浅谈配电线路故障分析及自动化技术应用问题

尉俊霞 张娜

[摘 要]针对配电线路故障分析及自动化技术应用问题，对国内配电线路的应用现状分析和应用进行了介绍，主要是国内配电线路的应用现状、不同故障的三种类型进行了分析，探讨了馈线自动化实现方式，分别对他们的工作原理个工作特点进行了分析。

[关键词]配电线路；故障分析；自动化技术；应用问题

配电线路是从降压变电站，通过线路把电力送到配电变压器或将配电变压器的电力送到用电单位的通路。配电线路电压一般为3.6kV～40.5kV，习惯上称为高压配电线路；把配电电压不超过1kV、频率不超过1000Hz、直流不超过1500V的线路，称低压配电线路。馈线是配电网中的一个术语，它可以指与任意配网节点相连接的支路，可以是馈入支路，也可以是馈出支路。馈线自动化是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化，馈线自动化技术，是指对配电线路运行状态进行监测和控制的技术，在故障发生后实现快速准确定位和迅速隔离故障区段，恢复非故障区域供电（以下用FA表示）。对于系统中两种类型输电线路而言，架空线路自动化技术实现的主要方式。这些方式是主站集中性、电压电流型、电压时间型和分布智能型等；对于电缆线路，其自动化技术的实现方式则只有主站集中性、电压时间型和分布智能型三种。这些自动化技术能够快速完成线路故障的定位、隔离和复电功能。在配电线路中，针对架空线路、混合线路和电缆线路的故障停电，现在常用的最佳解决原则是就地智能处理原则，采用这种处理原则，从技术上分析具有免维护，不依赖通信和主站的优点，从经济上分析，具有投资少、见效快、在技术上实施简便等优点。

一、配电线路的应用现状分析和应用

1.国内配电线路的应用现状。在城市的主城区，配电网的线路以电缆线路居多，它们常用地下电缆；在一般偏远城区，城市远郊区和农村常以架空线路居多，在主城区与一般城区的交界处则是架空和地下电缆混合线路，架空线路多数是开关本体，基本不具备自动化接口和改造条件。

2.国内配电线路的故障类型分析。配电线路要实现配网的自动化，就要对各输电线路故障进行正确的分析、隔离和复电，通过理论及实践总结，对配电线路的故障类型进行分析。

（1）架空线路故障类型特点的介绍。架空线路如果出现故障，常常具有如下特点。第一，是馈线故障频繁，容易造成大面积停电；第二，是瞬时性故障和单相接地故障多，容易造成停电，甚至破坏绝缘，损坏设备；第三，是用户故障不断增加，容易使用户出现故障造成大面积停电。

（2）电缆线路故障类型特点的介绍。架空线路如果出现故障，它的故障类型常常具有如下特点。第一，是馈线故障概率小，停电次数少；第二，是永久性故障至大面积停电居多；第三，是多分布在配电站点内和电缆接头处，属发展性故障，破坏绝缘甚至损伤设备；第四，是用户故障不断增加用户故障会造成大面积停电。

（3）混合线路故障介绍。架空线路和架空电缆混合线路的故障停电问题则是配网自动化就地智能处理重点解决的问题。

二、馈线自动化实现方式

结合配电网的故障类型和特点，为提高配电网发现、隔离、恢复故障的能力，实现配电网自动化，现阶段主要的配网自动化实现方式如下：

1.主站集中型FA技术的實现

（1） FA技术的工作原理。主站系统根据配电终端检测的故障告警信息，结合变电站保护动作信号综合判断，确定故障类型和故障区段，自动或手动隔离故障点，恢复非故障区段供电。

（2）FA技术的特点。FA技术的特点如下，第一，线路类型无限制，架空、电缆、混合都适合；第二，不要求变电站重合闸配合；第三，无须保护配合，便实施，管理简；第四分段不受限，扩展灵活；第五，主干线路开关采用蓄电池为后备电源，分界开关配置超级电容为后备电源；第六，依赖通信及主站，投资较大，每次故障，整条线路存在短时停电。

2.分布智能型FA技术的实现

（1）分布智能型工作原理。配电馈线主干线上各个相邻开关的配电终端通过通信网络，相互交换电压/过流、开关位置和故障状态等多种信息。发生故障时不需主站参与控制快速隔离；而后通过通信获得相关的开关已经隔离故障信息，按预定的恢复机制恢复正常区间供电的一种馈线自动化系统。

（2）分布智能型的特点。第一，DTU可自行收集处理相关故障信息并进行控制决策；第二，不会对系统造成多次过流冲激；第三，架空与电缆线路都适用；第四，不依赖于主站完成配电网故障自愈控制，动作速度快；第五、对通信的速度、稳定、要求比较高；投资比较大运维要求高。

3.电压时间型FA技术的实现

（1）电压时间型FA技术工作原理。主干线分段及联络开关采用" 电压-时间型"负荷开关，与变电站重合闸配合，自动隔离故障，恢复非故障区间的供电。当线路发生短路故障时，变电站保护跳闸，第一次重合闸，开关得电后逐级延时合闸，当合闸到故障点后，变电站再次跳闸，同时 FTU 通过电压-时间逻辑判断出故障点并闭锁两端开关；故障隔离后，变电站二次重合，恢复故障点前段线路供电，联络开关延时合闸，自动恢复故障点后段线路供电。

（2）电压时间型FA技术的特点。电压时间型FA技术特点有以下几点。第一，开关采用"来电即合、无压释放"的原理，无蓄电池，真正免维护；第二，是不依赖通信及主站实现就地智能保护功能；第三，是资金投入小，周期短，见效快；第四，是适合城郊或农村架空中压配电；第五，需要变电站重合闸配合，用户受短时停送电影响。

4.电压电流型FA技术的实现

（1）电压电流型FA技术工作原理。电压电流型馈线自动化是在电压-时间型基础上，增加了故障电流辅助判据。使非故障区间分段开关在第一次重合闸后闭锁分闸，减少第二次重合闸后恢复供电时间。 其次主干线设置带时限和二次重合闸的分段断路器，其后端线路发生故障自行切除，大大减少变电站出线断路器的跳闸次数。

（2）电压电流型FA技术特点。电压电流型FA技术特点有以下几点。第一，是减少 50%变电站出线断路器跳闸，缩小故障引起的停电范围；第二，是变电站出线断路器重合成功率大幅提高，可达到90%以上；第三，是减少重合闸恢复供电时逐级合闸时间，减少非故障区段停电时间；第四，是无通信可对故障就地迅速隔离；第五，是适用于10kV架空、电缆等结线。

三、结语

采用FA就地智能故障处理，可实现对线路运行状态的管、监、控、优的管理，随着电力系统的不断发展，配电网结构越来越复杂，配网中某条线路的小故障若不及时切除将会影响到其他线路，甚至演变成为三相短路，扩大故障的影响范围，实现配网自动控制能够有效解决上述问题，保障小康社会的用电安全。

参考文献：

[1]华静，熊伟，周艳洁.10KV 配电线路故障分析及其自动化技术浅析.中国新技术新产品，2013-01-25.

[2]郑志毅.输电线路故障分析与故障类型判断探讨.中国科技投资，2013-03-21.