农网故障定位与隔离系统应用研究

谭守国

（国网四川省电力公司巴中供电公司，四川 巴中 636600）

以四川巴州供电公司的农网配电线路为例，在其辖区内共有10千伏线路212条，包括公用线路134条，线路总长1875.12千米，在公用线路中，其中单幅射线路共有118条，占到了88.10%，手拉手线路共有15条，占11.85%。2011年配电线路共发生异常故障205条次，故障中接地60条次，短路故障达146条次。2012年发生的异常故障共有205条，在同一条供电线路上，发生2次以上故障共有34条，是发生故障最多的线路。

在这205次的电路故障情况中，均导致变电站的保护工作停滞，整条线路停止运作用以查探线路的故障状况，绝大多数的农网配电线路供电半径大、分支又多、没有分支和分段式开关，缺乏故障定位以及相应的隔离设备。在运行过程中发生故障时，难以及时查找定位，花费的时间比较多，且影响了大部分用户的正常用电，造成供电企业的售电损失，对于供电企业的社会效益极为不利。因此，必须适时推行农网的故障定位以及隔离系统运用实现经济化运行，提高农网的配电线路供电安全性和可靠性，提高农网线路的管理水平。

一、农网的运行现状分析

（一）农网的配电线路缺少故障定位系统和隔离系统，查找故障比较困难。

（二）农网配电线路供电区域较大，分支较多，有线通讯通道的建立将需要较高的成本投入

由于四川巴州山区面积较大，农网配电线路分布区域非常大，分支较多，如果要建立有线通讯通道将需要很高的成本投入。

（三）农电配电线路的运行不在监控之下

现在，许多农网配电线路在运行过程中，大多处于不被监控的状态，工作人员不能完全掌握配电线路的运行数据，这样在运行线路出现故障后，将会花费很多时间用于故障定位，势必会严重影响配电线路的正常运行。以四川巴州供电公司的农网配电线路为例，由于巴州区山区分布面积较大，线路运行过程中多处于不被监控的状态，一旦出现故障，工作人员将会耗费很多时间查找故障，农村电网系统的恢复运行受到严重影响。

（四）农网配电线路的报警系统落后

由于农网配电线路的报警设备比较落后，甚至是缺少报警系统，这样在故障出现后，工作人员不能及时掌握故障的信息，也就无法在第一时间进行线路的抢修，严重影响客户的正常用电。在巴州供电公司以前的农网供电线路中，就缺少报警系统，出现故障后，工作人员有时甚至要在几天后才知道农网供电线路出现故障，再加上查找和抢修时间，线路的正常运行受到很大限制。

二、农网故障定位与隔离系统应用

（一）电力系统的优化设计

随着我国智能电网系统的进步和发展，以及电子科学技术。计算机网络技术和通讯技术的飞速发展，农网配电线路的智能化自动技术逐渐被开发和应用。根据国家电网公司的主要规范标准，将提高10千伏的线路供电可靠性为目标，结合不同区域内的发展状况来科学合理的选择适当的运作模式，将农网配电线路的智能化模式建立起来，促进故障定位与隔离系统的有效运作。按照配电网的智能化设立理念，使用配电线路的故障指示系统和无主站式馈线智能化系统相结合，并利用主站系统进行有效的监控，实现经济又实惠的农网配电线路的运行故障定位以及隔离系统。

（二）系统设计方案的应用

1 单辐射网状结构线路

对于树形放射状的配电线路来说，如果全部的线路只能在变电站的出线部位找到开关，能够发现网状结构上的任意一个点出现故障就会引发整条线路和变电站的出线开关的断开和跳闸，导致整条配电线路上的用户集体停电，而且故障点很难检测出来，需要在一整条线路上进行查找，查找过程比较麻烦。

2 环状网络结构线路

对于环网配电线路来说，可以对配电线路的双电源进行切换来供电，极大程度上保证了供电的安全可靠性，但是一旦发生故障，也会导致整条线路的瘫痪，使得用户集体停电，且故障发生地点也难以在短时间内检测出来。

根据农网线路的分布状况以及试运营分段，环网的配电线路分布会依据分段的数量、分段的地点以及位置来确定信号发射点。对联合开关设置重合闸，及时恢复供电。将主要的分支配电线路配置智能开关，降低一个故障点的发生对整个配电线路的影响。在具体的分支线路装置具有通讯能力的故障指示设备，以便在故障发生时能够第一时间找到故障地点。智能开关和指示器都配备有通讯功能，能够通过网络信号传输到后台监控设备中。

三、农网故障定位与隔离系统的原理

依据农网配电线路的智能化运行的实际状况，变电站的速断时间应该规定在0.7到1秒的时间值之内，并使用相应的时间极差来保证安全运行。智能化的开关设备能够保证将故障点进行隔离，快速实现恢复供电。故障智能化指示器能够准确定位故障点，并把故障发生的地点、位置等上传到后台的监控系统中，及时发布预警信号。

（一）故障定位以及隔离系统的设计方案

故障定位系统主要以网络和数据库技术为依靠，设计开发出适用于农村电网的故障定位综合系统。故障的主要推理过程是：首先建立一套初始化的数据资料链接，在资料库中输入相关的故障资料信息以及咨询问题。在配电网的综合体系中，如果将投诉内容看做不精确的证据，往往会由相关的专家来进行精确推理，如果投诉信号能够正常发布，既要开始进行分组化的投诉准备，在此过程中可以适当地调整信号的可信度，可以根据资料库中已经存有的数据信号进行故障定位的相关推理，然后就能够根据推理结果输出数据，这项数据表明了配电线路发生故障的准确地点以及线路状况。

（二）推理运行机制

农村电网在一般情况下都会使用开环式的运作机制，因此在实际的运用过程中，可以将农村的配电网按照一定标准划分为若干部分根据电源点位置确定的树状结构。在故障推理系统的投诉阶段上接收到投诉信息之后，首先系统可以进行自动分组，在同一个放射线路上的划分为一组，证明该线路上可能会存在线路故障，需要进行进一步的推理。在没有被故障投诉覆盖的其它树状线路上就不需要专门进行故障推理。每一个分组中的故障推理程序都是按照该组在树状网络系统中对应的专项用户投诉节点和节点之间的联系来确定的，需要根据各个节点之间的上下关系从下层的检索器中网上搜寻，找到与投诉内容相对应的所有节点，并使用贝叶斯推理法进行推理。然后逐步推测出与发布的投诉内容相关的所有节点背后故障检测数据，从最下层的网络节点开始，重新逐步向上进行搜索，比较各个层面的各个节点线路故障检测后验率和它的阈值大小。如果遇到线路的多重故障问题，就需要对各个层次的故障投诉信息进行系统性分类，然后分别对每一层的故障投诉进行推理，逐渐找到线路故障发生的具体位置。

（三）故障定位以及隔离系统的实用方式

精确化的故障定位系统主要依赖于电网线路的正确选择。经过实践研究发现，低电流的选线技术已经逐渐纯熟，正确选线的概率可以达到95%。因此，故障检测的距离以及故障定位分析进行精确统计就能实现。行波法的主要工作原理是在波长和波速已知的环境下确定波段从线路的故障地点传送到监测点所需的时间，再乘以相应的波速就能够精确得到故障地点。C型的行波法计算法则是在开始端口经过测量注入对应的信号，记录信号的注入时间，从故障地点返回的信号波头到达终端所需要的时间是原有基础的一半，这种时间差的检测能够有效进行距离计算。在施工现场进行使用时，要在离线情况下将每一路线的波形状况记录下来，主要是因为每一段都有不同的录波频率，虽然与总体的网络拓扑环境相符合，当不可能保持绝对的平衡。在线路故障发生之后，根据记录下的行波波形变化，确定有波形差异的波段就是故障发生的波段。这时，将故障波段上的开路与短路波形相减，并进行相应的过滤处理，就能得到两个波形出现不同的凸点，找到改点对应的时刻，就能精确计算故障发生的距离。

结语

综上所述，农网配电线路的运行离不开故障定位与隔离系统的配合。农网的线路一般都比较长，负荷量比较分散，发生故障的概率较高，影响面积也比较大。为了解决馈线线路的故障隔离和受到影响区域的供电正常运行，主要运用智能开关以及故障指示器的相互配合，共同解决了农网配电线路的自动化运营。经过实践研究证明，此种方法经济又实用。采用移动的网络设备和监控平台就能够实现对故障线路的实时监控并进行故障预告，实现农网运行的经济化、安全化和可靠化，具有广阔的发展前景。

[1]杨涛，王健，郑丽.农村电网故障定位系统的设计与实现[J].沈阳农业大学学报，2008（06）.