配電網線路故障排查時間縮減至分鐘級
發(fā)布時間：2023-04-25
【賽普瑞電氣】隨著高可靠配電網建設對配電網故障處置能力的要求不斷提高，傳統(tǒng)故障區(qū)段定位、人工查找的模式亟待升級。四川電科院等單位創(chuàng)新提出基于配電網一二次設備融合的行波測距技術方案，提升了配電網故障感知定位能力。
4月5日23時許，四川成都及周邊地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性強對流天氣，造成部分樹竹傾倒，進而引發(fā)幾處10千伏線路故障。運維人員根據(jù)配電網故障行波定位裝置發(fā)出的故障定位信息，第一時間前往現(xiàn)場處置。相關線路均在2小時內恢復供電，故障查找時間與安裝該裝置前相比縮短80%。
隨著配電網的發(fā)展，傳統(tǒng)以人工為主的現(xiàn)場拉網式故障查找方式已無法滿足高可靠配電網建設要求，提升配電網故障感知能力成為智能配電網建設的關鍵問題之一。2022年，國網四川省電力公司電力科學研究院聯(lián)合四川思極科技有限公司成立研究團隊，創(chuàng)新研發(fā)配電網故障行波定位裝置和一二次設備融合行波測距成套柱上斷路器，提升了配電網故障診斷、定位等效率，將配電網線路故障排查時間縮減至分鐘級。
應用行波定位技術提高配電網故障研判準確率和定位精度
2021年年初，四川電科院研究團隊收集并分析了大量配電網故障案例，發(fā)現(xiàn)已有的故障指示器、小電流接地選線等區(qū)間定位技術手段故障研判準確率和定位精度有待提升。
研究團隊了解到，66千伏及以上輸電線路目前主要采用行波測距裝置研判故障類型，查找故障點。行波是指出現(xiàn)故障時沿著線路運動的電磁波信號。相關人員可根據(jù)故障電磁波的特征研判故障類型，記錄故障點產生的行波到達線路兩端監(jiān)測裝置的時間，結合行波浪涌時間差異測算故障距離，從而判斷故障位置。該技術在10千伏配電網線路故障處置中還未廣泛應用。
10千伏配電網線路與高電壓等級輸電線路的網架結構、故障特性差異很大，具有分支多、故障信號弱、運行環(huán)境復雜等特點，易受設備老化、樹竹碰線、外力破壞等眾多因素影響。由于行波折反射衰減極快，難以精準采集信號，以及行波測距設備價格較高，只能在配電網主線路和重要分支處安裝，覆蓋率有限，所以行波測距技術應用于10千伏配電網線路難度更大。
針對配電網復雜網架結構下故障信號識別困難、行波定位不精準等問題，研究團隊打造仿真環(huán)境、搭建試驗平臺，從高頻信號傳感器、行波傳輸特性、裝置時間同步等關鍵因素入手，突破高頻小信號采集、多回路多分支行波定位、基于衛(wèi)星時鐘同步的全網精準對時等技術難點，開展行波波速的自學習自校正技術研究，于2021年6月完成配電網故障行波定位裝置樣機研發(fā)。該裝置通過采集故障時運行電流及高頻暫態(tài)信號，可精準識別短路、斷線、接地等故障類型，故障定位可精確至桿塔位置。
隨后，研究團隊選取頻繁跳閘線路、長距離線路等試點應用該裝置，成功診斷異物搭接、絕緣子劣化、雷擊、設備本體故障、斷線等常見故障或放電隱患120余次，平均定位精度保持在50米左右。
創(chuàng)新提出一二次設備融合行波測距技術方案
配電網故障行波定位裝置在基層單位試點應用后，研究團隊收到了一線員工的一些反饋意見。據(jù)此，研究團隊又開展討論，認為配電網故障行波定位裝置更適用于已投運的線路，而對于新建線路和待改造的線路，可以采用一種成本更低、安裝維護更便捷的配電網故障定位裝置。
2022年4月，經過廣泛調研，研究團隊發(fā)現(xiàn)，近年來配電網線路上大量安裝一二次設備融合成套柱上斷路器，如果把行波測距技術集成至一二次設備融合成套柱上斷路器，可以減少故障行波定位裝置的安裝和維護成本。
研究團隊把這一想法付諸實踐，著手研究基于一二次設備融合成套柱上斷路器的行波測距技術方案，制訂配電網故障快速保護控制、隔離定位與自愈策略，并于2022年9月完成一二次設備融合行波測距成套柱上斷路器樣機制作。
為了驗證一二次設備融合行波測距成套柱上斷路器的故障診斷和定位能力，2022年11月11日，研究團隊在四川汶川縣10千伏姜克線茨里支線1號桿，完成該裝置掛網試驗，成功在10千歐過渡電阻接地情況下診斷故障，實現(xiàn)故障信號的精準捕捉和定位，證明了該裝置的可靠性和實用性。
“試驗結果遠超預期。在之前的型式試驗中，我們只做到了5千歐過渡電阻下的故障診斷和定位。此次真型試驗證明一二次設備融合行波測距成套柱上斷路器可以實現(xiàn)10千歐過渡高阻下的故障診斷和定位。這是以往相關技術達不到的效果。”四川電科院配網技術中心主任張華介紹。
推動技術成果在供電服務指揮等工作中應用
2021年2月，四川電科院與四川思極科技有限公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，以產學研合作的方式推動配電網行波定位技術應用。
2022年10月，為進一步提升行波測距技術在配電網故障處置中的應用實效，研究團隊開發(fā)了配電網行波診斷分析微應用，并在四川電網省級配電自動化平臺部署該應用，實現(xiàn)行波數(shù)據(jù)集中接入、故障異常集中分析、設備狀態(tài)集中管控等功能，為后續(xù)配電網故障行波定位裝置、一二次設備融合行波測距成套柱上斷路器大面積推廣和集中管控應用打下基礎。
研究團隊制訂了標準化工作方案，明確行波測距的通信協(xié)議、定位精度等相關參數(shù)，固化入網設備的性能指標，參與配電網行波定位測距技術相關標準規(guī)范制訂和修編工作。研究團隊還推動該技術方案在供電服務指揮、應急管理等系統(tǒng)中應用，助力供電企業(yè)安全生產和提質增效。
目前,已有1200余套配電網故障行波定位裝置、一二次設備融合行波測距成套柱上斷路器在四川、重慶和新疆等地電網投入使用，效果良好。(龔奕宇 蘇學能 孫佳麗)
原文來自：國家電網報，由開關柜除濕器廠家賽普瑞電氣轉載。