對(duì)配電網(wǎng)單相接地故障的技術(shù)研究

崔德民 劉 建 李曉博

(山東電力集團(tuán)公司德州供電公司 253000)

1 中壓電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析

6～35kV中壓電網(wǎng)絕大部分為小電流接地系統(tǒng)，也有少部分為大電流接地系統(tǒng)。在小電流接地系統(tǒng)中，一部分采用中性點(diǎn)絕緣接地方式，另一部分采用消弧線圈接地方式，在消弧線圈接地的電網(wǎng)里，有固定調(diào)匝式消弧線圈、自動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈、并聯(lián)中電阻的調(diào)匝消弧線圈、相控消弧線圈等，有以架空線為主的電網(wǎng)（在這種電網(wǎng)中接地電弧以開放式電弧為主），有以電纜為主的電網(wǎng)（在這種電網(wǎng)中接地電弧以封閉式電弧為主），中壓電網(wǎng)有三個(gè)電壓等級(jí)，電力用戶的負(fù)荷情況極為復(fù)雜，單相接地故障一直是影響供電可靠性的主要因素。

小電流接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，檢測(cè)出故障線路一直以來都是困擾廣大電力工作者的難題。目前所常用的單相接地故障選線判據(jù)主要分為暫態(tài)信號(hào)法、穩(wěn)態(tài)信號(hào)法和外加注入信號(hào)法等幾大種類，無論何種判據(jù)都會(huì)存在一定的局限性，都會(huì)出現(xiàn)在某些特定情況下出現(xiàn)錯(cuò)選、漏選的問題。而且單相接地故障的電流十分微弱，難以精確測(cè)量，再加上受到現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾以及工頻負(fù)荷電流的干擾，嚴(yán)重降低了檢測(cè)出的故障成分信噪比。從我國(guó)目前對(duì)配電網(wǎng)單相接地故障的研究來看，依然沒有很好的模擬接地點(diǎn)的方法，也沒有能全面反映接地現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。因此在接下來的研究中，需要對(duì)接地過程進(jìn)行大量的錄波，研究接地現(xiàn)象，通過建立接地點(diǎn)模型的方式來解決配電網(wǎng)單相接地故障的選線問題。

2 基于多判據(jù)綜合比較的單相接地選線技術(shù)

傳統(tǒng)的單相接地故障選線方法對(duì)于選線輸出沒有附加約束條件，通常給出一個(gè)線路故障的符號(hào)就可以進(jìn)行選擇，這樣一來就會(huì)存在很多弊端。而基于多判據(jù)綜合比較的單相接地選線裝置則可以完整捕獲故障發(fā)生前后所有零序信號(hào)的錄波數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)即可對(duì)接地故障進(jìn)行在線診斷及分析，因此能夠有效地提高故障處理的效率。以下就對(duì)基于多判據(jù)綜合比較的單相接地選線技術(shù)進(jìn)行深入分析：

2.1 技術(shù)方法

基于多判據(jù)綜合比較的單相接地選線技術(shù)是對(duì)所有零序信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，而且能夠有效保存各信號(hào)最近1500周期的采樣數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，如果發(fā)現(xiàn)樣品中存在有暫態(tài)現(xiàn)象，系統(tǒng)可以立刻將該暫態(tài)過程的前后波形截取下來，然后進(jìn)行在線分析，并且將分析結(jié)果和過程保存在硬盤當(dāng)中。

分析各零序信號(hào)，根據(jù)一致性原則判斷單相接地故障的類型屬于PT或者CT故障。對(duì)信號(hào)發(fā)展過程進(jìn)行搜索，將故障過程分解成為多個(gè)由單一電網(wǎng)參數(shù)突變導(dǎo)致的子過程。然后再對(duì)每個(gè)子過程進(jìn)行頻域分析，判斷單相接地故障的類型，并且對(duì)整個(gè)故障過程進(jìn)行全時(shí)域、全頻域的搜索得到強(qiáng)特征區(qū)域，然后在該強(qiáng)特征區(qū)域內(nèi)利用包括暫態(tài)信號(hào)法、穩(wěn)態(tài)信號(hào)法在內(nèi)的單相接地選線多重判據(jù)，實(shí)現(xiàn)選線。對(duì)比本系統(tǒng)的故障診斷以及單相接地故障選線的結(jié)果和實(shí)際情況是否相符，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)根據(jù)錄波數(shù)據(jù)查找原因并修正算法。對(duì)每一次的故障都需要分析其本質(zhì)原因，然后對(duì)全部記錄下來的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

基于多重判據(jù)綜合比較的單相接地故障自動(dòng)選線技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是對(duì)暫態(tài)信號(hào)模極大值和小波變換技術(shù)的單相接地故障自動(dòng)選線原理的研究以及多重判據(jù)綜合比較的單相接地故障自動(dòng)選線技術(shù)的研究，包括隸屬度函數(shù)的定義、不同判據(jù)權(quán)重的確定、模糊邏輯的制定等。

2.2 技術(shù)路線

基于多重判據(jù)綜合比較的單相接地故障自動(dòng)選線的技術(shù)路線包括市場(chǎng)調(diào)查、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、加工生產(chǎn)、組裝調(diào)試、性能測(cè)試、工業(yè)性試驗(yàn)、分析報(bào)告以及驗(yàn)收。在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)基于多重判據(jù)綜合比較的單相接地故障自動(dòng)選線技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)使用情況進(jìn)一步完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

選擇優(yōu)質(zhì)且具有較高可靠性能的元器件進(jìn)行樣機(jī)試制，并且模擬現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)單相接地故障自動(dòng)選線裝置的綜合使用情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)安裝單相接地故障自動(dòng)選線裝置，調(diào)試運(yùn)行在實(shí)現(xiàn)完整、無遺漏、高采樣率零序故障錄波的同時(shí)，確保單相接地故障自動(dòng)選線裝置能夠正確選線。如果在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)問題，需要及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和樣機(jī)。

隨著單相接地?cái)?shù)據(jù)的積累，對(duì)接地故障的研究也更加深入，升級(jí)接地故障錄波與診斷裝置軟件及硬件，并且完善其功能，進(jìn)一步提升單相接地故障自動(dòng)選線裝置的性能。收集和分析接地?cái)?shù)據(jù)，配合有針對(duì)性的高壓模擬試驗(yàn)，深入研究接地現(xiàn)象，建立接地點(diǎn)數(shù)學(xué)模型，考察使用中的接地選線裝置存在的問題,用實(shí)際數(shù)據(jù)分析小電流接地方式的特點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)的分析、整理、仿真并進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，收集資料，補(bǔ)充并制定編制相關(guān)技術(shù)文件。

總之，中壓配電網(wǎng)肩負(fù)著給用戶配電的責(zé)任，單相接地是影響配網(wǎng)供電安全的首要因素，80%的故障是由單相接地引起的，開展中壓電網(wǎng)接地故障綜合研究與治理項(xiàng)目，對(duì)于提高供電可靠性意義重大，為電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障，從而為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電源，其社會(huì)效益是不可估量。而且通過本文的研究，能夠?yàn)榻窈笈潆娋W(wǎng)的故障定位的深入研究及后期產(chǎn)品的聯(lián)合開發(fā)提供技術(shù)基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)手段。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于多判據(jù)綜合比較的接地故障自動(dòng)選線裝置能準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)事故隱患，防患于未然，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。該項(xiàng)技術(shù)主要包括暫態(tài)信號(hào)法和穩(wěn)態(tài)信號(hào)法在內(nèi)的多重單相接地選線判據(jù)，利用不同判據(jù)的特點(diǎn)和相互之間的互補(bǔ)作用，提高單相接地選線的準(zhǔn)確率，以及通過對(duì)不同判據(jù)進(jìn)行隸屬度函數(shù)定義，在不同的接地故障條件下為每種判據(jù)賦予不同的權(quán)重值，使最終得到的選線結(jié)果為多判據(jù)綜合比較的結(jié)果和疑似接地線路，從而進(jìn)一步提高接地選線的準(zhǔn)確率，這種基于多判據(jù)綜合比較的配電網(wǎng)單相接地故障自動(dòng)選線技術(shù)是選線方式革新發(fā)展的方向。

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