故障定位系统在配网故障处理中的应用
周科峰 黄海
The application of fault location system for Fault treatment in distribution network
Zhou Ke-feng
摘 要：配电线路跳闸或单相接地的故障较多，如何迅速查找、隔离故障点，缩小停电范围和缩短停电时间，成为当前配网人员面临的主要问题。本文以典型的配电线路故障处理案例，介绍了目前故障定位系统在配网故障处理中的应用，总结了配网故障处理的一般流程，提出了一些改进性建议。
关键词：配网 故障处理 故障定位系统
Huang Hai
Abstract：There are many tripping and single-grounding faults in distribution network，so how to find、isolate the fault quickly、reduce the power failure range and shorten the time of power failure，becomes the main problem for us.This paper introduces the application of fault location system for distribution fault treatment，summarizes the process of distribution fault treatment，and puts forward some improved suggestions.
Key words：distribution network；fault treatment；fault location system
1 概述
配电线路路径较长，用户较多，受气候因素、外力破坏、用户设备优劣等各种因素影响较大，引起线路跳闸或单相接地的故障较多。而配网故障将直接导致用户停电，造成不良的社会影响和相应的经济损失。因此，如何迅速查找、隔离故障点，缩小停电范围和缩短停电时间，成为配网人员长期努力研究的课题之一。
表1为2009年度南京江宁地区10kV线路故障情况统计（截至2010年3月，江宁地区管辖10kV线路315条，长度3600余公里）。 事故跳闸 事故跳闸重合不成功 重合成功 次数 280 次数 216 损失电量 351470 kWh 次数 146 损失电量 312385 kWh 单相接地及其他故障停电 表1 南京江宁地区配电线路故障统计表
由此得出，2009年江宁配网故障造成了362次停电（216+146=362），损失电量663855kWh， 直接经济损失达351843.15 元（按平均电价0.53元计算的直接电费损失）。
由此看出，配网故障次数较多，基本上占到了每天一次；损失较大，达到了一年三十五万元。因此，我们应采取积极措施，尽量减少配网故障停电时间。
2 故障定位系统原理
配网故障处理的基本原则是将配电线路通过开关分成若干供电区域，当某区域发生故障时,及时将该区域的开关拉开将故障隔离,然后对非故障停电区域迅速恢复供电，避免因线路出现故障而导致整条线路失电。其中，故障处理的核心就是如何迅速查找故障点。
当配电线路发生故障后，首先应根据监控汇报的继电保护动作情况，初步判断故障性质。配电线路一般设置两段电流保护：电流Ⅰ段（定切，按躲过用户最大变压器出口低压侧故障整定）和电流Ⅱ段（过流，按出线开关CT变比一次值的1-1.5倍整定），没有相应的距离保护，无法判断故障的距离。如果全凭肉眼观察来查找故障，或采用传统的“中分法”来分段拉合柱开试送，既延长了处理时间，又增加了人力成本，因此，迫切需要专门的仪器设备来改进原始的查线方式。
故障定位系统工作原理如图1所示，该系统主要由信号源和故障指示仪两部分组成：
图1 故障定位系统图
安装在变电站的EFS信号源（Earthed Fault Signal Source）实时监测中性点电压，发生单相接地故障时通过母线向各条馈线注入特殊的低频信号。信号源可以安装变电站的10kV开关柜室内也可以安装在室外。
安装在馈线的故障指示仪FI（Fault Indicator）。在发生单相接地故障或短路故障时，故障指示仪检测到信号源的特殊信号后翻转为红色（正常为白色），通过线路出口处和故障通道上动作的故障指示仪的红色指示即可以判断故障出线、故障区段及故障分支。
故障指示仪对永久性故障恢复供电后能及时复位，对瞬时性故障则能按设定的时限延时复位，给查找故障留下了充足的显示时间，并能杜绝励磁涌流引起的误动现象。故障指示仪结构如图2所示，该装置直接安装在配电线路上，可长期户外运行，避免了盲目巡线，提高
了配电线路故障点的查找速度，提高了供电可靠性。
图2 故障指示仪结构图
接地信号源与故障指示仪配合使用，能全面反映线路接地、短路、过流等故障；而如果在线路上只安装故障指示仪，缺乏单相接地时相应的低频信号，则只能反映线路短路、过流等故障。
目前，江宁地区在禄口、秣陵、上峰等6个变电站安装了接地信号源，在10千伏线路上则基本都安装了此类故障指示仪，一般每条线路都装有十几只故障指示仪，整个江宁地区用量达五千多只。
3 故障定位系统应用
1、2010年3月7日10kV跃进线跳闸 （1）处理过程
05:42 新区变跃进线242开关过流I段动作，重合不成。经查线发现德塑公司配变跌落式熔断器动作跌落，#3-#4杆导线绞线；跃进变（用户变）进线故障指示仪有一相动作变色。
07:02 线路转检修。
08:58 故障处理结束，拉开跃进变南汽F405柱开后，送电正常。 10:12 跃进变内部设备检查正常，进线电缆检查正常，要求送电。 10:21 合上南汽F405柱开，送电正常。 11:00 跃进变出线已送电，运行正常。
14:30 跃进变告：跃进线失电，进线柱开跳闸，进线故障指示仪有动作变色。
（2）事故分析
10kV跃进线开关跳闸，重合不成，同时用户进线故障指示仪动作变色，表明用户内部存在故障。经外线检修、隔离用户后，送电正常。用户送电不久，用户柱开跳闸、进线故障指示仪又动作变色，说明用户内部故障还没有排除，需要用电人员认真仔细检查客户设备。
2、2009年6月14日10kV光明线跳闸 （1）处理过程
19:02 周岗变光明线261开关过流动作，重合不成，20:09 试送不成。
00:35 经查线发现周古庄O797柱开处故障指示仪动作变色，查为周古庄支#63杆倒杆。拉开光明线周古庄O797柱开，前段送电正常。
03:06 拆开#52杆~周古庄排涝站搭头后，全线恢复送电。 （2）事故分析
雷雨大风天气，恶劣气候条件引起线路倒杆，使故障指示仪动作变色，大大缩短了查线时间，减少了故障停电时间。
3、2009年3月26日10kV新桥＃1线跳闸 （1）处理过程
18:07 高桥变新桥#1线175开关过流II段动作，重合不成。
18:52 查线发现高桥O809柱开处故障仪动作变色，拉开高桥O809柱开，前段送电正常。 20:21 故障已查到，并已隔离，合上高桥O809柱开，送电正常。 （2）事故分析
工地施工外力破坏导致该线路跳闸，故障指示仪成功动作，大大缩短了查线时间，减少了故障停电时间。
4 经验总结
目前，南京供电公司配网故障处理的一般流程如下： 当线路跳闸或接地线路确定之后，立即通知相关单位查线。 若全线查找无问题，即试送一次，试送成功，故障处理结束。
试送不成，采用“中分法”分段试送：即在线路主线中间选一开关拉开将线路分成两半，若前段试送成功，则扩大试送范围，往线路末端一级级分段试送，直至确定故障区域；若前段试送不成功，则缩小试送范围，往线路首段一级级分段试送，来确定故障区域。
采用这种“中分法”查找故障费时费力，耽误线路送电时间。
而我们从上述故障处理的事例可知，配电线路上装有故障指示仪，将大大提高查线效率，缩短查线时间。当全线查找时，线路人员将重点关注的是线路上装设的故障指示仪有无动作变色，若有动作变色，基本可以断定故障区域，若无动作变色，即可对线路进行试送一次。
故障指示仪在单相接地、相间故障和受雷击后动作变色基本成功，成功率达95%以上。该系统在南京供电公司投入使用后有效地缩短了故障查找时间，提高了供电可靠性，为配网现代化管理提供了技术保障。
5 改进建议
该故障定位系统在我公司应用已比较成熟，但此系统中的故障指示仪虽能主动动作发出故障信号（翻转变色），仍需人工现场查找变色的故障指示仪，自动化水平不高。
随着传感器技术、通信技术、地理信息系统（GIS）等技术的发展，使基于通信技术（GSM/CDMA）和地理信息系统（GIS）的故障自动定位成为可能。
在故障指示仪中内置芯片，当故障指示仪动作时，同时将其位置和动作信息发送至远方调度监控中心，中心的故障定位软件接受各故障指示仪发送的信息，将其处理后显示在配电线路地理信息系统（GIS）上，即可给出故障位置和故障时间，同时将故障点信息以短消息发送至各相关人员手机上，协助调度指挥线路抢修人员迅速赶赴现场，排除故障。
故障自动定位系统可大大减少故障巡线人员，缩短故障停电时间，极大地提高供电可靠性，预计在不久的将来必将替代目前的故障定位系统。
参考文献：
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作者简介：周科峰(1982-),男,浙江嵊州人,助理工程师,目前从事配电网调度工作 作者单位：周科峰（南京供电公司,江苏,南京,210008）
黄 海（延安供电局, 陕西,延安,716000）