、遙信）監(jiān)測，提高配網(wǎng)自動化方案的實用性。在電力系統(tǒng)中，故障指示器技術已經在多年應用的基礎上被廣泛推廣使用。智能電網(wǎng)自動化是指電網(wǎng)控制策略的自動優(yōu)選、運行狀態(tài)的自動監(jiān)控和故障狀態(tài)的自動恢復。智能電網(wǎng)需要以下6個主要的技術支撐來實現(xiàn)其功能： 　　①靈活的網(wǎng)絡拓撲；②基于開放體系并高度集成的通信系統(tǒng)，以便實現(xiàn)對系統(tǒng)中每一個成員的實時控制和信息交換，使得系統(tǒng)的每一部分都可雙向通信；③傳感和測量技術，以便實現(xiàn)對諸如遠程監(jiān)測、分時電價和用戶側管理等的更快速和準確的系統(tǒng)響應；④高級電力電子設備、超導和儲能技術；⑤先進的系統(tǒng)監(jiān)控方法，以便實現(xiàn)快速診斷和事故的準確排除；⑥高級的運行人員決策輔助系統(tǒng)。建設智能電網(wǎng)對用戶端提出了新的技術要求，智能電網(wǎng)的互動、自愈、優(yōu)化、集成、兼容等特征在新一代低壓電器中都要體現(xiàn)出來。 　　智能電網(wǎng)的建設發(fā)展需要實時分析引擎來進行網(wǎng)絡分析，以確定當前的狀態(tài)和系統(tǒng)的情況，預測可能發(fā)生的事件并制訂計劃。傳統(tǒng)的故障指示器需要人工干預來實現(xiàn)故障位置的確認和故障處理，與智能電網(wǎng)自動化要求有一定的差距，因此，集成新技術的智能型故障指示器及故障定位系統(tǒng)（采用預警與區(qū)域聯(lián)鎖等新技術）是故障指示器技術的發(fā)展方向，而智能電網(wǎng)的發(fā)展建設，也為故障指示器技術的發(fā)展提供了新的機遇。 　　根據(jù)智能電網(wǎng)自動化的發(fā)展需求，智能故障指示器應能主動將故障信息上傳至故障定位系統(tǒng)來實現(xiàn)故障自動定位，同時為滿足智能電網(wǎng)實時網(wǎng)絡分析的要求，需要故障指示器將線路負荷電流上傳至配網(wǎng)主站，這就對故障指示器提出了新的要求，即應具備線路電流測量功能，為此，北京科銳公司率先研發(fā)出了新一代智能故障指示器和FLS配電網(wǎng)故障檢測和定位系統(tǒng)，并已有數(shù)年的運行經驗，為故障指示器在智能電網(wǎng)建設中開辟了新的應用途徑。下面將介紹故障指示器在智能電網(wǎng)中的典型應用。 　　1.2故障指示器及通信終端在架空系統(tǒng)中的應用 　　1.2.1架空線故障指示器 　　架空線故障指示器直接安裝在高壓線路上，由于線路的絕緣要求（故障指示器不能與其他設備有電氣連接）及其他條件限制（通過光纖連接將受風力、溫度、陽光暴曬等運行環(huán)境的影響），因此，架空線故障指示器選用無線通信來實現(xiàn)信息的雙向傳遞。架空線故障指示器通過卡線結構從線路取電以補充內置電池功率消耗，但因故障指示器需長時間在線工作會降低其通信功率，因此，故障指示器與通信終端的通訊距離一般在2~20m。 　　1.2.2架空系統(tǒng)通信終端 　　架空系統(tǒng)通信終端簡稱架空子站，是配電網(wǎng)故障檢測和定位系統(tǒng)（簡稱FLS）的通訊轉發(fā)裝置，安裝于架空線路桿塔上，其主要功能是接收到架空線故障指示器發(fā)送過來的無線信息后對其進行解調、解碼及重新編碼，并通過通用分組無線服務技術（簡稱GPRS）/全球移動通訊系統(tǒng)短信（簡稱GSM）方式或無線級聯(lián)方式將信息發(fā)送給智能配電網(wǎng)的中心站。架空子站采用的GPRS/GSM方式利用了目前成熟的移動通信網(wǎng)絡，投資成本低，可靠性高，實現(xiàn)了線路信息的遠距離傳送。 　　對于不具備GPRS/GSM通信方式的地區(qū)，架空系統(tǒng)通信終端采用無線級聯(lián)組網(wǎng)方式將信息傳送給配網(wǎng)中心，但為實現(xiàn)組網(wǎng)運行，需要設置較多的架空子站，因此投資成本較高，所以，該技術僅適合用于移動通信技術不發(fā)達的山區(qū)。為保證架空系統(tǒng)通信終端工作電源的要求，一般應按以下原則選擇：在具備PT供電的地區(qū)，架空子站優(yōu)先采用PT+后備電源供電方式；在無PT供電的地區(qū)，在降低架空子站功率的基礎上可采用太陽能電池+后備電源供電方式。 　　1.3故障指示器及通信終端在電纜系統(tǒng)的應用 　　1.3.1電纜系統(tǒng)故障指示器電纜系統(tǒng)故障指示器適用于小電流接地系統(tǒng)（或小電阻接地系統(tǒng)）的短路故障和接地故障的檢測，其在電纜系統(tǒng)中的應用一般有以下3種方式： 　?。?）短路故障指示器在電纜系統(tǒng)中的應用。短路故障指示器一般安裝在相線，用以檢測相間短路故障和線路負荷電流，同時監(jiān)測電纜頭連接處的溫度。其與通信終端采用短距離光纖傳輸信號，以實現(xiàn)一次設備和二次設備的完全隔離。 　?。?）接地故障指示器在電纜系統(tǒng)中的應用。接地故障指示器一般安裝在三相電纜，用以監(jiān)測電纜系統(tǒng)接地故障。由于我國配電網(wǎng)中性點既有采用非有效接地方式（不接地或諧振接地方式），也有小電阻接地方式，因此電纜型接地故障指示器要求能自適應以上2種接地方式，滿足不同接地系統(tǒng)的使用要求。 　?。?）面板型故障指示器在電纜系統(tǒng)中的應用。由于將故障指示器安裝在電纜溝內不便觀察，因此在某些應用環(huán)境中需要配置面板型故障指示器。 　　1.3.2電纜系統(tǒng)通信終端 　　電纜系統(tǒng)通信終端既是FLS配電網(wǎng)故障檢測和定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和信息轉發(fā)裝置，也是配電自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)兩遙（遙測、遙信）功能的實用配電通信終端，安裝在環(huán)網(wǎng)柜、開閉所內，接收安裝在線路上的故障指示器發(fā)送過來的線路負荷電流、故障動作信息和線路上的開關狀態(tài)信息并進行分析、編譯，通過GPRS/GSM通信方式將信息發(fā)送給配網(wǎng)主站，實現(xiàn)配電網(wǎng)的負荷監(jiān)測、設備監(jiān)控和故障檢測、定位。 　　2結語 　　智能電網(wǎng)是社會經濟和技術發(fā)展的必然結果，隨著電子技術和通信技術的發(fā)展，立足于我國配電網(wǎng)自身的特點和技術水平開發(fā)出的故障指示器科技含量和應用范圍將不斷提升、擴大，基于配電網(wǎng)自動化技術的故障指示器在經濟性和可靠性方面的優(yōu)勢會更加明顯，在智能電網(wǎng)的建設中將會發(fā)揮更加重要的作用，產生更大的社會和經濟效益。（周寶河 陳超）