解析故障指示器在智能電網(wǎng)中的應(yīng)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(yīng)用范圍及其在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用方案，針對(duì)故障指示器在未來智能電網(wǎng)配網(wǎng)自動(dòng)化故障定位系統(tǒng)中的應(yīng)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(yīng)用 　　1.1故障指示器在電網(wǎng)中的早期應(yīng)用 　　我國(guó)近30年來經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使電力系統(tǒng)10kV、35kV直配線路的負(fù)荷不斷增大，供電半徑也隨之加大，同時(shí)分支線路增多，造成配電網(wǎng)越來越復(fù)雜，致使線路發(fā)生故障時(shí)，查找故障點(diǎn)非常困難，所需時(shí)間少則幾小時(shí)，多則十幾小時(shí)，給排除故障和恢復(fù)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(yīng)用中，線路發(fā)生故障時(shí)，巡線人員借助指示器的報(bào)警顯示，確定故障區(qū)段，并查找出故障點(diǎn)，從而能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除線路故障，縮短故障修復(fù)時(shí)間，節(jié)省了大量的人力、物力。隨著指示器技術(shù)的發(fā)展和通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)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(shí)時(shí)傳送的遙測(cè)、遙信信息，即可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)和故障，自動(dòng)確定故障位置，方便電路的維護(hù)和事故搶修，并可用來對(duì)配電網(wǎng)設(shè)施進(jìn)行管理，便于設(shè)施信息的錄入、查詢和統(tǒng)計(jì)。 　　故障指示器技術(shù)在配電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)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(yīng)用故障指示器技術(shù)后，延長(zhǎng)了電力設(shè)備的壽命，提高了工作效率，減輕了線路維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了系統(tǒng)停電時(shí)間，有效地提高了供電可靠性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在故障定位系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)施的配電管理系統(tǒng)，不需要對(duì)現(xiàn)有任何一次設(shè)備進(jìn)行改造，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)的兩遙（遙測(cè)、遙信）監(jiān)測(cè)，提高配網(wǎng)自動(dòng)化方案的實(shí)用性。在電力系統(tǒng)中，故障指示器技術(shù)已經(jīng)在多年應(yīng)用的基礎(chǔ)上被廣泛推廣使用。智能電網(wǎng)自動(dòng)化是指電網(wǎng)控制策略的自動(dòng)優(yōu)選、運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控和故障狀態(tài)的自動(dòng)恢復(fù)。智能電網(wǎng)需要以下6個(gè)主要的技術(shù)支撐來實(shí)現(xiàn)其功能： 　?、凫`活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；②基于開放體系并高度集成的通信系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)成員的實(shí)時(shí)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(cè)量技術(shù)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、分時(shí)電價(jià)和用戶側(cè)管理等的更快速和準(zhǔn)確的系統(tǒng)響應(yīng)；④高級(jí)電力電子設(shè)備、超導(dǎo)和儲(chǔ)能技術(shù)；⑤先進(jìn)的系統(tǒng)監(jiān)控方法，以便實(shí)現(xiàn)快速診斷和事故的準(zhǔn)確排除；⑥高級(jí)的運(yùn)行人員決策輔助系統(tǒng)。建設(shè)智能電網(wǎng)對(duì)用戶端提出了新的技術(shù)要求，智能電網(wǎng)的互動(dòng)、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(shè)發(fā)展需要實(shí)時(shí)分析引擎來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，以確定當(dāng)前的狀態(tài)和系統(tǒng)的情況，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的事件并制訂計(jì)劃。傳統(tǒng)的故障指示器需要人工干預(yù)來實(shí)現(xiàn)故障位置的確認(rèn)和故障處理，與智能電網(wǎng)自動(dòng)化要求有一定的差距，因此，集成新技術(shù)的智能型故障指示器及故障定位系統(tǒng)（采用預(yù)警與區(qū)域聯(lián)鎖等新技術(shù)）是故障指示器技術(shù)的發(fā)展方向，而智能電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)，也為故障指示器技術(shù)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。 　　根據(jù)智能電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展需求，智能故障指示器應(yīng)能主動(dòng)將故障信息上傳至故障定位系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)定位，同時(shí)為滿足智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)分析的要求，需要故障指示器將線路負(fù)荷電流上傳至配網(wǎng)主站，這就對(duì)故障指示器提出了新的要求，即應(yīng)具備線路電流測(cè)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(cè)和定位系統(tǒng)，并已有數(shù)年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為故障指示器在智能電網(wǎng)建設(shè)中開辟了新的應(yīng)用途徑。下面將介紹故障指示器在智能電網(wǎng)中的典型應(yīng)用。 　　1.2故障指示器及通信終端在架空系統(tǒng)中的應(yīng)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(shè)備有電氣連接）及其他條件限制（通過光纖連接將受風(fēng)力、溫度、陽光暴曬等運(yùn)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(shí)現(xiàn)信息的雙向傳遞。架空線故障指示器通過卡線結(jié)構(gòu)從線路取電以補(bǔ)充內(nèi)置電池功率消耗，但因故障指示器需長(zhǎng)時(shí)間在線工作會(huì)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(jiǎn)稱架空子站，是配電網(wǎng)故障檢測(cè)和定位系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱FLS）的通訊轉(zhuǎn)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(duì)其進(jìn)行解調(diào)、解碼及重新編碼，并通過通用分組無線服務(wù)技術(shù)（簡(jiǎn)稱GPRS）/全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)短信（簡(jiǎn)稱GSM）方式或無線級(jí)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，投資成本低，可靠性高，實(shí)現(xiàn)了線路信息的遠(yuǎn)距離傳送。 　　對(duì)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(jí)聯(lián)組網(wǎng)方式將信息傳送給配網(wǎng)中心，但為實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)運(yùn)行，需要設(shè)置較多的架空子站，因此投資成本較高，所以，該技術(shù)僅適合用于移動(dòng)通信技術(shù)不發(fā)達(dá)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(yīng)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(chǔ)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(yīng)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(cè)，其在電纜系統(tǒng)中的應(yīng)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(yīng)用。短路故障指示器一般安裝在相線，用以檢測(cè)相間短路故障和線路負(fù)荷電流，同時(shí)監(jiān)測(cè)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(hào)，以實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備和二次設(shè)備的完全隔離。 　?。?）接地故障指示器在電纜系統(tǒng)中的應(yīng)用。接地故障指示器一般安裝在三相電纜，用以監(jiān)測(cè)電纜系統(tǒng)接地故障。由于我國(guó)配電網(wǎng)中性點(diǎn)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(yīng)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(yīng)用。由于將故障指示器安裝在電纜溝內(nèi)不便觀察，因此在某些應(yīng)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(cè)和定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和信息轉(zhuǎn)發(fā)裝置，也是配電自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)兩遙（遙測(cè)、遙信）功能的實(shí)用配電通信終端，安裝在環(huán)網(wǎng)柜、開閉所內(nèi)，接收安裝在線路上的故障指示器發(fā)送過來的線路負(fù)荷電流、故障動(dòng)作信息和線路上的開關(guān)狀態(tài)信息并進(jìn)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(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的負(fù)荷監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)控和故障檢測(cè)、定位。 　　2結(jié)語 　　智能電網(wǎng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，立足于我國(guó)配電網(wǎng)自身的特點(diǎn)和技術(shù)水平開發(fā)出的故障指示器科技含量和應(yīng)用范圍將不斷提升、擴(kuò)大，基于配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的故障指示器在經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯，在智能電網(wǎng)的建設(shè)中將會(huì)發(fā)揮更加重要的作用，產(chǎn)生更大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。（周寶河 陳超）