故障检测与隔离

故障检测与隔离（精选8篇）

故障检测与隔离 第1篇

传统配电网大多为单电源辐射网络,采用了大量分段开关,发生故障后不仅要求检测出故障所在区段,而且要将故障区段隔离,同时恢复对非故障区段的供电。该功能一般由配电自动化系统完成。但是,目前配电自动化系统的性能尚不能令人满意,主要表现为各种参数的整定、配合较复杂,故障检测和隔离所需时间较长,可靠性有待提高等[1]。

分布式电源(DG)技术的发展将极大地改变传统配电网的结构和工作方式[2,3,4]。传统的配电自动化系统不仅在原理上难以满足故障检测和隔离的要求,在快速性、可靠性和容错性等方面也无法满足要求[5,6,7],因此,需要针对含DG的配电网提出新的故障检测与隔离算法。

本文针对含DG的配电网,提出一种基于故障过流和故障方向信息的故障检测与隔离通用矩阵算法。在此基础上,针对网络拓扑结构变化的情况提出了相应的修正算法。此外,还研究了该算法对通信系统故障、故障信息丢失和故障信息错误等异常情况的容错性。

1 含DG的配电网故障检测算法

本文提出的故障检测算法通过矩阵运算方式实现,其基本原理与闭环配电网故障判断原理类似,即对于一个配电区域,若其端点上报的故障功率方向都指向该区域内部,则认为故障发生在该配电区域内部;若某一个端点上报的故障功率方向指向该区域外部或其所有端点都没有上报故障信息,则认为该配电区域内没有故障[8,9,10,11]。本文的研究对象面向含DG的配电网,在网络结构、运行方式及故障功率方向检测等方面与闭环配电网还存在一定的差别。本文故障检测算法所采用的矩阵包括:用来描述配电网拓扑结构的节点—支路关联矩阵L;由来自各测量点的故障检测信息形成,用来描述各测量点的故障电流和故障方向的故障信息矩阵G;通过L与G的乘法运算获得,用来描述故障所在区段的故障区段矩阵P。

在众多描述和简化配电网结构的方法中,基于连通系的矩阵描述方法具有不受网络结构变化影响的优点,获得了广泛运用[12]。

本文基于连通系的思想定义了L:以配电网各测量点作为网络拓扑中的节点,以2个相邻测量点之间的所有线路作为支路。节点与支路的关系用L描述。对于具有m个节点的网络,L为m阶方阵。

L中的元素lij定义如下:lij=1节点i与支路j直接相连且支路j位于节点i的正方向0节点i与支路j不直接相连-1节点i与支路j直接相连且支路j位于节点i烅烄烆的反方向(1)

本文定义由系统电源指向负荷或DG为故障正方向。如此定义正方向可以确保故障正方向的检测基本不受DG容量及其并网位置的影响,具有较高的灵敏度和可靠性[13]。

配电网发生故障后,第i个测量点处的故障电流方向信息用gi表示。当检测到故障过流且故障方向为正方向时gi取1,反方向时gi取-1,未检测到故障过流时gi取0。在联络开关断开运行时,根据对故障正方向的定义可知,只有对正向故障的判据具有足够的灵敏度和可靠性,因此只需要对正向故障和非正向故障进行区分。为方便运算,首先采用gi′=gi1(gi与1同或)对gi进行修正,即将值为-1和0的元素全部修正为0。由修正后的元素gi′构成G,G为m维列向量。由G与L的乘法运算可得到P为:P=GL(2)

P中的元素能直观反映故障所在区段,当P中某个元素为1时,该元素对应的区段即为故障区段。

图1和图2分别为简化的含DG的配电网结构及其对应的拓扑结构图。

图中,S1~S7和D1为分段开关,即故障电流和故障方向的测量点,在拓扑结构中对应为节点,L1~L7为线路区段,在拓扑结构中对应为支路;K为联络开关,线路A正常运行时K处于断开状态;F1为故障点。

假设图1中DG有足够的容量且故障发生在F1处,则开关S1和S2处会检测到正方向的故障电流,开关S3,S6,S7处会检测到反方向的故障电流。修正后,得到G=[1,1,0,0,0,0,0]。通过L与G的乘法运算得到P=[0,1,0,0,0,0,0]。在P中,只有L2对应的元素值为1,可以判断出故障发生在L2区段上。

2 含DG的配电网故障隔离算法

通过P只能得出故障所在的线路区段信息,要想隔离故障还要确定需要跳开的开关[14,15,16,17]。由于配电网运行方式的多变性和DG的存在,每次隔离相同的故障区段需要跳开的开关可能不完全相同,因此,在判断出故障区段的基础上,必须结合当前的网络拓扑结构来确定隔离故障需要跳开的开关。

故障隔离算法同样通过矩阵运算的方式实现。为此,需要定义一个开关—线路关联矩阵Q和一个跳闸开关向量D。其中,Q用来描述开关与线路的对应关系,D由P与Q运算得到,用来描述隔离故障需要跳开的开关。

Q与L类似,均为m阶方阵。对Q中的元素qij定义如下:(4)由P与Q的乘法运算得到D为:D=PQ(5)

D中元素为1时,相应元素对应的开关即为需跳开的开关。

设故障发生在F1处,计算得到D=[0,1,1,0,0,1,0]。可见,此时跳开开关S2,S3,S6即可有效地隔离故障。

传统的不含DG的配电网可视为上述配电网的特例,发生故障时系统中不会出现反方向的故障电流,即得到的gi只有0和1这2种取值,上述故障检测与隔离算法仍然适用。

3 考虑网络拓扑结构变化的修正算法

含DG的配电网在运行过程中网络结构经常会发生变化。由于本文基于连通系的思想定义了L,因此开关状态的变化不会影响到L,只需要修正包含元素较少的G或D来适应网络拓扑结构的改变即可。

为提高供电可靠性,配电网的2个主电源之间通常接有联络开关。当分支线路投退导致网络结构发生变化时,联络开关一般不会闭合;而当主线路结构发生改变时,联络开关将会闭合,由备用电源对部分线路继续供电。本节依据联络开关的状态变化,研究了网络拓扑结构发生改变后的故障隔离修正算法。

图1中,当系统正常运行时,线路A上除联络开关外的其他所有开关均闭合,可得到K=[1,1,1,1,1,1,1,1]。

3.1 切除线路导致网络结构改变时的算法修正

算法中采用的L和Q均为2阶方阵,网络结构改变时如果修改上述2个矩阵,会带来修改工作复杂、可靠性不高等问题。针对切除部分线路导致网络结构改变的情况,可以看做网络整体拓扑结构并未发生改变,只是线路中的电气量信息和开关状态信息发生了变化。因此,只需要修正G或D即可达到修正算法的目的。

当切除的线路为分支线路时,联络开关不会闭合,主线路和剩余支路仍由原主电源供电,故障检测算法无需修改。但在进行故障隔离时,为了避免向已经处于断开状态的开关发出跳闸命令,需要对D中的元素进行如下修正:di′=di∧ki(8)

当切除的线路为主线路时,联络开关将会闭合,由对端电源对非故障区段继续供电,由于部分线路改变了供电电源,因此会对原故障检测算法产生影响。此时,需要将G中元素gi的定义修正为:当由对端电源供电的主线路上的测量点检测到的故障方向为反方向时,gi取0,否则取1;当分支线路上的测量点检测到的故障方向为正方向时,gi取1,否则取0。

由于故障检测装置不能灵活地改变故障方向的定义,所以需要在上位机软件中对G进行如下修正:

1)联络开关闭合情况下,当故障发生在由原主电源供电的部分线路且g1=1时,修正。

2)当故障发生在由备用电源供电的部分线路且g1=0时,分别对主线路和支路上的故障信息进行修正,主线路上的对应元素与-1异或,即),分支线路上对应的元素与1同或,即。

将修正后的G代入计算P,即可正确判断出故障区段。在进行故障隔离时,同样需要用式(8)对D进行修正。

仍以图1为例,设断开开关S2后,联络开关K闭合。当F1处发生故障时,G=[0,0,-1,-1,0,-1,-1],由于g1=0,得到修正后的故障信息向量G′=[1,1,0,0,0,0,0],进而算得P=[0,1,0,0,0,0,0],即故障发生在L2区段上。修正后的跳闸开关向量D′=[0,0,1,0,0,1,0],只需跳开开关S3和S6即可隔离故障。

3.2 增加部分线路导致网络结构改变时的修正算法

当有新的分支或DG并入系统运行时,会使原系统网络拓扑结构中的节点数和支路数增加。此时,必须在原有网络结构的基础上追加新的节点和支路,并通过重新定义新增节点和支路的关联关系,形成新的节点—支路关联矩阵和开关—线路关联矩阵。

4 算法的容错性能

进行故障检测时可能会出现故障信息错误、故障信息丢失或通信系统故障等异常情况[18]。因此,故障检测与隔离算法应该具有较强的容错性,以便应对故障检测与隔离过程中可能出现的各种异常情况。

当故障信息错误时,由于修正元素gi时会将元素-1修正为0,因此,无故障电流流过的测量点错判为-1,或有反向故障电流流过的测量点错判为0时,均不会影响故障检测结果。只有测量点将故障信息0或-1错报为1,或者将1错报为0或-1时,G中对应的元素才会出现错误,导致P中可能出现元素-1或者多个元素为1,影响故障区段的正确判断。

当P中只有1个元素1时,修正算法如下:

1)用P计算D并根据计算结果断开相应的开关。若能够可靠地将故障隔离,说明报错的测量点位于实际故障区段的上游,隔离的线路也位于实际故障线路的上游。若闭合联络开关仍感到存在故障,则此时应采用网络拓扑结构变化后的算法,重新启动故障检测与隔离。

2)若故障电流依然存在,则将P修正为P′:将P中元素1前移一位,其他元素置为0。用P′代替P计算D,再根据D的结果断开相应的开关。当故障发生在主线路上且出错的测量点为故障点下游相邻节点时,通过此步骤能有效隔离故障。

3)若仍未能有效切除故障,则构造P″:将P′中元素1再前移一位,其他元素置0,再用P″代替P算得D来隔离故障,以此类推,直至故障可靠隔离。

当P中出现k(k=2,3,…)个值为1的元素时,修正算法如下:

1)将P分成k个子向量pk,pk均为m维行向量。pk的形成方法是:将P中倒数第k个1对应的元素置1,其他元素置0。

2)首先用p1代替P计算跳闸开关向量D,主机根据D的计算结果断开相应的开关。

3)若故障仍然存在,再用p2代替P,重新计算D并跳开相应开关,以此类推,直至故障可靠切除。

同样以F1处发生故障为例,正常情况下开关S4处测量点检测不到故障电流。若该处测量信息错误,使得g4=1,得到G=[1,1,0,1,0,0,0],算得P=[0,1,-1,1,0,0,0]。P中出现1个元素-1和2个元素1。可将P分解为p1和p2,其中,p1=[0,0,0,1,0,0,0],p2=[0,1,0,0,0,0,0]。先用p1计算D,得到D=[0,0,0,1,1,0,0],即断开开关S4和S5。实际情况证明断开S4和S5后故障仍然存在。再将p2代入计算D,得到D=[0,1,1,0,0,0,0],即断开开关S2和S3。此时,故障F1被完全隔离。

若开关S3处测量信息错误,得到g3=1,G=[1,1,1,0,0,0,0],P=[0,0,1,0,0,0,0],即判断出的故障区段为L3,此时,隔离L3并不能有效切除故障,重新形成P′=[0,1,0,0,0,0,0]。由P′可知故障区段为L2,此时能够可靠地隔离故障。

当某测量点的故障信息丢失时,首先将缺失的元素假设为1,然后计算P,根据P中的元素1的个数,按照信息报错情况的处理方法即可有效隔离故障。此外,当得到的P中有1个或多个值为1的元素且运用相应修正算法未能一次性隔离故障时,表示假设错误,即丢失的故障信息应为0,重新计算P和D,也可有效完成故障检测与隔离。

需要指出的是,上述的讨论仅限于单个信息错误或丢失的情况,容错算法无法解决所有的异常情况。当漏报和误报的关键信息较多时,仍可能会导致判断结果不正确。此时,应研究不依赖通信的、基于本地量的就地故障检测与隔离算法,本文不再详细讨论。

5 结语

本文提出了含DG的配电网故障检测与隔离算法,从已知网络拓扑结构出发,结合故障测量点的过流信息和故障方向信息,通过简单的矩阵运算实现故障检测与隔离。该算法原理清晰,运算量小。针对网络结构改变的情况,结合联络开关的状态对算法进行了修正,使算法具有更好的适用性。同时,针对故障测量点信息错误或丢失的情况,研究了算法的容错性。本文通过算例验证了算法的准确性、可行性及适用性。

摘要：针对含分布式电源的配电网,提出一种基于故障过流和故障方向信息的故障检测与隔离通用矩阵算法。采用关联矩阵描述网络拓扑结构,以来自电网不同测量点的故障电流及其方向信息构成故障信息矩阵,对上述2个矩阵进行运算能快速、可靠地检测到故障区段,结合当前网络结构和开关位置状态即可完成故障隔离。在此基础上,研究了当网络拓扑结构变化时的修正算法:只需简单修正故障信息矩阵和跳闸开关向量即可。此外,研究了算法对通信系统故障、故障信息丢失和故障信息错误等异常情况的容错性。算例计算结果验证了所述算法的正确性和可行性。

故障检测与隔离 第2篇

关键词：10kV配电线路；线路故障；自动定位；自动隔离；电力资源；供电质量 文献标识码：A

中图分类号：TM714 文章编号：1009-2374（2015）15-0143-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.074

现代化社会是电力资源广泛应用的社会，各行各业的发展都依赖于电力资源能源，而且随着人们生活水平的提高，对于供电服务质量也提出了新的要求，整个社会形成了对电力资源的依赖，10kV配电线路是重要的线路，其运行质量与工作水平都直接关系到供电服务效果，因此，必须加强对10kV配电线路故障的预防与处理，采用自动定期与自动隔离技术，对10kV配电线路故障解决和处理。

1 配电线路故障自动定位技术

配电线路故障问题是常见的问题，然而，故障定位检测包括两大方法：故障指示器、线路FTU。前者能够对线路故障进行分段定位，但是无法实现自动定位，这样就带来了定位难度，而FTU技术则可以发挥自动定位与隔离的功能，但是其造价过高，不具有普及意义。

可以将故障指示器同GPRS技术联系起来，共同发挥对配电线路的故障定位与监测，从而实现安全高效供电，其中主要包括以下设备：故障指示器、IPU、CM200以及用户监测信息系统，实际的工作原理图见图1：

图1 配电线路故障自动定位系统

1.1 系统结构介绍

第一，故障指示器。将其设在开关拒或者架空线的母排上，其中涉及到的运转流程与部件包括电流检测、数字编码、就地指示、发射单元等。具体的定位检测过程为：配电线路出现故障后，故障指示器就会接到故障信号被触动，并把故障信号以数字编码的形式，途径发射单元，最后传送至IPU。故障指示器具体的工作过程见图2：

图2 故障指示原理图

如果5-8区段出现故障问题，那么，1-5检测点（3点除外）都会出现故障信息，这样就能很快地实现故障定位。

第二，IPU。也就是信息处理单元，通常设置在线路分支环节，IPU能够接受故障编码信息，然后破解编码信息，再将其同信息处理单元地址结合，打造出一个综合地址码，通过无线通讯系统传播出去。

第三，数据处理与转发系统。其作用就是接收来自于信息处理单元的信息信号，并实施解码、解调，最后呈现出来。

第四，用户监控信息系统。对故障进行指示并定位，而且同GIS系统一道，共同打造出一个独立的软件子系统。其中涵盖两大系统，分别是配网故障监测与定位系统与图形编辑系统。前者能够达到对配网运行情况与故障问题随时检查、控制，并准确地对故障点定位，为线路的维修创造有利条件；后者则发挥着对配网图的修改与编辑的功能与作用。

1.2 故障自动定位系统的运行原理

一般来说，单相、相间接地短路故障问题的定位与检测场用到这一技术。配电线路出现故障问题时，故障指示器会自行反应，发出红色警示，对应传播一种无线调制编码信号，信息处理单元接受到这些编码信号后，进行解调、解码，随之把信息处理单元的地址码信息与编码信息进行综合，再通过编码调制，最终传播发送，这些信号被数据处理与转发系统接受，再被解调，再将解调后的信息发送到通信主站，再实施解码，最终信息被传入监控中心的线路故障计算机系统，计算机系统对所接收的信息信号通过逻辑运算、归类编辑等，最终对故障点定位，并将这一点显示在电子地图上面，为维修处理提供清晰思路。

2 配网故障自动隔离技术

在自动定位系统发挥定位功能以后，如果不及时进行隔离处理，容易导致整个供电系统供电中断，因此，在自动定位技术应用的同时，也要采用隔离技术。

对于10kV配电线路来说，为了确保故障发生时继电保护具有一定的灵敏度，使得配电线路整体上都进入被保护状态。然而，这样往往会导致整个线路供电中断，这是因为配电线路上下级保护之间往往是交替配合的。针对这一问题就要在自动定位技术基础上选择自动隔离技术，通常智能型分界负荷开关隔离系统是正确的

选择。

2.1 隔离系统功能

第一，单相接地故障。对于这一类型的故障，一般实施自动切除，也就是一旦出现单相接地故障时，分界开关会主动分闸，将故障性线路隔离出来，其他支线依然正常运转。

第二，相间短路故障。通常采用自动隔离的方法，当故障发生后，分界开关在变电站出线保护跳闸后即刻分闸。变电站重合后，发生故障的配电线路则会被单独隔离开来，同样其他支线正常运转，用户也会持续享受供电服务。

第三，故障定位快。在分界开关的分界定位与保护下，只有保护范围内的用户才能停电，而且倘若此时用户能够积极上报情况，供电部门则会立刻亲临现场解决问题，而且如果再在分闸开关基础上安装一套通讯系统，故障问题信息则会更加飞速地得到反馈和处理。

2.2 系统运转原理

智能分界开关中通常安装两相电流互感器，及时供给电流信息，这样既达到了用户的用电负荷，又能有效监测配电线路的工作情况。当开关界内出现短路问题时，能够监测识别故障电流。开关中安装电压互感器，能够有效监测线路电压，同时为控制器供应电源，不需要额外链接电源，也能够达到保护的目的，同时开关内安装了零序电流互感器，单相接地故障发生后，非常微小的零序电流信息就能流出，从而为控制器提供保护判断的参考。

如果开关界内出现相间短路问题，通过对比两相数值来分析是否存在故障问题，这两项数值为：控制器监测得出的电流值、相间短路故障设定值，对应也会将短路故障问题记录下来。变电站重合以后，发生故障的线路已经处于隔离状态，其他用户依然能够正常用电。在分界开关的动作控制下，故障问题发生后，控制器中的警示设备会不断给予提醒，从而为故障检修人员提供有利条件。

3 实际运用成效分析

无论是故障自动定位系统还是隔离系统，经过在10kV配电线路中运用，事实证明效果明显，这两大自动系统的运用一方面减少了故障巡查人员的工作量，另一方面也提高了故障问题解决的效率，确保了供电的持续。更重要的是这一系统体现出构造简单、安全，运行方便等优点，特别适用于低压配电线路，对于10kV配电线路故障诊断效果十分明显，不仅能有效定位故障，及时解除故障，同时也能维护非故障区域的正常用电。

4 结语

10kV配电线路故障自动定位系统与自动隔离技术，在故障问题诊断、分析与处理方面发挥了十分重要的作用，提高了供电的安全性、可靠性，同时也节省了配电线路故障处理成本，特别适用于解决10kV配电线路故障问题，是一项值得深入发展与推广的技术。

参考文献

[1] 黎莺.浅谈配电网自动化系统线路故障自动隔离功能[J].中国新技术新产品，2009，（12）.

[2] 张焕峰.配电线路故障的快速切除与隔离技术初探[J].电子制作，2013，（21）.

[3] 杨琦.线路故障自动定位系统深化应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014，（3）.

作者简介：陈伟森（1977-），男，广东江门人，广东电网有限责任公司江门供电局工程师，研究方向：配电运行

管理。

故障检测与隔离 第3篇

直升机具有很高的机动性和悬停能力,非常适合执行跟踪灵活运动目标的任务,也可应用于定点侦查和详细的场景监视任务。同时,直升机系统不像固定翼飞机和飞艇那样拥有完美简化的稳定控制模型,因此,自主无人直升机的任意一个故障(比如:舵机、传感器、控制系统)都可能导致灾难性结果。如果这个故障得不到及时的发现和合理的解决,极有可能导致直升机坠毁。

故障检测隔离技术(FDI)[1]已经被广泛应用于过程工业中检测传感器和舵机的故障。本文设计了一个用于自主式直升机的故障检测系统,该系统可用于小型自主式无人直升机的故障检测。主要介绍了故障检测隔离的理论依据及其在小型无人直升机上的应用。

1 故障检测隔离

安全性和可靠性是动力学系统重要的指标,这些指标在类似无人直升机的临界安全的系统中应用尤为重要。早期的故障诊断方法可以有效地避免系统关机、崩溃,甚至于对人员和材料的损伤[2,3,4,5,6]。

在反馈控制系统中的故障监视由故障检测和隔离组成。容错控制是指生成控制指令的程序能够较低的依赖于存在的某个特定的故障输入。

图1中给出了适用于常规容错控制系统的设计示意图,容错控制包括4个主要的组成部分:设备本体(包括传感器和舵机)、FDI模块单元、反馈控制器以及监管系统。其中FDI模块单元给管理系统提供各种故障信号。基于系统输入输出信息以及来自FDI的故障决策信息,监管系统将会重构传感器和/或舵机的设置以隔离出故障,并变换或者适应控制器从而达到融合故障信息的效果。FDI模块单元是容错控制的一个基本单元,本文将集中计论FDI技术在直升机控制系统中的应用。

1.1 故障识别方案

图2中给出该方案的故障识别示意图,u和y分别为无人直升机的输入输出变量。观测器模块通过辨识得到的一个直升机自由故障条件输入输出模型。观测器的输出为无人直升机的输出估计yest。残差R是由比较估计输出和实际输出而来[7,8,9]。如果系统中出现故障,故障诊断系统将会通过分析生成的残差来确定和隔离故障。

1.2 小型无人直升机系统中的FDI

对于大多数小型无人直升机而言,都不具有独立的总距控制舵机,这时情况会有些复杂,因为一旦主旋翼舵机出现故障,总距角和周期变距角将都会受到一定的影响。

而舵机的故障经常会出现在内部的齿轮上,这就容易导致舵机不能向至少一个或两个方向移动。在这种情况下,舵机故障可以认为舵机卡死,其他的舵机故障可以考虑是电路问题,它也会导致舵机不可用。即使不是舵机卡死,其他舵机可以正常工作,这样的故障同样会影响相应的机械链接部件。那么就会出现以下几种类型的故障:

(1)控制滚转(俯仰)运动的一个伺服电机出现故障,但是不是卡死的情况下,对于总距通道的控制可以通过调节其他三个电机来完成,但是周期变距的控制不仅不能依靠操作单个舵机完成,而且会对控制效果影响较大。这种情形可以视为滚转舵机(俯仰)出现了故障。接下来,作用于滚转(俯仰)周期变距的控制信号需要成倍增强,从而使可用舵机将倾斜盘调整到期望的位置。

(2)如果关于滚转(俯仰)通道的伺服电机出现卡死故障,总距和滚转(俯仰)舵机都会失灵,这种情况可视为总距舵机故障和滚转(俯仰)周期变距舵机故障。假设故障伺服电机不是卡死在其工作区间边界的条件下,可以采用转速控制来调整升力大小。

(3)另一种非常见情况是总距舵机不能工作或者由于机械连接故障使它只能在一个限定的小范围内工作,这种情况下也视为总距舵机故障,同样采取用转速控制来调整升力大小。

在后两种情况下,如果采用转速控制策略,就必须考虑由于转速的变化以及积分误差所导致的平衡点变化给俯仰周期变距控制器带来的影响。这就要求直升机的控制稳定性和可靠性必须重新配置。

2 故障检测结果分析

接下来从两个不同类型的故障源测量飞行数据来检测直升机舵机故障检测系统的可靠性。

2.1 基于非线性动力学模型仿真数据的故障检测

所采用的全包线非线性动力学模型,包括缸体动力学模型,舵机动力学模型,包含稳定杆的力和力矩的模型,该模型的结构类似于Kim和Tilbury于1998年提出来的模型[10]。

根据全包线非线性动力学模型的仿真数据,测试四个通道的舵机故障检测:总距通道、尾桨通道、滚转和俯仰通道的周期输入。

总距通道故障检测即结果如图3所示,从图中可以看出在t=5 s时,在配平点给直升机总距通道舵机植入故障信息,直升机垂向速度Vz及Vz的预测估计值和方差都出现了跳变。之所以能够得到总距通道舵机出现故障是由残差估计所得到的,因为在总距舵机故障植入时,残差值会超出预设的自由故障曲线(图中虚线)。当把故障植入到滚转通道时,根据仿真数据分析可以得到如图4所示的分析图。

2.2 基于小型无人直升机实际飞行数据的故障检测

虽然通过计算机仿真可以轻松得到仿真数据,故采用非线性动力学模型相对比较容易测试多级故障检测系统。但是从另一方面来说,尽管真实飞行试验耗时耗力且不一定可行,但是它仍是用来测试多级故障检测系统可靠性最好的方式。

舵机出现故障对于直升机来说非常的危险,因为它很容易导致直升机失控或者坠毁,即便是对于一个经验丰富的直升机操控手来说也是充满危险性的。为了无人直升机测试故障检测隔离系统在真实飞行条件下的可靠性,在保证无人直升机及机组人员安全的前提下对故障条件进行充分的模拟仿真。

无人直升机在真实舵机故障条件下的飞行数据图如图5所示,在无人直升机飞行试验中,当t=18 s时,给总距通道植入故障信号,则出现了舵机不能跟踪控制器总距输入。

由FDI系统飞出的总距通道的残差如图6所示,可以看出在正常操纵故障范围内残差在所设置的安全线以下,当舵机出现故障时,可以轻松地从残差分析图中得到故障舵机的信息。

3 结论

在使用无人直升机的时候需要不断地提高直升机的安全系数来减少或避免飞行事故的发生,在这一领域无人直升机故障检测隔离技术将会起到巨大的作用,本文中详细地介绍了一种故障检测系统并通过实际飞行进行了试验验证。该系统已经通过了直升机非线性模型各通道的仿真验证,也在各种总距通道舵机故障条件下输入输出信息验证该系统的可用性。

参考文献

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[9] KIM S， TILBURY D M. Mathematical modelling and experimental identification of a model helicopter [C]// Proceedings of 1998 AIAA Modelling and Simulation Technologies Conference. [S.l.]： AIAA， 1998： 203-213.

故障检测与隔离 第4篇

关键词：配电线路,隔离技术,快速切除

目前电力网络的规模不断加大, 成本大幅提高, 特别是配电线路出现故障, 不仅不利于供电效率, 还很大程度增加了维修资金花费, 本文与配电网络故障检测维修的现实工作相结合, 以配电网络出现故障的因素为基础, 对配电线路故障的快速切除和隔离技术进行简要探究, 提升此类技术在配电线路故障中的使用效果。

1 配电线路出现故障的主要因素

(一) 配电线路自身原因

(1) 输电线破损

造成输电线破损的因素很多, 比如采用铝绞线极易出现破损, 导线和绝缘部分衔接位置易发生松动的情况, 最终尼龙扎线掉落, 导致输电停止或者输电线熔断等问题。

(2) 发生配变烧毁、引流烧断等线路问题。

(3) 利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置上防雷设备故障, 引发线路故障。

(4) 输电线相对较长, 导致发生弧形接触, 造成电流不经用电器, 直接连电源两极。

(5) 配电线路相对繁杂, 各种输电线混合, 树木, 建筑物等因素引起架空线路交跨距离过近, 造成线路故障。

(二) 外部原因

(1) 恶劣天气因素

对人民生命财产有严重威胁, 对工农业和交通运输会造成重大损失的天气由于其不可预见性, 造成针对配电线路的保障工作不能及时实现, 比如, 强风能将输电线刮断, 造成电力输送停止, 寒冷天气会造成输电线结晶, 晶体的数量超负荷会导致输电线开裂, 且线路维修较为艰难, 使电力供应始终保持中断, 最终总体电力供应系统停止工作。

(2) 监督机构的管理不善

电力公司作为垄断企业, 职工的待遇相对较高, 行业竞争较低, 会造成工作人员消极怠工, 极度缺少供电保障认识与责任心, 电力公司的管理者的监督管理不善, 久而久之, 违法人员的偷电行为更加严重, 对配电线路的损害很大。

(3) 工作人员的维修能力不足及故障维修不及时, 是造成电能停送的关键因素

2 配电线路故障的快速切除与隔离技术探讨

选取某地区10KV配电线路, 供电企业向申请用电的用户提供的电源特性、类型及管理关系为开环单端, 电路隔离设备在出现配电线路故障时开始工作, 将电路开关调节到配电线路的另一端进行电力供应 (如附图所示) , 附图中A、B、C、D、E断路器都安装于电气操作柱上, 无线电数传电台能够采用9500比特率每秒的速度在空气中传输, 具备20000功率的信号发射可以一次性将信号传送至10KM以外, 与此同时, 无线电数传模块通过特殊的技术改造, 能够收发波段存在差异的无线电信号, 无线电数传模块依据不同指令, 发送对应命令。

此类配电线路中, 若B, C端出现问题, 每个器械设备都会出现反应, 详细过程:A端测量到信号的同时接收B端传输的闭合命令, 引起阻止保护动作跳闸的状况出现, B端测量到通过电流信号, 可C端未出现对应的阻止保护动作于跳闸的信号, 会导致跳闸出口的情况发生, 若1秒电闸再次闭合, 出现极短的线路问题, 断路器由分闸位置转为闭合位置就会成功, 相反, 假如是线路故障出现时间较长, 会使B端跳闸情况加快, 还会涉及C端, 起联络作用的开关E检测到电流压力转换消失, 3秒后就会迅速闭合断路器, 且从头对C、D、E三端供应电流, 若C端和D端发生线路故障, 每个电器设备的反应如下:A、B、C三端测量到通过信号, B端向A端送出过载保护命令, 与此同时, B端接收C端传送的过载保护命令, 最终引起A端与B端同时启动过载保护, 由于C端无法接收过载保护命令, 1秒后电闸闭合, 这时候假定仅仅是短时间电路问题, 断路器由分闸位置转为闭合位置实现, 若这时的线路问题持续时间较长, C端和D端就会同时进行加速远跳, 起联络作用的开关E检测到电流压力变小的过程, 2秒之后将断路器由分闸位置转为闭合位置, 且对D端和E端从新供应电能。

3 结语

经过上述分析, 电力企业职工在处理配电线路故障过程中应采用快速切除与隔离技术, 确保配电线路故障能够实时的进行处置, 尽可能减少配电线路故障对整个供电系统的不良作用, 促进供电公司获得更多的经济和社会效益, 为我国的电力行业的进步提供助力。

参考文献

[1]陈建科.基于配电线路故障的快速切除与隔离技术分析[J].中国高新技术企业.2015 (15) :137-138.

故障检测与隔离 第5篇

随着经济水平的不断提高, 人们对供电的安全性和稳定性要求越来越高, 国家也在很多地区进行了配网系统自动化试点, 旨在提高供电的质量。但由于经济的飞速发展导致电力的供应量不足, 国家所拨的资金大多都用来建设网架结构, 就使得配网自动化的开发与建设资金大量减少, 自动化范围没有扩大反而在缩减。近几年来随着电力的供需逐渐出现平衡的状态, 配网自动化也获得了足够的发展空间, 电网的改造设备也应以未来的发展趋势为目标, 只有瞄准配网自动化的大方向, 才能获得可持续发展。

在配电自动网络系统的建设中, 应该选择安全稳定的电气设备, 以方便远程操作的自动化系统。在配电自动化系统中的技术关键是通信技术, 以光纤、无线等方式进行故障传送, 故障处理终端将再将信号传送给处理中心, 从而采取一系列的跳闸等故障隔离措施。

1 配电线路产生故障的原因

1.1 配电线路本身的因素

有时由于资金或者设备问题会导致配电线路本身存在一系列的问题:

(1) 导线断裂故障。出现导线断线故障的原因有许多方面, 例如铝绞导线在使用时容易发生断裂, 导线与绝缘子的结合处容易出现松动, 引起扎线脱落, 造成电流中断或导线烧断等故障。

(2) 配电区出现的配变烧毁、引流烧断等故障。

(3) 变压器的避雷设备损坏, 出现安全事故。

(4) 导线过长, 导致出现弧形接触, 引起短路。

(5) 线路的通道复杂, 各类电线混杂, 道路的建筑物、树木等造成交跨距离不足, 引起安全隐患。

这些线路的自身存在的安全隐患在很大程度上增加了配电设施的危险性, 尤其是在雷雨大风等特殊天气状况下, 加之外界的地理环境复杂, 更容易出现线路短路故障, 跳闸、断线等状况也会不可避免的地发生, 有时甚至会烧坏配电设备, 带来重大损失。

2.2 外在因素

我国的配电网络设施建设正在逐步发展完善, 许多自身存在的安全隐患正在不断地被排除, 而在配电网络故障中外在因素一直占有着很大的比重, 因此, 要从解决外在因素入手提高配电网络的安全稳定性能。外在的因素只要有以下几个方面。

(1) 灾害性的天气。经济快速发展的代价就是生态平衡的严重破坏, 生态平衡遭到破坏的最直接后果就是自然灾害的发生频率逐年上升, 所带来的严重后果已经使人们深刻品尝到了破坏环境的恶果。对于配电网络系统设施来说, 灾害性的天气具有不可预见性, 使对其的保护措施根本无法做到及时。例如暴风天气会直接刮断电线, 导致供电中断, 冰冻天气会使电线冰冻结晶, 结晶达到一定限度就会造成电线断裂, 而且很难开展维修工作, 导致电力一直处于中断状态, 造成整个系统的瘫痪。山体滑坡会直接冲断电线杆, 线路也会随着断裂。

(2) 人为因素。人为因素只要是指人们缺乏科学合理的用电意识, 在用电的过程中忽视使用规范, 超负荷用电现象广泛存在。随意地乱接乱拉电线, 任意地增加支路电流都会造成电线超负荷量, 电流突然增大, 引起断路。再一个人为因素就是一些不法分子的窃取的电线行为, 更是严重影响了供电线路的畅通。

(3) 电力监管部门的管理力度不足。电力企业属于国营企业, 作为垄断行业该类企业员工的工资比较稳定, 竞争压力很小, 就会导致员工消极怠工, 严重缺乏线路保护意识和责任感。企业的管理层对此的监管力度也有所欠缺, 就会在无形当中助长不法分子的嚣张气馅, 导致人为因素对线路破坏的几率大增。

(4) 维修技术攒在缺陷以及维修不及时, 是导致供电系统瘫痪的一个重大原因。

3 快速切除与隔离技术方案介绍

目前广泛采用的10KV配电线路主要是环网供电, 以开环单端供电为主要方式, 在一段发生故障时开关会切换至另一端供电, 明显提高了供电效率, 有效减少了供电系统故障造成的电力供应中断问题。装有可电气操作的开关的电台工作情况包括: (一) 电台的前置通道的作用是向前一级电台发出锁闭信号, 并接收前一级电台的远跳信号, 工作的频率分别为前置通道的发射和接收频率; (二) 后置通道负责向下一级电台发出远跳信号以及接收下一级的锁闭信号, 工作频率分别为电台后置通道的发射和接收频率。

当AB电台间发生故障时, 各个装置的动作如下:B发出锁闭信号, A接收到信号后进行闭锁跳闸。B在没有收到C的闭锁信号时会跳闸出口, 在此期间会有短暂的重闸时间, 排除瞬时故障后, 一旦确定是永久性故障就会加速B的跳跃, 使C发生远跳。

当CD电台间发生故障时, 各个装置的动作如下:过流信号流经ABC, B向A发出锁闭信号, C向B发出锁闭信号, AB同时发生闭锁跳闸动作。C直接跳闸出口。同样会进行瞬间故障的排除重合闸, 确定永久故障后会使C跳闸加速, D同时发生远跳。

4 结语

电力作为当今社会最主要的动力资源, 在很多方面给我们的生产和生活带来了很大的便捷, 我们的生活也越来越离不开电力的供应。因此, 加强配电网络设施建设意义重大。应该从配电线路故障发生的原因入手, 寻求科学合理的解决方案, 使配电网络系统更加完善。相关的专业技术人员要肩负起电线设施的检查维修工作, 对自己所从事的工作要充满热情, 要怀着强烈的责任意识和饱满的工作热情投入到每一天的工作中去, 电力企业的管理人员要不断地增强管理意识, 加强企业员工的监管力度, 落实自己的分内工作。对大众要适时地进行用电相关知识的科普, 使人们规范用电合理用电, 减少电线超负荷现象的发生。严格相关的法律法规制度, 对于恶意的损毁、盗窃电线行为进行严惩, 对于举报电线的毁损给予奖励, 绝不助长不法分子的嚣张气焰。对于配电自动供电系统, 要加大资金投入, 使其自动化程度不断提高, 不断提高和完善电路故障的快速切除和隔离技术, 使配电网络系统不断发展和完善, 以提高电力供应效率。

参考文献

[1]丁建明.加强农村配网供电可靠性的着重点[J].农电管理.2006 (03)

[2]李梓玮.配电线路故障自动定位与隔离在10KV配电网中的应用[J].价值工程.2011 (04)

[3]黄梅.馈线自动化方案讨论[J].华北电力技术.2002 (01)

[4]帅军庆.加强新技术新设备开发应用促进配电网技术进步更快发展[J].电力设备.2001 (03)

[5]杨奇逊.配电网自动化及其实现[J].电力自动化设备.2001 (01)

故障检测与隔离 第6篇

1 事故概况

1.1 保护动作概况

2013年某日, 某变电站的隔离开关在09:39:45:710保护动作, 13 ms后距离I段动作, 15 ms后零序过流I段动作, 1 284 ms后重合闸动作, 1 392 ms后距离I段再次动作, 1 393 ms后距离加速动作, 最大故障相电流为25 123.84 A, 故障距离为0.00 km, 故障相别为B, C相。分析故障录波图后得知, 起初为隔离开关的B, C相短路故障, 22 ms后转为三相短路故障, 70 ms后切断故障电流, 1 284 ms后重合闸动作, 1 393 ms后距离加速动作, 切除三相短路故障。

1.2 初步试验的检查情况

事故发生后, 立即对设备进行了检查, 发现该隔离开关和TA气室SF6的气体压力增加至0.54 MPa (正常值为0.40 MPa) , 气室下部检修孔内的螺丝被烧毁, 非事故气室的压力与故障前无明显变化。对故障气室进行SF6气体组分和微水测试后发现, 微水值达到了11 076μL/L, SO2达到了4 082μL/L。分析变电站主变的油样后得出, 测试数据与历史测试数据对比无明显变化。经各种检查后确定, 气室存在放电现象, 因此, 对该隔离开关气室进行了开盖检查。

1.3 开盖检查

现场对该隔离开关间隔进行了检修孔开盖检查, 发现气室分子筛容器已完全烧毁, 分子筛烧结成焦炭状;气室内部与出线套管气室连接的盆式绝缘子分解物均匀附着;筒壁上附着着大量分解物;三相导体无明显放电痕迹, 部分镀银层烧融;动静触头上有明显的过电流烧伤痕迹, 部分镀银层已烧融, 特别是C相动触头、屏蔽罩烧损严重。

2 返厂解体检查

事故发生后, 该GIS隔离开关被返厂, 并开展了进一步解体检查。

2.1 隔离开关本体的检查情况

解体检查后发现, A相动触头有明显烧伤的痕迹;B相动触头有轻微烧伤痕迹, 靠C相侧静触头弹簧触指和静触头屏蔽罩烧损严重;C相动触头烧损严重, 静触头靠筒壁侧弹簧触指和静触头屏蔽罩完全烧毁, 静触头侧筒壁有放电烧伤痕迹;气室筒壁及其他部件表面附着着大量的分解物, 无明显放电烧伤痕迹。隔离开关的部分解体检查具体如图1、图2、图3和图4所示。

2.2 操作机构的检查情况

对隔离开关操作机构进行解体检查后发现, 行程开关固定螺栓松动, 如图5所示;空载输出角度为56.2°, 如图6所示, 但机构出厂要求的角度为 (60±1) °;检查机构的二次接线时发现, 电机自带的端子线多根松动, 如图7所示, 导致合闸操作时电机烧毁。

3 故障原因分析

通过解体检查该隔离开关的本体和操作机构, 发现操作机构电机自带的端子线松动, 且操作机构分合闸的输出角度存在偏差。初步认定故障的原因为:操作机构的输出角度不规范, 导致隔离开关合闸不到位, 引起动静触头接触不良, 触头发热严重, 静触头触指完全烧毁, 动触头熔化滴落至下方吸附剂框处烧毁屏蔽罩框, 进而造成电场畸变;因存在大量的金属气化物, 导致气室内SF6气体的绝缘性能降低;因气体受热分解, 导致C相的静触头对筒壁放电、动触头对吸附剂框放电;B相接地开关屏蔽罩对接地动触头屏蔽罩放电。上述原因最终引发了此次事故。

4 解决措施

4.1 设计方面

应加强对GIS设备选型、订货的管理, 选择具有成熟制造经验的生产厂家制造的产品。在产品设计中, 应仔细计算分合闸行程和操作机构的输出角度, 并计算机构输出角度经传动连杆转换后的行程和超程。此外, 应对出厂后的产品进行机械操作试验, 以保证触头充分磨合。

4.2 基建安装方面

在安装设备的过程中, 应严格按照作业流程安装, 以保证安装质量;安装完成后, 应测量分合闸的行程和超程, 严格检查操作机构的转换时间和行程配合等参数, 从而保证产品合格投运。

4.3 运行方面

在运行方面应注意以下5点: (1) 在运行巡视过程中, 要建立完整的运行资料。 (2) 加强运行巡视和红外测温工作, 尽量在积累阶段发现问题和缺陷, 从而减小事故损失。 (3) 强化GIS设备带电检测技术手段, 适时开展带电局部放电检测工作。对于局部放电量异常的设备, 应结合SF6气体分解物的检测情况综合分析、判断, 发现问题时应及时采取相应的解决措施。 (4) 在隔离开关的传动轴 (连杆) 处做好划线标识, 如图8所示。在隔离开关分合闸操作过程中, 除了应仔细观察分合闸指示外, 还要观察分合闸划线是否在一条直线上, 以确认隔离开关是否到位。 (5) 加强对操动机构的维护、检查, 保证机构箱密封良好, 并适时进行机械特性试验, 测试其行程曲线是否符合厂家标准。

4.4 技术监督方面

应加强对GIS设备的选型、订货、安装调试、验收和投运等过程的技术监督, 定期开展设备状态评价工作, 对异常及异常以上状态的设备组织专项状态评价分析, 从而及时发现并消除设备隐患。此外, 应强化GIS设备安装和验收的技术监督, 督促反事故措施的落实, 严格执行安装程序和工艺要求, 检查试验项目是否齐全, 并采用交接试验与首检相结合的方式强化设备隐患排查工作。

5 结束语

综上所述, 通过解体分析隔离开关, 找到了故障发生的原因。GIS隔离开关合闸是否正确到位是由操作机构决定的, 同时, 也关系到设计、安装和调试等方面的工作。因此, 我们要重视在运输和安装过程中会对设备造成误差的影响因素, 加强技术监督, 完善设备管理, 保证设备安全运行, 从而确保电网安全。

参考文献

[1]国家电网公司运维检修部.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京:中国电力出版社, 2012.

故障检测与隔离 第7篇

GW16-126型隔离开关为垂直断口式,主隔离开关配一套CJ7A型操动机构,用于驱动瓷瓶水平旋转,带动双四连杆运动,实现三相联动的分、合闸操作。此型隔离开关由于工作环境和设计问题,在分、合闸时常出现故障。

1 常见故障与分析

(1)隔离开关特别是母线侧隔离开关,投运后长期处于合闸位置,一旦需要分闸,常出现无法操作的情况。GW16-126型隔离开关无法分闸操作的原因为动触头内部积水,导致复位弹簧生锈卡涩,分闸时弹簧的弹力无法推动顶杆使动触指呈“V”形张开,这样就无法实现动静触头分离或分闸到位,锈蚀严重时所需操作力会增大,造成绝缘子断裂。

(2)GW16-126型隔离开关在操作过程中常出现电机转动而隔离开关不动作的情况。原因为CJ7A型操动机构箱内的丝杆与丝母不啮合,丝母空转无法带动输出轴做功,使隔离开关分、合闸操作无法进行。

(3)隔离开关分、合闸到位后,机构箱内电机无法正常停运,导致机构损坏。原因为分、合闸限位开关触点发生故障,无法切断隔离开关的控制回路。

2 改造与处理办法

(1)GW16-126型隔离开关长期运行于户外,其防雨罩橡胶易老化,老化后在其与固定螺丝及触指胶合部位易开裂,雨水便渗漏到动触头座内部。根据这一情况对防雨罩进行改造,去掉固定螺丝并密封螺丝孔,用无螺丝孔的优质防雨罩代替原有螺丝孔的防雨罩;并在防雨罩与触指胶合部均匀涂抹一层防水胶。改造前、后的防雨罩如图1、图2所示。

(2)CJ7A型操动机构的原配丝杆为半螺纹丝杆,如果丝杆与丝母装配、调整不当或分合闸限位行程开关配合不当,那么在隔离开关操作快结束时,丝母与丝杆往往就不啮合。由于丝杆与丝母未啮合,下次操作电机转动时,丝母只能不停空转。针对这一故障,增加原丝杆螺纹长度,可保证丝杆和丝母在运动过程中始终啮合。改造前、后的丝杆如图3所示。

(3)CJ7A型操动机构合闸、分闸到位是通过丝母分别切断SL1和SL2行程限位开关来切断隔离开关控制回路实现的,原理如图4所示。

图4中的QF1闭合时,转换开关QC切换至就地位置,接点13、14接通(QC切换至远方位置接点5、6接通)。此时接通合闸按钮SB1,则火线L3—QC接点13、14—合闸按钮SB1—交流接触器KM1—KM2常闭接点61、62—行程限位开关SL1—机构箱闭锁行程开关SL3—热继电器KT辅助接点—就地停止按钮SB3—远控停止按钮—零线N回路接通。接触器KM1得电动作,KM1常开接点13、14闭合,KM1自保持,并接通电机主回路。隔离开关合闸到位后,行程开关SL1断开,切断合闸控制回路,接触器KM1失电,电机停转。此时若行程开关SL1触点无法正常分开,KM1无法失电复归,则电机将长期处于通电运转状态,就会造成机构损坏。

对于这一故障,可在原控制回路中添加时间继电器KJ,用于控制刀闸回路通电时间,以保证电机运转时间不至于过长。GW16-126型隔离开关的额定分合闸时间为6s,现设定时间继电器KJ1的动作时间为7s,工作原理如图5所示。

接触器KM1或KM2得电,其常开接点KM1(3、4)或KM2(3、4)闭合,火线L2—热继电器KT—KM1接点3、4(或KM2接点3、4)—时间继电器KJ1—零线N回路接通,时间继电器KJ1得电。若分、合闸到位后SL1、SL2发生故障,无法正常切断KM1、KM2的电源,则时间继电器KJ1得电7s后断开其常闭接点KJ1,切断隔离开关控制回路,KM1、KM2失电,其接点复归,电机主回路断开,电机停运。

3 结束语

GW16-126型隔离开关具有截流能力强、占地面积小等优点,在110kV高压线路中得到广泛应用。改造后的该型隔离开关消除了原有缺陷,确保能可靠进行操作,给整个电网运维提供了可靠的技术保障。

摘要：分析GW16-126型隔离开关故障,并针对动触头渗雨、机构丝母与丝杆不啮合、控制回路无法切断等,给出相应的改造维护意见。

关键词：隔离开关,分合闸,防雨罩,丝杆

参考文献

[1]苑舜.高压隔离开关设计与改造[M].北京:中国电力电力出版社,2007

[2]DL/T 596——1996电力设备预防性试验规程[S]

[3]张全元.变电运行现场技术问答[M].北京:中国电力出版社,2009

[4]陈金鹏,王淑红.基于AT89C51的刀闸自动操作控制系统[J].电气开关,2006(1):8-13

[5]许祥林.电动刀闸误动原因及防范措施[J].农村电气化, 2000(2):36

[6]李明,郭爱军.隔离刀闸自行电动合闸异常现象分析[J].江西电力,2003,6(27):19,20

故障检测与隔离 第8篇

农网配电线路主要有以下现状:

1)农网配电线路无故障定位和隔离系统,故障区域查找困难;

2)农网配电线路供电半径大、分支多,建立有线通讯通道成本高;

3)农网配电线路多处于无监视状态,线路的运行数据不明确,影响电力生产运行;

4)系统无报警信息及时通知运行维护及相关人员,不能实时掌握故障信息;

5)随着新农村建设,农村电器设备增多,对供电可靠性、安全性要求提高;

以郑州供电公司某县农网配电线路为例,辖区内共有6-10千伏线路213条,其中公用线路135条,线路全长1876.08千米。公用线路中单幅射线路119条,占88.15%,手拉手线路16条,占11.85%。2011年共发生异常故障208条次,其中接地61条次,短路故障147条次。2011年发生的异常故障208条次中,同一条线路发生2次以上故障的有35条,其中同一条线路中发生故障最多的达7次。

在这208次异常中,均造成变电站保护动作,整个线路停止运行进行故障查找,并且多数农网线路供电半径大、分支多,无分段开关和分支开关,无故障定位和隔离设备,因此造成故障查找难、查找时间长,影响用户用电,造成售电损失,影响供电公司的效益及社会声誉。

二、系统方案的选择

随着坚强智能电网建设的推进和发展,随着电子技术、计算机软硬件技术和通信技术的发展,随着智能化的农网自动化关键技术的研究突破和工程应用,农网配电自动化也出现了很多种模式,目前农网配电自动化主要有:配电网故障指示系统、配电网信息系统、无主站馈线自动化系统、基于主站的配电自动化系统和一体化县调配电综合自动化系统五种典型模式。

针对农网线路线路长,分支多的特点,依据国家电网公司《农网自动化及通信系统建设技术指导意见(试行)》,以提高10kV线路供电可靠性为目标,更应注重投入产出,根据负荷密集程度、负荷重要性、经济发达程度、发展趋势、售电收入等,对于不同的地区在不同发展阶段,应科学地选择恰当的模式。做出一种经济实用的农网智能化建设模式。

结合配网自动化的设计思想,使用配电网故障指示系统和无主站馈线自动化系统结合的方式,结合主站系统进行监控。实现一种经济实用的农网配电线路故障定位和隔离系统的应用。

三、系统方案的设计和应用1单辐射网络结构

树形放射状网络结构的线路,如果整条线只有变电站出线有开关,可以看到该网络结构的任一点出线故障都会引起变电站出线开关跳闸,引起整条线路停电,而且故障点需要在整条线上查找,查找故障点困难。

2环网网络结构:

环网供电线路,可以实现线路的双电源切换供电,大大提高了线路供电的可靠性,但是也是一点故障,全线停电,故障点难以查找。

现根据线路的状况,试行分段,环网供电线路根据分段数量和分段点的位置确定联络位置。对于联络开关进行重合闸,实现供电恢复。对主要分支线路加装智能开关设备,减小故障点对整条线路的影响,在分支线路上加装具有通讯功能的故障指示器,便于查找故障点。智能开关设备和故障指示器都具有通讯功能,能够通过APN专网上传给监控后台

四、故障定位和隔离系统原理

根据农网智能化建设中的实际情况,变电站速断时间定值应整定为0.7s-1s来使用时间级差实现保护功能。智能开关设备可以实现故障的隔离和供电恢复,故障指示器可以实现故障点的定位,并把故障上传监控系统,同时实现短信告警。下面描述智能开关的隔离和供电恢复原理。

1单辐射线路时间级差隔离故障原理

单辐射线路时间级差如图一所示,以4、5区间发生故障说明

(1)4.5之间线路发生故障,1DL、5DL同时感受到故障电流,由于5DL时间设置为0.35S、1DL时间定值为05S,所以5DL断路器跳闸,隔离故障区域。

(2)智能开关设备把故障信息发送给主站监控系统,主站监控系统进行告警,并发送短信通知相关人员。

2环网线路时间级保护和联络开关的供电恢复原理

下图二是一手拉手环网。共配置5台柱上智能开关,图中CB1、CB2为变电站出线开关配有的保护装置。S1、S2、S3、S4、S5为柱上智能开关(其中S1、S2、S3、S4、S5为分段开关,S3为联络开关。

下面通过L2段发生永久故障来说明从故障产生到故障隔离以及非故障区域供电恢复的过程。

(1)当L2段发生永故障:S1分断开关保护跳闸;S2两侧失压,开始计时;S3联络开关单侧失压开始计时。

(2)S2两侧失压延时到,S2失压分闸。S3联络开关单侧失压延时到,S3合闸。

(3)S2单侧有压延时合闸,但合在故障上加速跳闸并闭锁合闸。如此完成了L2故障段的隔离和非故障段的供电恢复。

(4)智能开关设备把故障信息发送给主站监控系统,主站监控系统进行告警,和发送短信通知相关人员。

结语

农网主要是长线路,负荷分散,故障率高,影响面大。解决了馈线的故障隔离和非故障区段的供电恢复,提出了并实施了智能分段开关、智能分支开关和故障指示器一同构建农网馈线自动化的系统解决方案,经济、实用;采用廉价的移动网络和小型化的监控平台,实现线路故障状态的监测,故障告警;很经济地实现了电网运行状态的可视和可控,提升了农网的运行管理水平。目前系统已经试点运行,具有广阔的推广前景。

参考文献

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