浅谈低压线路故障查找与线路保护系统的应用
浅谈低压线路故障查找与线路保护系统的应用
国家电网安徽宿松供电公司 丁正胜
摘要:为提高农村低压线路的故障查找水平,在其10KV配网智能架空线路故障查找系统的基础上,共同探讨研发成功低压线路故障查找及线路保护系统,实现了两种状态的故障报警与线路保护。
关键词:低压线路;故障查找;线路保护系统
引言
在三相四线制低压供电系统中,零线断线是一种常见故障,而配电负荷大部分为单相负荷,因用户电器的启停具有很大的不确定性,所以难以做到三相负荷完全平衡,同时在负荷较重的情况下,供电距离较远的供电区域还易出现末端低电压现象,这些都是低压线路的异常情况。
虽然供电企业对用户电器烧毁一般都投了保险,但是保险规定烧毁电器只能修理不能更换,用户反应强烈,若处理不当,供电企业将面临责任界定、销售电量、经济赔偿、社会形象等损失,企业和客户关系紧张,社会不稳定因素增加,更重要的影响了供电企业的优质服务水平,严重损害了供电企业的良好形象。
1电力服务质量问题
在低压380V三相四线制农村电网系统中,故障查找是一个令人头疼的问题。目前,当农村低压电网存在用电事故而导致被动停电现象时,往往供电所的人员足不知道停电的存在,而是等客户打投诉电话时,才知道那个台区的低压线路停电了。
当前农村以留守在家的老人与小孩为主,他们使用电器的知识与技能不足,也不能正确地表述供电故障。往往存在的情况是老人和小孩向在外打工的年轻人抱怨,年轻人就会直接拨打95598投诉,将问题说得很重。由此,就会导致某些农村供电所的投诉率急剧提高。同时,在国网公司现有的评价体系中,投诉率高必然意味着服务质量差。服务质量差就会影响到供电所的服务评价体系,进而影响到供电所人员的收入。
如何提高农村电网的低压台区供电的可靠性,变被动查找为主动查找,降低客户的投诉率,也是摆在农村供电所的一个难题。
2农村用电质量问题
在低压三相四线制的配电系统中,如果三相负荷平衡,零线中的电流应该很小,这是所有业内人士的共识。但是,越来越多的现象正在颠覆这个传统观念。
例如,某建筑物四周的广告灯箱,采用电子镇流器的荧光灯照明。三相线路的负荷均衡,每相电流大约为90A,但是零线电流达到160A。
实际上,零线电流过大的现象现在越来越普遍。为什么三相电的负荷平衡,零线上却还是会出现电流,并且电流达到相线电流的150%以上呢?这是由于整流电路导致的。
图1右图所示是一个典型的单相整流电路,这种电路从电网吸取的电流为脉冲状,如图1的左图所示。
当相线的电流波形为正弦波时,如果它们相差120,并且幅度相同,在零线上矢量叠加的结果是总和为零,这是大家所熟悉的。
但是如果相线上的电流是脉冲状的、并且相差120。,则他们在中线上叠加的结果如图2所示。从图3可知,零线上的脉冲电流是相互错开的,无法抵消。数一下零线上的脉冲电流个数,在一个周期内有三个,因此零线上的电流是备相线电流的总和。按照电流有效值的算法,零线上的电流是相线电流数量的1.7倍。
如果整流电路的电流的脉宽大于600,就会在中线上发生重叠现象,这时中线上的一部分电流发生抵消,实际的零线电流会小于相线电流的1.7倍。
同时,随着农村人民生活水平的提高,农村也购买了大量的家用电器,其中也有大量使用整流电路的现象。上面分析的由于零线过流问题而导致的断零现象,也时有发生。每年国网公司都会有大量烧坏、烧毁家用电器的现象,并且随着为治理雾霾现象,而在农村地区引入煤改电的取暖方式后,这种现象将会越来越严重。
这种现象农村存在,而城市则很少存在。究其原因,是因为城市是三相五线制,而农村电网则是三相四线制公用变压器供电方式。当三相四线制的零线因事故而断开,同时其余三相贫荷不平衡时,将引起低压的各相电压畸变,从而导致某相的负载电压升高而造成该相部分电气设备烧毁,而这部分用电设备退出运行后,该相负荷更轻、相电压更高,如此形成恶性循环,直至该相负荷全部烧毁或退出运行。同时,零线断路点后侧电气设备外壳漏电时,相当于带相电压,一旦人体接触这些电气设备外壳,就会造成触电伤亡(见图3)。
为杜绝此类事故发生,同时提高农村低压线路的故障查找水平,我公司在其10KV配网智能架空线路故障查找系统的基础上,共同探讨研发成功低压线路故障查找及线路保护系统。它实现了两种状态的故障报警与线路保护。
该系统将农村380v低压电网分成有多个分支的网状系统,当某个分支失电时,装置将发生报文到后台主站系统,通知低压台区那一台低压分支停电了,这时供电所的人员就会主动上门进行维修,变被动停屯维护为主动停电维护,从而降低客户的投诉率。
在检测到三相四线制供电系统零线断线后,在零线断线点后侧自动投入临时工作接地点,使三相电压达到基本平衡,用户电压在用电设备额定范围内,保证设备的正常运行和防止事故的进一步发展,另一方面,在检测到断零故障后及时动作,可使变压器卞面综合配电箱跳闸,避免烧毁电器。同时,将故障信息发生到后台的故障查找系统,通知相关人员上门进行维修。当供电所人员完成维修后,系统自动恢复原来的零线供应。
提供农电低压线路末端电压值的实时监控与三项不平衡的告警。出厂设置是可设定三项不平衡值的,当不平衡时可以报警,供电所人员可以根据此信息进行动态平衡线路负荷。
提供农电低压线路末端电压值的实时监控,可以监测末端电压的低电压状况,为线路的低电压治理提供依据。
3系统结构
系统由前端的智能故障指示线路保护装置、物联网云端系统以及相关的手机APP组成。
用户主要依靠安装在手机上的app软件获得相关的设备信息,并对整个断零保护系统进行参数的设置和更改。如下页图(图4)所示。
3.1故障采集功能
实时监听智能故障诊断装置的上报报文,对接收到的故障报文进行解析,获取故障数据。
3.2实时故障点分析功能
线路发生失电故障、线路发生断零故障等几十种分析提示信息,极大地降低了电网维护管理人员的工作量和劳动强度。
3.3故障定位功能
基于低压台区电网拓扑关系,综合各智能故障诊断装置的故障数据和台区出线开关、漏报开关的状态信息,实现故障点的智能定位。
3.4故障历史信息分析功能
针对故障历史记录进行各种分析,比如按线路、供电区、行业等进行统计。
3.5设备管理功能
实现智能故障诊断装置的管理,包括设备台帐、安装地点、手机号码等内容的录入、查询、浏览等功能。
3.6短信通知用电用户功能
主站可以通过用电信息系统,获知该低压线路具体使用客户的目录,将故障停电信息发送到该客户的手机之中,从而降低客户的投诉率。
4工作原理
应用低压线路故障查找及断零保护系统,需要在低压线路上安装低压故障指示与断零保护装置
4.1失电判据
DLB-I装置直接检测相电压,当相电压低或无相电压时,可判断该线路的项电压失电。(见图6)
4.2断零保护判据
DLB-I装置利用零线断线故障时,由于三相负载不平衡导致的各相电压不平衡形成保护判据,在准确判别故障后,自动投入临时工作接地线,临时工作接地并使三相电压基本保持平衡,以此保证用户设备正常工作。(见图6)
同时,将故障信息传送至供电公司的故障查找物联网云端上,故障查找系统物联网云端综合判断,将故障信息发生到相关检修人员的手机上,提醒检修人员查找故障点(见图6),以尽早排除故障,保证用户的安全性和提高供电可靠性,同时它也可以将故障引起的停电信息发送到该条线路的用户手中,提高客户的满意度。
5安装位置
本装置安装在农村低压线路分支线路中合适的一根杆上,前面任何位置断零线、失电时都能起到告警保护作用。
6系统应用
运维人员用自己的手机号登录,可以实时得到自己所属配电线路的运行情况,当故障发生时,会知道线路发生了那些故障(接地、短路),那些故障在那些项线上发生。当没有故障时,也会收到一些瞬间信号,从而提示客户进行适当的运行与维护。
在低压线路这一侧,也能够实时得到线路的三项末端电压等实时数据。用户可以根据线路数值,配合换项开关等设备调整线路的负荷状况,从而达到负载均衡和三相不平衡治理的目的。同时,当发生低电压现象时,也可通知供电公司进行线路调整。
责任编辑:继电保护
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