配电线路故障在线监测系统应用及探索报告

1、配电线路故障在线监测系统应用及探索报告1、项目概况1.1项目背景：配网是城市和农村供电的载体，配网的稳定性和安全性，直接关系到各个公司和千家万户的供电安全，具有重要的经济价值和社会意义。在早期电网建设时，更加重视的环节是发电和输电，配电和用电环节往往被轻视。近些年国家为配网投入了大量资金进行城网和农网改造，改造了大量线路、开关和变压器等，从硬件方面对配网进行了升级以提升配网的自动化水平。但是，配网架空线路主要有以下未解决的难题：1.无法及时掌握配网线路的运行状态目前配电架空线路上，运行参数的获取一般是通过变电站内馈线开关和极少数带有智能控制器的柱上开关来进行，而这两种设备的数量远达不到反应线路

2、运行状态的最低数量要求。2.线路故障查找难度大配网架空线路因其线路长，分支多，网络结构复杂，易受外力及自然环境影响等原因，成为最容易发生故障的系统之一。目前情况下，发生故障后需要依靠人工巡线查找故障点，花费在查找故障点上的时间大大超过修复故障所消耗的时间，扩大了停电损失。1.2目的及意义1.2.1项目目的本项目的目的在于建立一套具有以下功能的架空线路故障在线监测系统：1、快速定位线路故障位置；2、实时在线监测线路实际运行的实时数据。1.3.2项目意义：1、方便快捷定位故障点，避免事故扩大；2、实时在线监测线路运行负荷及温度数据，为线路正常运行提供有力保障；3、缩短停电时间，减少售电损失；4、减

3、轻工作人员的劳动强度，节省人力、物力；5、提高供电可靠性、自动化及信息化水平。2.配电线路故障在线监测系统简介2.1系统概述该系统是综合运用无线通信、信息网络及新材料等现代科学发展的新技术而研制出来的一套智能检测设备系统。该系统能快速准确的在线检测接地故障、短路故障、断线、停送电等情况，并将所采集到的特征信息发送到监控中心，系统软件提供数据分析、告警显示、故障统计检索和查询，从而引导工作人员迅速准确找到接地故障点、短路故障，为提高工作效率、减轻工作人员劳动强度，提供了一种强有力的手段，同时故障信息可以通过短信方式发送传输到供电局生产管理部门负责人、线路维护负责人和线路专工的手机上，能有效提高输

4、配电线路故障检测的自动化和现代化水平，及时为线路安全性能提供科学有效的依据，为电力的输送及减人增效提供条件。2.2系统构成配电线路故障在线监测系统由配电远方单元和监控中心构成，可采用SMS、GPRS、光纤、微波等多种通信方式。配电远方单元由故障指示器和通信主机组成。监控中心由路由器、通信交换机、服务器和客户端等多种设备组成，并且可以支持与其它运行管理系统的连接。 图 21系统结构示意图2.3系统功能配电线路故障在线监测系统可安装在架空的配电线路及电缆线路上（适用电压等级：6-35KV），用于在线监测电力线路运行及故障情况，是一套具有远程传输能力的可分布监控、集中管理、即时通知型的智能化故障管理

5、系统。通过分布挂装在各电力线路需要监测的位置上的故障指示器，实时监测线路运行情况，在电力线路出现短路故障、接地故障、过流、停送电等情况下，将采集的特征数据传送到系统主站。系统主站结合线路拓扑结构对这些信息进行分析，确定出精确的故障位置。2.3.1故障监测1、系统故障定位 主干线路故障F1L3和L4之间的主干线上发生故障 L1、L2、L3均会感测到故障电流、电压等L1、L2、L3均会发送故障信息给主站 主站应用软件结合线路拓扑结构和故障指示器的位置信息判断出故障点位于L3和L4之间，并以图形和声音的方式进行报警。终端自检故障指示器每天定时发送自检信息至通信主机，通信主机业会每天定时发送自检信息到

6、监控中心。自检信息包括自检信息特征码、通信主机的组号、未收到自检信息的故障指示器编号等。如果监控中心在24小时内未收到通信主机的自检信息或者受到的信息中含有异常故障指示器编号，则会发出远端设备故障的提示。2.3.2信息查询提供多种条件组合查询，包括终端类型、线路名称、起止日期、报警类型等条件。可根据各种字段，按升序或者降序自定义显示查询结果。提供查询结果的文件导出和打印功能。2.3.3数据统计提供历史数据的分类统计和分时统计功能。既可分析比较某条线路在某时间段的所发生的各类不同故障情况，也可分析比较各类故障在某条线路的不同时间段的发生情况。2.3.4扩展功能作为IDMS的一个子系统，FDS还可

7、以与其它子系统（如馈线自动化系统，配网可视化SCADA系统）综合运用，能够使线路故障的判断更加准确、使故障的查找和排除更加迅速。3.系统的应用3.1故障监测系统在城市电网中的应用随着目前城市建设的深入，网架建设、一次设备改造、及光纤通信网络建设也加快了进程，重点城市和部分城市核心区域已具备了建立配电自动化系统的条件。对于传统意义上的配电自动化系统而言，尽管馈线自动化终端FTU能够实现故障的自动定位和隔离,但并非现场运行的大量配网设备均可接入光纤通道或者预留有自动化设备接入点，而且大量的设备更换和专用通讯通道的架设造成巨额的资金投入，一次设备改造也比较困难，工程费用也非常高，对如何提高故障(特别

8、是接地故障)检测的准确性、安全转供和经济运行等关注的不是很充分。另外过分要求通讯和故障的隔离速度，其经济效益并不明显，同时大量的线路和电力设备异动频繁，专用的通讯光缆维护难于跟上，造成后期的运行维护和使用也会存在困难。而配电线路故障监测系统相对于传统的配电自动化系统而言，投资小、见效快、对通信系统要求较低，也可准确快速的进行故障定位，并且可以和馈线自动化配合使用：一方面，对于已经建成的配电自动化系统，可以在已有的分段基础上进一步缩小故障定位区段，加快故障查找速度，减少停电时间。另一方面，对于新建的或者还未建立馈线自动化的城网线路，可以先行或者同时将故障监测系统和馈线自动化系统综合考虑。对于架空

9、线路，可以考虑在分支上或者城郊线路上多布置故障监测终端，在干线或者重要线路上重点进行馈线自动化建设，再增配故障监测终端进行补点缩小故障查找区段；对于电缆线路，可以在环网柜、分支箱安装电缆性故障监测终端，实现的二遥功能。采用这种方式既可以节省投资，又可以减轻系统运行的复杂程度和建设改造的工程难度。3.2故障监测系统在农村电网中的应用目前，虽然配电自动化技术及产品日趋成熟，在中心城市及一般城市的核心区域，已开始进行配电自动化建设，但就农网的现状而言，短期内大面积建设传统意义上的配网自动化并不现实，其主要原因在于：农网的供电点多、面广、分散、环境恶劣、设备和线路陈旧老化，为实现配电自动化需要投入天量

10、的资金和人力进行全面的设备及线路改造，投入和产出根本无法平衡。一次设备自动化改造和配电自动化终端设备购置价格较高，如果全面建设，则投资不够，监控点少，无法达到较好的运行效果，增加了失败的风险，反之，选择几条线路建设，则失去了推广意义。配电自动化系统对于通信的带宽及安全性、实时性要求较高，因此目前主要以光纤通信为主。而对于农网而言，如果要全面进行光线网络建设，无论从资金需求量还是建设维护难度上，均无法承受。总之，从实用性和经济性考虑，相对于改造网络结构、增加电力设备、加强巡检强度等手段而言，配电线路故障在线监测系统作为一种成本低、见效快、稳定性高、组网灵活的简易型配电自动化系统，更适合于在农村配

11、网进行全面建设，从而有效的提高农网的供电可靠性。3.3实际应用我工区2011年3月先后在南齐线、牛北线、牛巴线、恰博线、恰九线、恰乡五条线路上，安装运行北京水木源华电气有限公司生产的46组故障指示终端以及一套系统主站。自投入运行至今一直运行良好，今年据不完全统计接地报警有10次，正确率90%，节省了大量的巡线时间，将停电时间最小化，减少了社会影响，有效地提高了供电可靠性。以牛北线为例，本线路共安装7组故障远方终端，以下为故障远方终端布点示意图（标注A/B/C的位置）：在2012年5月16日，在牛北线5分支线路出现接地故障，故障在线监测系统监测到有接地故障，随即将故障信息发送至巡检人员的手机上，

12、依靠此信息我巡检人员只花不到1小时就找到了故障点。在未安装该系统前一般需要34小时才能找到故障点，在安装该系统后比之少花3小时，减少了大量的时间、人力等成本。3.4故障信息统计分析2012年1至6月线路在线监测系统故障信息数据分析统计：故障类型继电保护（动作次数）监测系统（正确报警次数）准确率短路故障22100%单相接地8787.5%总计10990%4.效益分析配电网络直接供电给用户，拥有极大数量的电力设备。据国内外统计资料表明，配电网络约占整个供电系统投资的60%及运行成本的20%，其可靠性和质量直接关系到国民经济和居民生活。4.1.1、增加售电量，减少停电运行损失1、直接效益：该项目实施线

13、路已查出故障9次，照此估算，平均每次减少查找故障时间约4个小时，平均负荷为2500kVA.将累计增加售电量90000kWh，平均电价按0.51元/ kWh计算，增加售电金额45900元。2、间接效益：该项目实施后，对运行中配电线路的故障点能进行有效地检测，不需人工拉路查线，能对配电线路故障点进行准确判断，可以大量减少人力、物力、汽车台班费用，减少以往要求的带电检测、传统方法带来的繁琐操作及老的工作程序带来的不安全因素，达到增产、增效、安全的效益。提高供电可靠性。4.1.2提高工作效率以前线路出现故障后需要派出4-6个巡线工人查找故障，需要3-6小时的巡线时间，故障停电时间6-8小时，出车2-3

14、台班。采用“配网智能化接地故障排查”线路运行在线监测系统，实现电力线路故障数据的实时、可靠传输，出现故障在2分钟内主站软件页面显示具体故障点，并在管理人员的手机上显示具体故障点，故障只需2分钟就可明确故障位置。大大提高了电力线路安全运行水平，有力地保障了电力线路运行的可靠性，提高了工作效率，使配电线路管理水平迈上一个新台阶4.1.3 降低运营成本 通过故障在线检测系统项目的实施，有了可靠的通信手段，实现了电力线路故障数据的实时、可靠传输，故障点巡视时间缩短为2小时以内，故障停电时间降低到1-2小时，巡视工人减少到2-3人。大大提高了信息化水平，实现了减人增效的目的，降低了运营成本。 4.2项目

15、社会效益分析： 国网公司提出建设“一强三优“现代公司，确保电网的安全稳定运行与供可靠性。供电企业是电力系统中直接面向电力用户的部分，担负着为工农业生产和人民生活提供优质可靠电能的任务。依靠科技进步，提高供电可靠性。该项目能准确判断出故障线路段，将故障设备隔离后，加快事故抢修速度，能转供出去的负荷应立即实施转供，尽量减少对用户的停电时间。增加了线路运行的可靠性，降低了运营成本。同时，也能更好地树立供电企业的良好形象，增加售电量，进一步提升供电企业的经济效益和社会形象。5.前景展望5.1行业前景中国由于幅员辽阔，经济的发展不均衡，同样电网发展水平和自动化程度也存在较大的地域性和区域性差异。传统的配

16、网自动化模式，由于基础条件要求高、资金需求量大，很难满足全面建设的需要。基于各区域各级供电企业的实际情况，性价比更高、更易建设的新型自动化系统-配网故障检测系统，可以弥补配网自动化系统建设的不足甚至可在局部取而代之，因此更加符合我国城市电网的现况及未来技术发展方向，也是实施农村配网自动化系统的正确思路。4.2故障在线监测系统在应用前景塔城市10KV配电网共1500多公里，目前安装故障远方终端的线路只有200多公里，所占比例不到20%，自2008年以来塔城市供电可靠率概况如下表所示。塔城市供电可靠率概况年份城市配电网供电可靠率（RS1）市中心区供电可靠率RS-3(%)200899.439699.

17、4396200920102011由上表可以看出由于故障在线监测系统的使用以及旧网改造在2011年指标有明显的上升。例子A：我市2008年数据：在2008年城网供电可靠率RS-1为99.4396%，市中心区供电可靠率RS-3为99.4396%。因故障停电时占80%，城网平均停电时间为49.09小时，而采用故障在线监测系统可使得平均单次故障停电时间可以缩短为城网2小时以内，从而城市供电可靠率可大幅提高至：（100-（100-99.4396）*(20%+80%*(2小时/49.06小时)/100=99.86%，市中心区故障停电时间更短，可靠率更高。按我市城市配电网“十二五”规划要求，到2015年城市

18、配电网供电可靠率（RS1）不低于99.9%，市中心区不低于99.95%。若故障在线监测系统能遍布全市所有配网线路，供电可靠率指标有望提前完成。1.1. 项目投资回报率高故障监测系统既不需要进行复杂的一次设备改造，也无需建立价格昂贵的光纤通信网络，仅采用移动公网GSM/GPRS即可，每个监测点每年只需付出一两百元的通信服务费。采用故障监测系统后，一方面由于极大程度的缩短了因故障停电时间，从而有效减少售电损失；另一方面由于减少了人工巡查时间和难度，从而有效地提高了故障检修效率，降低了运行维护成本。这里仍然以例子A进行说明：2008年塔城全年实际累计售电量为2.9亿kWh，供电可靠率约为99. 4396%，若安装故障监测系统可使得供电可靠率提高到99. 86%以上，则将累计增加年售电量78.61万kWh。按平均销售电价0.5499元/kWh和平均入网电价0.335元/kWh计算，则将增加年售电利润30.25万元/年。而2008年我市10KV配电线路总长度1397千米，以目前已安装的每5公里安装1组终端设备计算，其设备投资大约为200万元。那么仅7年内所增加的售电收入就将超过故障监测系统的全部设备投资，如果算上节省的车辆折旧费、车辆维护费、燃油费、施工费、加班费等等，项目的投资回报率则更加可观。1.2. 社会效益分析1.2.1. 减少用户的停电损失，提高用