配电网断线智能诊断方法刍议

邱桂华 汤志锐 刘俊涛

(广东电网公司佛山供电局，广东 佛山 528000)

配电网断线智能诊断方法刍议

邱桂华 汤志锐 刘俊涛

(广东电网公司佛山供电局，广东 佛山 528000)

针对目前配电网断线无有效手段监测的情况，提出了一种配电网断线智能诊断方法，该方法可大大提升抢修效率，提高供电可靠性，具有良好的推广和应用前景。

配电网；断线；缺相；智能诊断

0 引言

随着经济的快速发展，人们对电力供应的需求越来越高，电力技术也得到了空前快速的发展。配电网系统处于电力系统的最末端，直接负责对客户的供电，其运行水平直接影响客户的用电质量。

当配电网断线或配变高压侧熔丝熔断发生一相或两相缺相时，将对高压和低压客户的用电造成严重影响。特别是对于如鱼塘用户所使用的三相电机，当一相或两相缺相时，配电网将产生负序及零序电压，如不及时断开三相电源，将会对电机设备造成重大损坏。当前，当配电网发生缺相事件时，一般需用户报障才能进行维修，这种故障处理方式大大延长了用户停电时间，可靠性低，甚至还会严重损坏用户设备，因而不能满足电力可靠供应的要求。

1 断线运行及原因分析

1.1 断线运行分析

配电网目前主要采用的是10 kV电压等级供电，相对于输电网线路，其线路总公里数较长，路径也较复杂，易发生断线故障。

配电网一般使用Dyn11接线的配电变压器为低压用户供电，以配变高压侧发生一相断线为例进行分析，变压器高压侧A相断线时的接线图如图1所示。

图1 配变高压侧A相断线示意图

从图中连接关系中可以看出，配变高压侧A相断线时，其高压侧A、C两相绕组为串联后与B相绕组并联运行，AB相线电压与BC相线电压相等并等于BC相电压的一半，A相磁通和C相磁通为B相正常磁通的一半。因此，根据电磁关系及配变低压侧为中性点直接接地连接关系可知，配变低压侧a相电压和c相电压为b相正常电压的一半。

因此，对于Dyn11连接组别的配电变压器，当其高压侧发生一相断线时，其低压侧该相及相邻另外一相电压变为原来的一半，低压系统出现严重的不平衡现象，产生负序电压及电流。该现象将导致三相电机的出力不平衡，长期运行还可能烧毁设备；配变局部温度将会升高，影响其使用寿命[1]。

1.2 断线原因分析

对配电网运行过程中发生的断线故障进行统计分析，发现造成配电网断线的原因主要有：雷击断线、设备缺陷以及外力破坏[2]。

1.2.1 雷击断线

雷击断线是配电网断线的主要原因之一，特别是在我国南方地区，经常会在雷暴活动剧烈的天气发生断线故障。配电网线路一般采用针式绝缘子，无避雷器保护，绝缘水平较低，因而容易受到感应雷和直击雷的危害，发生雷击断线故障。

雷击架空线路发生接地断线故障可分解成2个过程：一是雷击过电压击穿绝缘，使导线对地放电；二是持续的系统工频电压施加于雷电放电通道上，持续的工频短路电流建弧燃烧。导线上的放电点即为工频持续电流的起弧点，如果该起弧点能量集中在很小的范围内，将导致导线瞬间局部熔化，配电网断线[3-4]。

1.2.2 设备缺陷

配电网众多设备的生产厂家良莠不齐，配变、避雷器、开关等设备出现问题很可能会导致某相断线。常见的设备缺陷造成配电网断线的现象有：瓷横担断裂、导线接头锈蚀以及绝缘子损坏等。

1.2.3 外力破坏

随着城市建设施工工程越来越多，施工吊机容易撞击附近架空线路，使配电网发生断线；同时地下施工建设过程中，由于不清楚电缆敷设情况，很可能导致电缆受到机械损害，发生某相断线。

2 断线智能诊断原理

配电网断线智能诊断分为3部分：报文抽取及并组、报文数据分析、断线综合判断。

2.1 报文抽取及并组

当配电网发生断线或断线故障恢复正常时，其所连接的配变将发生缺相或缺相恢复告警，该缺相告警报文通过GPRS装置发送至计量自动化系统主站，通过主站将配变缺相告警报文以主动推送的方式转变为配变缺相告警信号。

对获取的配变缺相告警报文剔除重复的内容，筛选出有效的配变缺相告警报文，同时对报文进行并组处理，具体为：对于同一发生时间、同一资产编号、同一来源、同一停电类型、同一相别的原始重复报文进行剔除，只保留一条原始报文，然后进行报文并组处理。报文并组规则为如果报文的停电类型为发生，则将该报文记录单独列为一组，并通过访问其他系统获取配电网生产ID、客户ID、GIS编号、营销ID、出线变电站ID等字段信息；如果报文的停电类型为恢复，则与存在于报文中的同资产编号且停电类型为发生，同来源、同相别且复电时间为空的记录进行并组，否则将该报文记录单独列为一组，并通过访问其他系统获取配电网生产ID、客户ID、GIS编号、营销ID、出线变电站ID等字段信息。

2.2 报文数据分析

根据并组报文字段信息，对20天内及90天内配变缺相告警报文记录数进行统计，频发记录数可反映最近配变发生缺相的情况。频发数1定义：同资产编号、同来源、同相别、到发生时间为止20天内的记录数；频发数2定义：同资产编号、同来源、同相别、到发生时间为止90天内的记录数。

根据并组报文字段信息对异常报文进行判断，该类告警现场实际往往并无配变缺陷事件发生。异常事件判断规则为：

(1) 同一资产编号、同来源、同相别、同一发生时间前后15 min内存在多条记录，如果该记录不是最早记录则为异常；

(2) 如果频发数1或者频发数2大于相应的阈值则为异常；

(3) 停电原因为空为异常。

根据并组报文字段信息对规定时间内同一线路缺相配变数进行统计，同一线路缺相配变数可反映一条线路或其某个部分是一台还是多台配变发生缺相事件。配变非异常数量：同一线路、同一变电站、同来源、同一发生时间前后15 min内，停电时间非空的非异常记录数，同一资产编号记为一个；配变异常数量：同一线路、同一变电站、同来源、同一发生时间前后15 min内的异常记录数量。

根据并组报文字段信息对反复动作的配变进行判断，该类告警一般表明配变实际上并未发生缺相事件，可用于后续配变缺相事件的判断。判断配变缺相告警反复动作的规则为：

(1) 同资产编号、同来源、同相别、发生时间向前推15 min～3 h之间有停电时间非空的记录，为反复动作。

(2) 同资产编号、同来源、同相别、到发生时间为止(不包括该发生时间)3天内有非异常记录，为反复动作。

(3) 发生时间向前推15 min～3 h，同资产编号的最近一条记录为命中或已命中，且缺相类别为A或B或C，为反复动作。

(4) 如果发生时间早于6月：同资产编号、同来源、同缺相类别、1～5月内非异常记录数大于等于10为反复动作。如果发生时间迟于6月：同资产编号、同来源、同缺相类别、6月至当前非异常记录数大于等于10为反复动作。

(5) 同资产编号、同来源、非异常记录数大于等于20为反复动作。

(6) 同资产编号、同来源、同相别、到发生时间为止30天内、频发数1总和大于等于20或频发数2大于等于50为反复动作。

根据并组报文字段信息，访问能量管理系统及配网自动化系统获取相应出线开关、自动化开关、故障指示器、变电站失压、重合闸、配变失压等信息，可知缺相配变相关停电事件。根据上述获取的相关设备动作信息，对非异常的配变缺相报文进行停电原因分析，停电原因按以下逻辑进行判断：

(1) 事故停电：配变失压数为空，有变电站失压；

(2) 永久故障：配变失压数为空，出线开关和自动化开关任意一个跳闸；

(3) 重合跳分段：配变失压数为空，配变非异常数量大于3，出线开关和自动化开关任意一个故障跳闸并重合；

(4) 瞬时故障：配变失压数为空，出线开关和自动化开关任意一个故障跳闸并重合；

(5) 带电接口：配变失压数为空，有重合闸退出；

(6) 短时动作：配变失压数为空，短时停电。

2.3 断线综合判断

根据报文数据分析结果，对配变缺相告警报文告警类型进行综合判断，对于诊断为已命中告警类型的报文判断为多台配变发生缺相事件，根据多台缺相配变进行GIS拓扑分析，用于判断可能断线的上游开关，同时将生成抢修工单并发送短信到抢修人员的手机；对于诊断为命中的告警报文判断为单台配变发生缺相事件，将生成抢修工单并发送短信至相关抢修人员手机，指导抢修人员进行快速抢修，实现快速复电；对于告警报文诊断为有效及无效类型，将不进行任何处理。具体应按照以下优先顺序来对配变缺相报文进行告警类型判断：

(1) 已命中：配变失压数为空，停电事件非空，频发数1小于5，配变非异常数量大于1，停电原因非短时动作、非带电接口、非瞬时故障、非重合跳分段、非永久性故障、非事故停电；

(2) 命中：配变失压数为空，停电事件非空，频发数1小于5，配变非异常数量等于1，停电原因非短时动作、非带电接口、非瞬时故障、非重合跳分段、非永久性故障、非事故停电；

(3) 有效：出线开关、自动化开关、变电站失压、重合闸任意一个动作，或者停电原因非空；

(4) 无效：停电时间为空。

3 结语

本配电网断线智能诊断方法能全程自动分析及诊断，无需人工参与，节省了大量人力及物力，实现了调度员减负，同时具有实时性高、准确度高及效率高等特点；该方法能够很好地弥补配电网调度监控系统无法监控配变缺相事件的缺陷，使传统的配变缺相需用户报障后抢修人员才开始相应抢修转变为抢修人员先知配变缺相事件，从“被动接收”故障事件转变为“主动发现”故障，减少了用户停电时间及设备损失，大大提高了供电可靠性。

[1]杨萌.10 kV配电变压器断线运行分析[J].黑龙江电力，2012(3)

[2]刘毅彬，邓鹤鸣，叶征，等.东莞地区10 kV配网断线事故分析及应对措施[J].电瓷避雷器，2012(3)

[3]李世民，王巨丰，闫仁宝，等.一种降低10～35 kV架空线路雷击断线率的方法研究[J].广东电力，2013(3)

[4]徐兴发，聂一雄，徐亮，等.10 kV架空绝缘导线雷击断线原因分析与解决对策[J].广东电力，2012(12)

2014-05-27

邱桂华(1987—)，男，江西赣州人，工程师，主要从事配电网运行工作。