配电网线路故障排查时间缩减至分钟级
发表时间：2023-04-25
【赛普瑞电气】随着高可靠配电网建设对配电网故障处置能力的要求不断提高，传统故障区段定位、人工查找的模式亟待升级。四川电科院等单位创新提出基于配电网一二次设备融合的行波测距技术方案，提升了配电网故障感知定位能力。
4月5日23时许，四川成都及周边地区出现区域性强对流天气，造成部分树竹倾倒，进而引发几处10千伏线路故障。运维人员根据配电网故障行波定位装置发出的故障定位信息，第一时间前往现场处置。相关线路均在2小时内恢复供电，故障查找时间与安装该装置前相比缩短80%。
随着配电网的发展，传统以人工为主的现场拉网式故障查找方式已无法满足高可靠配电网建设要求，提升配电网故障感知能力成为智能配电网建设的关键问题之一。2022年，国网四川省电力公司电力科学研究院联合四川思极科技有限公司成立研究团队，创新研发配电网故障行波定位装置和一二次设备融合行波测距成套柱上断路器，提升了配电网故障诊断、定位等效率，将配电网线路故障排查时间缩减至分钟级。
应用行波定位技术提高配电网故障研判准确率和定位精度
2021年年初，四川电科院研究团队收集并分析了大量配电网故障案例，发现已有的故障指示器、小电流接地选线等区间定位技术手段故障研判准确率和定位精度有待提升。
研究团队了解到，66千伏及以上输电线路目前主要采用行波测距装置研判故障类型，查找故障点。行波是指出现故障时沿着线路运动的电磁波信号。相关人员可根据故障电磁波的特征研判故障类型，记录故障点产生的行波到达线路两端监测装置的时间，结合行波浪涌时间差异测算故障距离，从而判断故障位置。该技术在10千伏配电网线路故障处置中还未广泛应用。
10千伏配电网线路与高电压等级输电线路的网架结构、故障特性差异很大，具有分支多、故障信号弱、运行环境复杂等特点，易受设备老化、树竹碰线、外力破坏等众多因素影响。由于行波折反射衰减极快，难以精准采集信号，以及行波测距设备价格较高，只能在配电网主线路和重要分支处安装，覆盖率有限，所以行波测距技术应用于10千伏配电网线路难度更大。
针对配电网复杂网架结构下故障信号识别困难、行波定位不精准等问题，研究团队打造仿真环境、搭建试验平台，从高频信号传感器、行波传输特性、装置时间同步等关键因素入手，突破高频小信号采集、多回路多分支行波定位、基于卫星时钟同步的全网精准对时等技术难点，开展行波波速的自学习自校正技术研究，于2021年6月完成配电网故障行波定位装置样机研发。该装置通过采集故障时运行电流及高频暂态信号，可精准识别短路、断线、接地等故障类型，故障定位可精确至杆塔位置。
随后，研究团队选取频繁跳闸线路、长距离线路等试点应用该装置，成功诊断异物搭接、绝缘子劣化、雷击、设备本体故障、断线等常见故障或放电隐患120余次，平均定位精度保持在50米左右。
创新提出一二次设备融合行波测距技术方案
配电网故障行波定位装置在基层单位试点应用后，研究团队收到了一线员工的一些反馈意见。据此，研究团队又开展讨论，认为配电网故障行波定位装置更适用于已投运的线路，而对于新建线路和待改造的线路，可以采用一种成本更低、安装维护更便捷的配电网故障定位装置。
2022年4月，经过广泛调研，研究团队发现，近年来配电网线路上大量安装一二次设备融合成套柱上断路器，如果把行波测距技术集成至一二次设备融合成套柱上断路器，可以减少故障行波定位装置的安装和维护成本。
研究团队把这一想法付诸实践，着手研究基于一二次设备融合成套柱上断路器的行波测距技术方案，制订配电网故障快速保护控制、隔离定位与自愈策略，并于2022年9月完成一二次设备融合行波测距成套柱上断路器样机制作。
为了验证一二次设备融合行波测距成套柱上断路器的故障诊断和定位能力，2022年11月11日，研究团队在四川汶川县10千伏姜克线茨里支线1号杆，完成该装置挂网试验，成功在10千欧过渡电阻接地情况下诊断故障，实现故障信号的精准捕捉和定位，证明了该装置的可靠性和实用性。
“试验结果远超预期。在之前的型式试验中，我们只做到了5千欧过渡电阻下的故障诊断和定位。此次真型试验证明一二次设备融合行波测距成套柱上断路器可以实现10千欧过渡高阻下的故障诊断和定位。这是以往相关技术达不到的效果。”四川电科院配网技术中心主任张华介绍。
推动技术成果在供电服务指挥等工作中应用
2021年2月，四川电科院与四川思极科技有限公司签署战略合作协议，以产学研合作的方式推动配电网行波定位技术应用。
2022年10月，为进一步提升行波测距技术在配电网故障处置中的应用实效，研究团队开发了配电网行波诊断分析微应用，并在四川电网省级配电自动化平台部署该应用，实现行波数据集中接入、故障异常集中分析、设备状态集中管控等功能，为后续配电网故障行波定位装置、一二次设备融合行波测距成套柱上断路器大面积推广和集中管控应用打下基础。
研究团队制订了标准化工作方案，明确行波测距的通信协议、定位精度等相关参数，固化入网设备的性能指标，参与配电网行波定位测距技术相关标准规范制订和修编工作。研究团队还推动该技术方案在供电服务指挥、应急管理等系统中应用，助力供电企业安全生产和提质增效。
目前,已有1200余套配电网故障行波定位装置、一二次设备融合行波测距成套柱上断路器在四川、重庆和新疆等地电网投入使用，效果良好。(龚奕宇 苏学能 孙佳丽)
原文来自：国家电网报，由开关柜除湿器厂家赛普瑞电气转载。