10kV電網故障判斷技術方案設計
一．概述
在農村配電系統中，以架空配電線路為主，配網網絡結構是環形接線開環運行。農村配電網電力負荷分散，負荷密度小，配電線路較長，還有很長的分支線路。 陜西泰開電氣設備有限公司針對農村配電網的特點，選擇經濟實用的配電網饋線自動化模式十分重要。我國原來的配電網大多采用放射型供電。這種供電方式已不能適應社會經濟發展和滿足用戶供電質量要求，因為一旦在某一點出現線路故障，便會導致整條線路停電，并且由于無法迅速確定故障點而使停電檢修時間過長，大大降低了供電的可靠性。為了提高整個電力系統的可靠性，選擇一種符合我國電力行業的實際情況，既有較高可靠性又有較好經濟性的配電方式．很多地方采用常州市電子研究所研發的CDA901重合器應用于放射型供電方式中．來實現故障隔離，從而可大大提高配網供電的可靠性。
二.饋線故障的定位、隔離及恢復供電模式分析
a.配電網自動化主要包括變電站自動化和饋線自動化。在配電網中由饋線引起的停電時有發生，故障發生后，如何盡快恢復供電是饋線自動化的一項重要內容。實際上，配電自動化最根本的任務也就是在最短的時間內完成對故障的定位、隔離和恢復供電。它們的發展可分為3個階段：
（1）用裝設在線路上的故障指示器，由人員查找故障點，利用柱上開關人工隔離故障區段，恢復正常區段的供電。該方式的停電時間長，恢復供電慢。
（2）利用智能化開關設備（如重合器、分段器等），通過它們之間的相互配合，實現故障的就地自動隔離和恢復供電。該方式的自動化水平較高，無需通信就可實現控制功能，成本較低。缺點是開關設備需要增加合、分動作的次數才能完成故障的隔離和恢復供電。
（3）將開關設備和饋線終端單元（FTU）集成為具有數據采集、傳輸、控制功能的智能型裝置，并與計算機控制中心進行實時通信，由控制中心以遙控方式集中控制。該方式采用先進的計算機技術和通信技術，可一次性完成故障的定位、隔離和恢復供電，避免短路電流對線路和設備的多次沖擊。存在的主要缺點是：要依賴于通信，結構復雜，影響配電系統可靠性的因素較多。
b.配電網饋線自動化的目的是提高供電的可靠性，所以系統的功能固然重要，但其自身的運行可靠性和經濟性則是電力部門最關心的問題。因此，相對而言，以上3種模式中的第二種模式最為符合我國電力行業的實際情況。其主要特點是：
（a）可利用重合器本身切斷故障電流，實現故障就地隔離，縮小停電范圍；
（b）無需通信手段，可利用重合器多次重合以及保護動作時間的相互配合，實現故障的自動定位、隔離和恢復供電；
（c）可直接從電網上獲取電源，不需要外加不間斷電源；
（d）對過電壓、雷電、高頻信號及強磁場的抗干擾能力強，可靠性高；
（e）增加通信設備可很容易升級到上述第3種模式，使配電網自動化分步進行。
三．現簡述兩種故障隔離方式，以供參考：
以CDA901重合器為主構成的配電模式中，又可以分成２種方式：重合器分斷模式、采用CDA901重合器＋GPRS通訊方式。它們各有優缺點，具體分析如下。
（1）重合器分斷模式的配電模式。
特點：無需通信設備，由CDA901重合器對線路進行分段，經重合器的多次重合，實現故障自動隔離，投資少，易于配合。
缺點：隔離故障需要多次重合，增加了對系統的沖擊次數；隔離故障時會波及非故障區段，造成非故障區段的停電；饋線越長，分段越多，逐級延時時間越長，從而使恢復供電所需時間也越長。 系統接線如圖1所示。
下面分別以線路中區段b發生瞬時性故障和永久性故障來說明兩種模式的工作過程：
假設設定T1＜T2，在區段b發生瞬時性故障時。QQ2延時T1后分閘，QO1’～QO2’所設定的延時大于T1不分閘，因此當QQ2重合閘后，QO1～QO2仍不分閘動作，處于合閘狀態。這樣，QQ2就可以在T1（0．5s）內切除瞬時性故障，避免了分段器的逐級延時，大大減少了發生瞬時性故障時的停電時間。
假設在區段b發生永久性故障。QQ2經一次重合后分閘閉鎖，實現了故障隔離。故障發生后，QQ2很容易被發現，并快速維修。如果在這個過程中，c段又發生故障或者QO2＇未完成合閘閉鎖（這種情況出現的概率極小），則QO2＇合閘后檢測到故障又跳閘，在第一次重合閘后實現故障的隔離和供電恢復。所以，無論在哪種情況下，這種配電模式都可以避免線路段的停電。也就是說，在隔離故障區段時不會波及非故障線路，不會造成非故障線路段的無謂停電。發生故障后，在線路上重合器和分段器動作的同時，裝設在變電站內部的故障定位器根據各開關設備的動作時間配合，可迅速地確定出故障區段的準確位置，以便進行檢修。
（2）采用CDA901重合器＋GPRS通訊方式的配電模式。
特點：需配備通信設備，利用重合器本身切斷故障電流，實現饋線故障就地自動隔離，通過調度室的查看能快速定位故障點，避免了因某段故障導致全線路停電的情況，同時減少了出線開關的動作次數。
缺點：投資大，
其連接方式與圖一相同，不同的是每臺 CDA901重合器加上一個GPRS通訊功能，把故障數據上傳以方便判斷定位故障點，這樣更直觀，更快速，并且T1，T2，無須保證T1＜T2的要求
四． CDA901重合器的特點:
1)帶UPS功能
具備UPS功能：交流失電可合分50次以上，保證48小時內正常工作。
2)定時限保護功能
定時限保護方式按照傳統的三段式電流保護方式（速斷、限時速斷、過流）進行，合理配合整定可及時有效的對線路故障進行隔離，減小事故的影響范圍。
3)反時限保護功能
反時限保護是按照固定的熔絲曲線進行保護（曲線按國家標準的熔絲曲線）
4)重合閘功能
可以按照事先整定的次數進行多次（0-3）重合閘功能。
5)手合遇故障功能
手動合閘時，出現故障，控制器立即斷開閉鎖不進行重合閘。
6)防涌流功能
我們在控制器里面增加了防涌流的功能，并且涌流時間可調。
7)操作功能
重合器控制器提供了控制器面板操作功能，遙控器操作分、合閘功能以及遠方控制、遠程主機操作功能。
8)液晶顯示功能
為產品現場的整定、設置、查看提供直觀的各種參數。
9)事件記錄功能
可記錄最近的256條事件 。
10)備用電源自動管理功能
為節約備用電源，在沒有外部電源的情況下5分鐘后自動關閉蓄電池電源，需要使用時可恢復；來電后自動恢復。
五．系統設計依據
為保證系統方案設計的科學合理，本方案設計依據下列規范進行：
《安全防范工程程序與要求》 GA/T75-94
《安全防范系統通用圖形符號》 GA/T74-94
《安全防范工程費用概預算編制辦法》 GA/T70-94
《外殼防護等級》 GB 4208-1993
《運動終端通用技術條件》GB/T13729-1992
《遠動設備和系統》GB/T15153．1-1998
《電磁兼容試驗和測量技術》GB/T17626．4-1998
《交流采樣遠動終端技術條件》DL/T630-1997
《遠動設備及系統》第5部分：傳輸標準DL/T634-1997
《配電網自動化系統遠方終端》DL/T721-2000
《交流高壓自動重合器》JB 7570-94
《包裝儲運圖示標志》GB 191-92
六．方案實施的注意事項：
１)CDA901重合器要求PT供電，并需要三相都配有CT，以計算零序電流．
２)電子控制器是電子元件構成的，運行中隨年限的增加有不同程度的老化，影響正常運行，運行7～8年后，要對電子控制器進行試驗。
３)每2-3年需檢測控制器的蓄電池，以確保蓄電池性能完好．
從上面的分析可以看出，這種配電方式雖然無法一次性完成對故障的定位、隔離和恢復供電，但是它可以快速切除瞬時性故障；在發生永久性故障時，可以同時完成對故障區段兩端的閉鎖，縮短了停電面積，減少了短路電流對線路的沖擊次數。完全依賴于線路中的智能化開關設備就地完成對故障的定位、隔離和恢復供電，簡化了配電系統的結構，也使影響可靠性的因素大大減少；并且這些智能化開關設備都留有通信接口，如有必要，可以方便地加上通信功能，使該配電網饋線自動化達到更高的水平。經工程實踐證明該模式簡單、經濟、可操作性強、是農村配電網饋線自動化的一種實用方案，較適合環形狀縣級農村10 kV配電網。
