配电线路电缆化对中压配电网影响分析

配电线路电缆化对中压配电网影响分析

杨帅杰

威海力能电力热力勘测设计有限公司文登分公司 , 山东 威海 264400

摘要：近年来，我国的各行各业建设的发展迅速，随着我国电力工业的发展，现阶段配电线路系统得以飞跃提升，其中，线路结构发展方向逐渐朝向系统化、庞杂化，配电线路出现故障，不仅会导致供电系统不稳定，也可能造成一定电力事故。笔者围绕中压、低压配电网单相接地故障的原因、危害展开讨论，结合我国电力发展趋势，阐明故障定位策略。

关键词：配电线路电缆化；中压配电网；影响分析

引言

高中压配电网网架结构协调规划研究具有重要的理论和实际意义。基于法国巴黎先进电网的启示，分别提出了高压和中压配电网“强、简、弱”较为明确的定义,建立了一套基于安全性、可靠性和经济性评估的高中压配电网网架结构典型协调方案优选模型。计算分析表明：做“强”中压是配电网整体安全可靠且经济的必要条件，并推荐了高中压配电网网架结构可以采用的几种配合模式。

1 配电网出现故障的主要因素

供电系统中，发生配电网出现故障的因素很多，笔者通过归纳与总结的方式发现，其主要原因在于熔断器、避雷器等绝缘设备损坏，进而出现输电线路单相接地。配电线路在运行的过程中，如发生意外，不仅会对整个电网工作形成影响，还会对工作人员造成一定人身安全。为了有效规避这一现象，有关人员有必要、有义务针对此问题，开展细致、深化探究，对存在可能性发生故障的部位、类型解析，并结合实践出发，整合多种有效策略，采取先进技术手段，对此问题进行总结、分析，进而找出故障的主要因素、潜在因素。

2 各种故障处理模式的原理及应用

2.1 故障监测式

故障监测式是一种基于故障指示器的故障处理模式。故障指示器是一种可以直接安装在架空线、电缆、母线排上用来指示故障电流的装置。当配电网发生短路，故障指示器检测到故障电流信号后会发出告警指示，如由白色指示变为红色翻牌指示，或给出发光指示。巡线人员可从变电站开始，沿线顺着翻牌的故障指示器往下游巡查至分支处，再沿着有翻牌的故障指示器的供电干线或分支线巡查，则该供电干线或分支线上最后一个告警的故障指示器与其下游第一个未告警的故障指示器之间的线路区段为故障区段。以图1为例说明故障监测式的工作原理。

图1 故障监测式

如图1所示的配电网中发生了短路故障，数字1-7为故障指示器编号，故障指示器1、2、3检测到故障电流，自动翻牌告警；故障指示器4、5、6、7没有翻牌，可以判断故障发生在故障指示器3、4、7之间。这种故障处理模式应用非常广泛，很多学者对此进行了研究。一种基于故障指示器的故障区段快速识别方法，通过构建节点注入电流和线路电流的关联矩阵来找出可疑故障区段。但这种方法的前提是所有故障指示器反馈的信息都是完整且准确的，并未考虑故障指示器误报或漏报的情况。利用故障指示器的拒动率和误动率，通过计算可信度来确定最有可能发生故障的区段。考虑了故障指示器的误报和漏报情况，提出了最小故障判定区域概念，建立了故障指示器判定数学模型。在误报和漏报信号数量较少的情况下，该模型具有较好的容错性。

2.2 就地重合式

就地重合式是一种依靠重合器和分段开关协同配合的故障处理模式。重合器能够检测故障电流并按照预设操作自动跳合闸。分段开关可按照不同工作原理分为电流型和电压型，电流型分段开关检测到故障电流则跳闸；电压型分段开关检测到线路失压则跳闸，检测到一侧得电后则延时合闸。配电网发生故障后，根据就地电压和（或）电流的变化，由安装在变电站出线端的重合器和线路上的分段开关按照预先设定的逻辑顺序动作，完成故障隔离并恢复非故障区域供电。按照分段开关利用电压和（或）电流信息的具体形式的不同，就地重合式可分为电压控制型、电流控制型和电压电流控制型三种模式。

3 配电线路电缆化对中压配电网优化

3.1 强化设备资源

如在条件允许的情况下，有关人员可采取用户界化分负荷开关设备。得到条件的支持下，将其安装于电网系统线路上，通过开关设备的有力支持，实现与变电站的配合，不仅可以加强人员工作效率，也会以后排障提供良好的帮助。例如：单相接地发生故障的第一时间，用户边界划分负荷开关就会感应，并同时自动断开，对故障点位实施系统隔离，减少供电影响的同时，为维修人员提供了一定的技术保障。其中，系统基于接地点的零序电流，通过整定值，自行判断故障点，帮助工作人员摒弃复杂、庞杂处理方式、找寻故障点。但在使用的过程中，有关人员要清楚设备存在的问题，不允许在雷电多发地区、或山区跟踪设备。其次，安装单相接地故障指示器。主要目的是将其与边界用户切换相结合。在实际操作中，相关人员将在安装了边界开关的支线上，再次安装单相接地故障指示器。通过指示灯的颜色变化，判断出故障区域，进而准确地发现和定位未知故障。笔者在实际调查中发现，目前市场上单相接地综合指标的价格低于用户边界负荷开关，可以在一定程度上帮助电力企业节约成本鉴于此，在实践应用中，有关人员可采取“接地+短路”的故障指示器，为单相接地故障点位寻找起到一定的帮助。

3.2 通信需求

并非所有故障处理模式都具有通信需求，如故障监测式和就地重合式，这两类模式在故障处理过程中不依赖于通信网，均无通信需求。与此相对应的是主站集中式和智能分布式。主站集中式需通过通信系统集中收集终端反馈的故障检测信息，通信方式可选择EPON、工业以太网、光纤通信或无线通信。智能分布式凭借智能终端之间的相互通信实现故障定位、隔离和供电恢复，因此需要先确保通信网络的建设。通信方式可选择EPON、工业以太网或无线通信，且终端之间必须具备对等通信条件。除了利用4G无线网络进行对等通信外，5G通信试点也已出现。2019年8月23日，合肥市滨湖新区中海20kV公用开闭所利用5G通讯成功实现了配电网保护设备的“端到端”通讯互访，标志着我国首个基于5G技术的智能分布式配网保护建成。信息能否完整准确地传输对具有通信需求的配电网故障处理模式的应用效果有着不可忽视的影响，因为信息传输有误可能直接导致故障定位失败，从而影响故障隔离和供电恢复过程。基于通信质量的实时动态智能分布式馈线自动化，在通信条件完好时，正常使用馈线自动化；在通信条件不稳定时，减少信息交互次数；在通信条件不满足智能分布式的要求时，采用就地重合式进行故障处理。这种策略增强了智能分布式馈线自动化在不同通信条件下的适应性。此外，如何考虑通信标准在配电自动化中的应用也是一个研究热点。在配电自动化系统中采用统一的通信标准，可以大大提高系统集成效率，达到精简配置的效果。不少学者围绕电力系统自动化领域的全球通用标准IEC61850在馈线自动化中的应用方法进行了研究。

4 结语

长期以来中国配电网建设改造通常要求电网层层为“强”，造成重复投资，难以设计出高中压协调的网架结构，因此应因地制宜地构建相互配合的高中压配电网宏观网架结构，进一步规范高中压配电网的协调发展。

参考文献:

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[3]张炳达,江滔.基于可信度的故障区段诊断方法[J].电力自动化设备,2012,32(4):72-75.