摘要：配电自动化系统是智能电网的重要组成，对提高配电系统的供电可靠性起着重要作用，为了更好的处理配电自动化故障，智能检测技术应运而生，并尽可能的降低了人工干预。本文旨在探讨配电自动化系统的故障智能检测的必要性，通过介绍配电自动化系统的基本故障与智能检测通信技术，针对性的提出了基于无线传感器的故障智能检测技术要点，进一步提高故障检测效率。
关键词：配电自动化；故障；检测技术
前言
配电网智能自动化具有诸多优点，如提高管理效率、改善电压质量等，保障10kV及以下电力网络的可靠性，实现电气企业与用户侧的灵活互动，同时精准无误的预测缺陷状态，对出现故障的区域进行报警，及时自主解决电力系统故障，为用户提供更为优质的电力服务。
1.配电自动化系统故障智能检测的必要性
电力系统的可靠性，很大程度上依赖于配电系统故障检测工作的效率，开展自动定位。若故障的自动定位越准确，则对故障的处理就越及时、有效，继而缩短停电时间，确保配电自动化系统的正常运转。目前，配电自动化系统故障频发，停电现象屡禁不止，直接对电力系统的稳定性造成影响，其中包括发生故障、处理故障时导致的停电等。据2018年统计资料表明，所有停电现象的因素中，线路故障导致的停电时间占总停电时间的60%，处理故障导致的停电时间占总停电事件的70~90%。为此，强化在配电自动化故障智能检测技术的应用强度，提高故障维修效率，已势在必行。
目前，城市配电自动化系统正面临着大范围的升级改造，改造后的配电自动化系统其故障率也将会得到一定的控制，逐步提高配电连续性，然而，在广大农村地区，其配电自动化系统并未展开，所以故障频出，缺乏对故障的有效控制。为此，可借助配电自动化系统故障智能检测技术，快速识别、定位故障位置，从而提高故障排查效率，缩短诊断时间，极大的改善配电效率。
2.配电自动化系统故障分析
2.1高阻故障
在配电自动化系统中，受到各种环境因素的影响，配电设备也会发生相应变化，如在外力作用下，尤其在特殊季节，更容易导致配电线路的下垂或断裂，并和建筑物、树木、地面产生直接接触，因建筑物、树木、地面的高阻抗性，从而导致配电线路短路，继而导致配电系统化系统产生严重的事故。因为高阻故障具有较高的突发性，所以传统配电系统并没有针对性的保护方法或故障检测方法，从而导致高阻故障的后果更加严重，严重破坏了配电系统的稳定性与安全性。
2.2短路故障
配电系统的短路故障，主要与电击事故、外部机械力有着直接关系，若受到雷电闪击、鸟类繁殖、人类活动以及牲畜放养，均会导致配电系统发生短路问题。因为短路问题会瞬间加大配电线路电流，从而致使配电系统中线路受到严重的威胁和隐患。
2.3单向接地故障
在配电系统线路故障中，单向接地故障最为常见，更是最难以识别和监测的区域。因电流强度不高，且多发生于线路的单向侧，丧失了传统配电系统分段巡线、分段检查等方法有效性，难以及时发现该类问题，久而久之逐渐积累单向接地故障，不仅影响了配电线路的正常运行，更为配电系统埋下了巨大的安全隐患。
2.4间歇性故障
在配电系统中，间歇性故障也是最常见的一种故障之一，将会对配电系统的电流、电压产生影响，若未能充分重视配电系统间歇性故障，将会对整个配电线路造成运行隐患，甚至会导致配电系统的崩溃。从规律上来说，间歇性故障具有一定的重复性与随机性，若存在间歇性故障，那么将需要投入大量的人力、物力予以维护，除此之外，间歇性故障更具有隐藏性，仅仅通过日常维护、检查，很难发现故障所在，从而埋下故障隐患，为配电系统线路安全造成不利影响。
3.配电自动化系统故障智能检测的通信技术
3.1故障定位系统的典型结构
一般来说，配电线路分支与主干线路上，均会设置故障检测装置，若线路存在短路等故障，则故障检测装置会第一时间以编码信息的形式，发送给数据传输装置，从而对故障判断结果进行预处理。
3.2通信方式
（1）电力线载波通信
20世纪20年代初期，电力线载波通信应运而生，以电力线作为传输媒体，基于载波方式实现数字信号的转化，和电网建设相比而言，其技术的可靠性更高，具有安全保密性、可靠性高等特点，在电力系统中得到了广泛应用。配电自动化系统中，现已广泛运用维护技术、调度通信等技术，但是受限于设备技术、在载波频率使用等限制，对载波通信的范围产生了影响，比如载波频率范围，一般在40KHz到500KHz之间，宽带是4KHz,配电自动化系统故障智能检测需要的载波数量将远远多于57个，所以从配电自动化系统来说，其随机性会对线路阻抗稳定性产生影响。与此同时，若农村和地区配电线路过多，还会进一步削弱配电系统稳定性，为此，中压载波通信技术将会受到很多外在因素的干扰，从而难以广泛应用。
（2）光纤通信
通过光波的形式传输通信信息，主要分为光纤以太网和光纤环网两种。可以说，光纤通信优势在于寿命长、频带宽、稳定性好以及通信容量大。当然光纤通信也有一定的缺陷，如一次性建设困难，若发生故障，则对修复工艺有较高的要求，并且维护费用也较高。
（3）无线GPRS/CDMA通信
在GSM中增加SGSN和GGSN，便可实现GPRS通信，可以说GPRS便是GSM网络的某种演变，充分结合IP技术和移动通信技术，从而构建移动IP网络。GPRS广泛适用于少量数据传输的区域，实现节省费用的目的，并将其通信模块设置于配电设备中。除此之外，GPRS通信模块的周期短、投资少、便于安装等特点，将更有助于顺利实现数据传输的目的。目前配电自动化系统故障智能检测最常用的通信方式便是GPRS/CDMA通信方式，且在农村、县城等区域也逐渐普及适用。
（4）远距离无线数据接力技术
在农村配电自动化系统线路中，无法大面积采用光纤通信，所以其设备通信信号普遍较弱，使用GPRS通信并不能全面覆盖广大农村地区，为此，可通过远距离无线数据接力技术，缩短故障排查时间，确保数据及时传输到主站系统。
对于特殊地区（如高海拔地区、无人区）的信号盲区，可通过无线数据接力装置，对故障指示器工作信息进行接收，并将动作信息发送于其他无线数据接力装置中。正是这样一级一级的接力传输，从而传回故障监测信息。
4.配电自动化系统故障智能检测技术要点
4.1中性点不接地单向接地故障检测
若配电自动化系统处于正常运行状态，那么其三相电压值均处于均衡状态，若配电自动化系统进入空载状态，则其对地泄漏电导则忽略不计，若配电自动化系统进入正常运行状态，那么其过渡电阻将趋近无穷大，若配电自动化系统和金属碰撞，则过渡电阻为0。
配电自动化系统单向接地的特点主要包括：（1）各相电压对称；
（2）若对地电压发生变化，则最高相的次相接地；（3）若非接地线路存在零序电流，则其线路对地电容电流与电流的数值保持一致，且无功功率方向总是指向接地线路的方向。
根据中性点不接地单向接地故障检测方法进行故障检测，其故障点位置具有一定的不准确性，无法精确定位故障点是否处于线路附近还是电源附近，所以采用基于无线传感器的故障智能检测方法，并对其进行优化。
4.2基于无线传感器的故障智能检测
某种意义上来说，无线传感器便是对数据采集最好的方式，同时兼具数据处理、数据传输的作用，而且还可以检测可能存在的故障隐患，各个节点可实现数据的交换，并且在恶劣的环境下仍可正常运行。图1为基于无线传感器的故障智能检测技术示意图：
图1基于无线传感器的故障智能检测示意图
基于无线传感器的故障智能检测，主要依托与消弧线圈参数变化，以此改变零序电流、零序电压以及电抗值，从而判定配电自动化系统的故障位置。换句话来说，消弧线圈参数变化，且零序电压一致，那么其故障节点的信任值越高，代表该区域的故障可能性越低，故障分析结果越精准，根据该特点，便可以对配电自动化系统故障位置进行精准判断。
基于无线传感器的故障智能检测技术中，虚假数据对故障节点的影响较低，且能够满足不同类型的故障位置智能检测，准确率高达97%以上，基本满足配电自动化系统的检测需求，实际效果良好。与此同时，故障智能检测的误差范围在0.12~0.25%之间，代表误差距离为250m以内，不会受到故障距离、故障类型以及过度电阻的影响，具有较高的稳定性，可适用于大范围的配电自动化系统故障检测。
5.总结
综上所述，配电自动化系统故障智能检测技术，可有效解决传统故障检测准确率不高的问题，大大提高配网自动化系统的稳定性，加快故障检测效率，值的广泛应用。
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论文作者:戴文兴
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：故障论文; 自动化系统论文; 智能论文; 线路论文; 系统论文; 通信论文; 载波论文; 《电力设备》2019年第6期论文;