配电线路故障定位技术及其在10k V电网中的应用

唐 简 张小琛

（国网天津市电力公司城西供电分公司）

0 引言

10kV电网是大部分城市的配电形式，主要包含顺序连接配电以及独立发散树状配电，适用于不同经济发展水平的城市。但是随着经济技术的发展，尤其是特大型城市的出现、智慧城市的建设，城市的用电需求不断增加，供电范围不断扩大，配电线路的所处地区也越来越复杂。这就造成10kV电网运行当中存在多种故障影响供电和配电的稳定性，造成开关自动跳闸等安全隐患。

1 配电线路故障定位技术原理

在10kV电网当中最为常见的问题是线路放电接地的问题。在配电网中，主要采用小电流接地系统，在发生单相接地时可持续运行约2h，运行效率较高，但未接地两相电压将会升高，危及线路绝缘安全。一旦发生两相接地或相间短路，将会导致系统过流跳闸。同时，长期的单相接地也会存在较为明显的安全隐患，在故障检修的过程当中容易危害故障检修人员的生命安全。在传统的故障检修与维修当中，通常将故障点与本线路分开进行检修。智能化的故障定位技术主要是利用配网自动化系统，发挥网络和信息化的综合效应，从而对故障进行智能化的识别，并基于机器的自我迭代和自我更新，发现故障的问题，提供在线监测的数据，方便管理人员根据接地故障进行交换器的更换，从而提高系统运行的稳定性。

2 配电线路故障定位技术在10k V电网中应用的技术优势

一方面，故障定位技术在10kV电网中的应用，可以提升检验检修的便利程度，降低资源分配的难度。进入到新时代以来，我国的供电范围不断扩大，但是由于配电线路所处的地区，地势地形较为复杂，在广袤的农村，供电需求非常分散。如果按照传统的故障检修方法进行故障巡检或者专项小组巡检的方式，检修效率较低，整个配电系统的正常运行也会受到较为严重的影响。如果一些地区原有的10kV电网混乱不堪，那么检修的效率将会大大降低，造成部分地区的停电作业，影响居民的生产与生活。

另一方面，故障定位技术在10kV电网中的应用还可以提升检修的安全性。大面积的10kV电网分布在山区、林区、河流谷地，在这些地区开展故障排查与维修不仅会增加风险与难度，也会降低维修的效率，影响正常供电。一些工作人员为了在短时间内完成作业任务，不得不在雷电天气或者晚间开展维修作业，这将大大影响维修人员的安全。应用配电线路故障定位技术，就可以良好地规避上述风险，通过机器自动识别筛查出故障发生的位置，从而派驻专项小组人员定点进行维修，提升效率，保障安全。

3 故障定位技术在10k V电网中的具体应用路径

3.1 在线监测系统应用

在线监测系统主要是基于10kV出现的接地故障进行实时的反馈，在系统出现故障时，瞬间电路电流和电压相位会发生明显的异常变化，通过数据库当中的日常数据对比，就可以明显地监测到接地故障的位置，从而比较出电路的问题，确定维修的方案。

首先，问题电路在线监测系统可以发现接地故障发生的时间点，从而对接地瞬间电路电流和电压，进行横向的时间对比和纵向的时间对比，发现电路的问题，并了解到相关电路系统汇报的管理数据。例如在瞬间接地电流大于固定接地电流时，在线监测系统就会对电流量进行实时对比，发现接地问题出现的最早时间点，再进行小范围的排查，即可发现监测系统获得的数据异常问题（见下图）。

图 在线监测系统层级

其次，在线监测系统可以对整个网络的智能控制效果进行实时的分析，运用计算机的大数据功能以及云计算功能，检测到线路存在的异常信号，将该种信号反馈到管理系统当中，根据智能定位对网络计算进行数据比对。这种比对方法实际上是一种反向分析方法，可以查找出整个配电线路当中会出现接地问题的所有线路，从而对已经出现的部分问题进行快速的故障定位。

最后，在线监测系统可以对电流流量瞬间变化进行实时的获取，按照短路规避原则获取跳闸停电的位置。并向该故障位置发出连续性的指令，判断该部分是否出现断路或者是短路的问题，从而提高工作保护的实际效果。管理人员应用该方法可以第一时间找到10kV电流流量瞬间变化的节点，从而以该点向外发散，发现周边地区存在的所有故障节点，进行快速的维修。

3.2 智能监控系统应用

智能监控系统是基于在线监测系统、电路指示系统而形成的更高级别的网络配电监控系统，主要由计算机监控系统软件、装置系统、信号接收器系统构成。随着工业互联网以及智能制造的发展，目前的10kV配电网络智能化水平不断提高，通过软件装置可以对电网当中的人物、机器页面以及配电线路的运行情况进行可视化的展示。一般来说，信号接收器可以对接收到的数字信号进行实时的分析，借由软件装置进行故障的定点定位，应用视频技术将故障信息发射到网络监控平台当中，方便管理人员进行定点排查。

智能监控系统还可以将人物机器页面故障按照颜色来进行分类，反映到具体的故障数点当中，表明电路线路出现了故障，需要进行排查。检修人员就可以通过颜色的变化了解到故障维修的应急等级，合理安排自己的时间和工作班组的运行程序，从而尽快恢复大面积的正常供电。再将精力投放于难点问题的解决，减少停电造成的影响和经济损失。

3.3 故障定位技术的未来应用发展

第一，未来随着人工智能制造水平的不断提升，定点定位技术的智能化水平也会越来越高，应用人工智能的迭代和机器算法学习，可以对电磁场、高频电波、电流变化进行实时感知，从而绘制出电缆外围因素的模拟图形，提高定点分析的准确性。技术人员还可以基于更高智能化水平的工具和设置安装方法，在电流通过导线的情况之下，保障故障检修的稳定性，提高整个配电线路的供电运行效果，通过数字代码反馈方法，进行组网分析，提高数据传输的精准程度。

第二，随着制造水平的提升，当前的智慧电网正在如火如荼的发展当中，例如现有的故障检测装备外壳原料为ABS，在未来可以增加环氧树脂材料进行封固，从而延长该种智能设备的使用时间，降低外围电磁信号对于设备运行效果的干扰，提高设备运行的智能化水平与精准性水平。

第三，当前智能电网管理系统也在逐渐升级当中，可以适用于目前的智能故障定点定位，从而合理地安排人员。管理人员也要根据该种技术的进步及时更新观念，例如，在新型10kV电网的布置过程当中，可以将这种智能识别装置安装在变电输出门附近，更加精准地识别出故障发生的位置是变电站内部还是变电站外部，从而方便维修人员进行查找。除此之外，技术人员还可以将该种故障识别装置安装在用户的电压线附近，电缆线附近，方便维修人员快速进行故障定位。

4 结束语

综上所述，故障定位识别技术的应用改变了传统10kV配电网的检修方式，大大提高了供电企业电路检修的效率，降低了成本，保障了维修人员的人身安全。从文章的分析可知，研究故障定位识别技术，在10kV配电网络当中的应用，有利于从技术发展的角度看待目前计算机网络与智慧电网发展的结合。因而要不断推行该种技术，研发适应当前故障定位的可穿戴识别设备，提高故障定位技术应用的范围和效果，为技术人员提供便利。