架空配電線路即用絕緣子和杆塔將導線架設於地面上的電力線路。一方面包括導線和支援的杆塔、固定杆塔的拉線、保證絕緣的絕緣子、連接導線的金具、實現導線各種排列的鐵附件;另一方面包括直接接於線路上使用的配變、調壓器、無功補償和起連接、隔離和保護作用的開關、刀閘、令克、避雷器、電纜。
本文根據現代配網架空線路和電纜線路的特點,介紹了智能在線的檢測方法,從硬件的安裝和軟件的應用以及應用特點等方面進行了詳述。
1 配網架空線路的在線檢測方式
架空線路故障指示器主要適用於6~35kV電壓等級的架空線路。在系統發生短路或接地故障時,故障指示器能夠準確地發出報警資訊,檢修人員可以根據報警指示迅速確定發生故障的區域並找出故障點,極大地提高了工作效率、縮短了停電時間,有效地提高了供電的可靠性。故障指示器具有翻牌指示功能、閃光警示功能,智能故障指示器具有翻牌指示功能、閃光警示功能、2遙遠傳功能。在配電網故障綜合診斷系統中,與智能配電終端配合使用,作爲關鍵點故障指示以及架空線路模擬量採集。
1.1 特點
正常執行時,視窗爲白色顯示。白天發生短路、接地故障時,視窗翻牌轉爲紅色並伴有閃光警示;夜晚發生短路、接地故障時,閃光警示。
ZS-B型故障指示器具備遙信、遙測功能(2遙)。抗干擾能力強,動作準確,信號不受線路勵磁涌流、高次諧波、電流波動的影響。故障段查找簡單:指示器直接安裝在配電線路上,透過相鄰兩組指示器動作與否可以很方便地確定故障區段。在線執行:直接安裝在架空線路上,免維護。指示器按照出廠設定的復位時間在動作後由故障狀態自動返回正常位置。帶電裝卸極其簡單,不影響線路執行。
1.2 檢測原理
1.2.1 判斷接地的故障指示原理圖:
圖1 接地故障指示原理圖
如圖1所示,當線路A相發生單相接地後,故障線路A相1#、4#、7#採集到故障信號,同時發出了告警信號,而10#及其餘故障指示器均未動作,由此可以快速準確地判斷出故障區段位於D區段。
1.2.2 判斷短路的故障指示原理圖:
圖2 短路故障指示原理圖
如圖2所示,當線路A、B相發生相間短路時,1#、2#、4#、5#、7#、8#均採集到故障信號,同時發出了告警信號,而10#、11#及其他故障指示器均未動作,由此可以快速準確地判斷出故障區段位於D區段。
1.3 架空線路的智能配電終端
智能配電終端安裝在電杆上,測量線路執行參數,並將數據上傳至主站。智能配電終端內附報警燈、翻牌指示器。可以透過GPRS模組實現無線傳輸功能,透過光電轉換模組實現光纖傳輸。
智能終端的主要功能有:與架空線路CT及智能斷路器配合,實現具有“四遙”功能的智能配電終端。採集故障遙信變位和帶電狀態變位,並可向主站發送狀態量。採集並可同時向主站傳送饋線的電氣模擬量。其中模擬量包括:相電流IA、IB、IC、零序電流Io、頻率f、溫度。同時,與斷路器配合使用,裝置具有接收主站指令對就地斷路器進行控制的功能。裝置具有遠方和就地調整參數的
功能。
透過架空線路CT準確測量線路的相電流和零序電流,並且能夠將數據上傳至主站,實現全局的可觀可測,符合智能配電網的要求。智能配電終端具有參數遠方設定功能和就地設定功能。接收主站的偏好設定及定值修改,主站可隨時召喚智能配電終端的當前設定值。發生故障後,智能配電終端能夠利用GPRS或光纖將故障資訊發送給主站,以便及時處理故障。
智能配電終端能記錄事故發生時的最大故障電流和事故前一段時間的平均負荷,以便分析故障。自檢和自恢復功能,智能配電終端具有自檢測功能,並在設備發生自身故障時及時告警;智能配電終端具有可靠的自恢復功能,一旦受干擾造成死機,可以恢復正常執行。
超低功耗設計,使用壽命長。能夠適應惡劣執行環境,在-40℃~70℃溫度變化範圍內正常工作,具有良好的防潮、防雨、防腐蝕措施。能夠承受高電壓、大電流、雷電等干擾,具有很強的抗干擾能力。
2 配網電纜線路
在城市配網中,電纜線路是主要的線路組成部分,在系統發生短路或接地故障時,故障指示器能夠準確地發出報警資訊,檢修人員可以根據報警指示迅速確定發生故障的區域並找出故障點,極大地提高了工作效率、縮短了停電時間,有效地提高了供電的可靠性。故障指示器具有翻牌指示功能、光纖傳輸功能,智能故障指示器具有閃光警示功能、光纖傳輸功能。在配電網故障綜合診斷系統中,與智能配電終端配合使用,作爲關鍵點故障指示,電纜線路模擬量採集。其特點與架空線路類似。
3 主站系統描述
3.1 系統特點
本系統適用於6~35kV配電網,能夠實現故障區域及故障類型判定。系統具備諧波分析、故障錄波、故障統計分析等功能。本系統適用於中性點不接地、經固定消弧線圈接地、經自動調諧式消弧線圈接地、經小電阻接地、經高阻接地等接地方式,適用於6kV、10kV、35kV的系統。系統能夠實時監測系統三相電壓、零序電壓及線路每個監測點的有功電流、零序電流。當系統異常時能夠立刻啓動故障錄波,同時準確判別故障類型,如系統諧振、接地故障、短路故障、線路斷線。
系統應用突變量法進行選線,啓動值可以根據線路執行情況多級整定。其實時採集系統故障信號,應用多種方法進行綜合選線、定段,具體包括:智能羣體比幅比相法、諧波比幅比相法、小波法、首半波法、暫態能量函數法、穩態能量函數法。裝置透過粗糙集理論確定各種方法的有效域,根據故障信號特徵自動對每一種方法得出的故障選線結果進行可信度量化評估,應用證據理論將多種方法融合到一起,最大限度地保證各種方法之間實現優勢互補。
系統識別相間短路,單相直接接地、經電阻接地、經弧光接地、間歇性弧光接地等複雜的故障類型,在現場工作人員的配合下可以解決不同線路兩點同相接地故障問題。採樣達到單通道5kHz以上,能夠保證選線的正確性和諧波分析功能。系統具有故障錄波功能,可以提供故障前後的波形,包括故障發生前的一個週期和故障發生後五個週期的波形。可海量儲存儲存現場故障錄波數據和選線結果。
對系統過電壓、諧振過電壓進行監測,包括諧振幅度和間歇性。對諧波進行監測,包括諧波頻率數值。對電流量的不平衡度進行監測,實現電流越限報警。裝置能夠對各條線路的短路故障、瞬時接地和永久接地次數進行統計,爲分析線路的執行狀況提供依據。
3.2 功能介紹
接收智能配電終端的數據。當發生故障後,能夠將故障資訊透過手機短信方式發送給工作人員。透過網絡將故障資訊發送給調度平臺,採用實用的Web應用軟件,對數據進行深入挖掘,分析饋線的執行狀況並給出提高執行可靠性、經濟性的決策支援。具體包括如下功能:
3.2.1 線路執行數據分析風險評估功能。一次設備內置傳感器及採樣模組,採集線電流、線電壓、零序電流、零序電壓等物理量,深入分析電壓電流相位變化、幅值突變等資訊,綜合判斷系統的'執行狀態,如果發現數據異常立即主動上傳報警資訊。
3.2.2 線路重構和自愈分析功能。當線路某一分支發生故障時,能透過與智能終端的通訊,對智能斷路器進行遙控,切除故障區段。透過網絡重構的方法將該分支正常區段的負荷轉移到其他線路上,實現配電網的智能自動調度。
3.2.3 短路接地故障統計功能。目前電力系統檢修正在從定期檢修向狀態檢修發展,該模組可以對不同區段的短路故障和接地故障進行統計,爲狀態檢修提供指導。例如發現某一個分支在一段時間多次發生短路及接地故障,說明該分支線路的執行狀況不好,需要進行檢修。
3.2.4 統計報表自動生成功能。系統根據用戶需求,按照預定格式自動生成各種數據報表,方便對整體配網執行情況進行統計分析。
3.2.5 平面、立體圖形顯示功能。根據變電站現有地理圖形和線路分佈圖建立供電系統地理資訊圖。當故障發生時,故障區域自動變色、閃爍,提醒、幫助執行人員進行故障判斷,同時爲檢修提供有力的技術支撐。
3.2.6 樹狀結構顯示。採用樹狀結構顯示各智能配電終端狀態,方便用戶隨時瞭解線路執行狀態,操作簡單方便。可遙控智能終端,對斷路器進行控制。
4 結語
城市配網作爲配電網的重要組成部分,其在線監測的研究是非常重要的。從本文可以看出,在常見的接地和短路故障下,透過硬件裝置的安裝,加以網絡的連接,使得在線檢測的方式特別的方便和準確。這種遠程連接的方式,更成爲現有配網巡線方式的發展趨勢。
參考文獻
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