基于配網(wǎng)自動(dòng)化的單相接地故障識(shí)別方法分析

譚健章

摘 要：配網(wǎng)自動(dòng)化的單相接地故障是一種常見(jiàn)故障，需要掌握科學(xué)的識(shí)別方法，文章以綜合負(fù)序電流突變量入手來(lái)科學(xué)地進(jìn)行故障診斷與分析，通過(guò)縱向識(shí)別法來(lái)有效識(shí)別故障。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化；單相接地故障；不良影響；識(shí)別方法

對(duì)于單相接地故障來(lái)說(shuō)，要從選線以及定位兩大方面入手，二者之間存在密不可分的關(guān)系，必須明確饋線自動(dòng)化系統(tǒng)中，單相接地故障的查找，對(duì)此應(yīng)該重點(diǎn)從以下兩點(diǎn)入手：深入利用配網(wǎng)自動(dòng)化平臺(tái)，要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的逐期、逐批次建設(shè)，確保其能夠適合各類配網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

1 單相接地故障的不良影響

配網(wǎng)單相接地故障會(huì)帶來(lái)一系列的不良影響，會(huì)對(duì)整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)造成極大的損害，具體體現(xiàn)在可能導(dǎo)致電力設(shè)備受損，單相接地故障發(fā)生后，配網(wǎng)電壓會(huì)迅速上升，大于規(guī)定的額定電壓，這將威脅到電氣設(shè)備的工作與安全運(yùn)轉(zhuǎn)，從而引發(fā)電力設(shè)備的相關(guān)故障問(wèn)題，進(jìn)而間接地威脅到廣大客戶持續(xù)、穩(wěn)定用電。

配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)大范圍接地故障后，可能導(dǎo)致大范圍斷電現(xiàn)象，這無(wú)疑將對(duì)廣大客戶帶來(lái)不良影響，而且一些大型用電客戶如果不能持續(xù)享受到供電服務(wù)，其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)會(huì)大受影響，當(dāng)前隨著配網(wǎng)的持續(xù)升級(jí)改造，然而，配網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中依然存在多種問(wèn)題，需要采取特定的方式和方法去改革改造，減少故障發(fā)生，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

2 單相接地故障的縱向判別

對(duì)于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其單相接地故障可以采用縱向識(shí)別法進(jìn)行判斷，其構(gòu)造如圖1所示。

此系統(tǒng)主要涵蓋以下方面的功能：配電SCADA與PAS，同時(shí)，也涵蓋以下功能，例如：預(yù)測(cè)負(fù)荷、短路，故障隔離等。對(duì)于單相接地故障，具體的識(shí)別過(guò)程：（1）零序電壓非正常開(kāi)啟。出現(xiàn)故障后，會(huì)使得母線零序電壓迅速升高，超出規(guī)定數(shù)值，此時(shí)開(kāi)啟饋線的FTU，來(lái)對(duì)應(yīng)算出故障值。（2）縱向故障的判斷。饋線中兩個(gè)緊挨著的FTU之間能傳輸信息，對(duì)比故障值，將FTU相互連接則會(huì)有特大的負(fù)序電流突變值，通過(guò)這種方式來(lái)定位故障位置，信息會(huì)傳輸至子站。（3）故障判斷。子站具有一定的故障辨別功能，通過(guò)反復(fù)地信息播報(bào)能夠算出故障特點(diǎn)，最終得出可靠的判斷，同時(shí)朝主站發(fā)出警示信號(hào)。（4）主站能夠有效判斷出接地故障與位置，在憑借圖形、聲音等發(fā)出警示信號(hào)，維修人員將及時(shí)作出處理。饋線各個(gè)區(qū)位的FTU都能進(jìn)行信息采集，判斷接地所在位置，同橫向識(shí)別相似，縱向識(shí)別更為靈敏、高效，而且信號(hào)信息只在臨近的FTU間傳輸，這樣能夠更為簡(jiǎn)單、可靠。

3 單相接地故障的識(shí)別與仿真

圖2是一個(gè)最為典型的配網(wǎng)圖，來(lái)自于自動(dòng)化系統(tǒng)，其內(nèi)部饋線都來(lái)源于相同的10kV母線。

改圖選擇了EMTP，線路1屬于架空線路，長(zhǎng)度達(dá)到15km，線路2是電纜線路，長(zhǎng)度達(dá)到10km，其電容達(dá)到架空線路十倍以上，線路3是架空線路，長(zhǎng)度為10km，線路4是等值線路，長(zhǎng)度達(dá)到60km，該配網(wǎng)系統(tǒng)屬于A相接地，故障出現(xiàn)的具體時(shí)間為：仿真計(jì)算之后100毫秒。

3.1 故障的縱向識(shí)別

當(dāng)A相路出現(xiàn)故障時(shí)，也就是L1J節(jié)點(diǎn)，則不同饋線對(duì)應(yīng)的電流也有自身特征，饋線的初始端進(jìn)行測(cè)量，會(huì)得出非常明顯的負(fù)序電流，其他未發(fā)生故障的線路負(fù)序電流則沒(méi)有任何顯著變化。這就意味著這種故障識(shí)別方法有著較好的效果。所謂的縱向識(shí)別通常依賴于相同饋線中的FTU故障特征來(lái)實(shí)施故障識(shí)別，由于L1E處安裝了聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，不納入考慮范圍，縱向識(shí)別通常只針對(duì)于L1B與L1J二者間的故障特點(diǎn)，以此來(lái)分析判斷特定的區(qū)域內(nèi)有無(wú)故障出現(xiàn)。

3.2 算法與數(shù)據(jù)處理

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，A/B/C各相處于非平衡狀態(tài)，常規(guī)工作狀態(tài)下，系統(tǒng)將出現(xiàn)大量的負(fù)序電流，同時(shí)，F(xiàn)TU在測(cè)算過(guò)程中也出現(xiàn)了A/B/C不平衡的問(wèn)題，常規(guī)工作狀態(tài)與故障狀態(tài)下，負(fù)序電流值降發(fā)生明顯變化，配設(shè)于現(xiàn)場(chǎng)的FTU設(shè)備難免將遭到特定噪音的擾動(dòng)，這樣就必須高效地處理負(fù)序電流信息，從而支持故障被高效定位與查明。

系統(tǒng)仿真過(guò)程中，因?yàn)锽相CT誤差大概達(dá)到+3%，同樣，C相則達(dá)到-3%。饋線1中的A相出現(xiàn)了故障問(wèn)題，其中的過(guò)渡性電阻達(dá)到100歐姆，系統(tǒng)模擬仿真以后的100毫秒出現(xiàn)了故障。選擇綜合負(fù)序矢量計(jì)算法，能夠提升故障計(jì)算的精度與準(zhǔn)確度，其計(jì)算原理大致為：將A/B/C相當(dāng)做基礎(chǔ)相，對(duì)應(yīng)設(shè)矢量分別為：ga，gbgc，對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列：ga[k]，gb[k]gc[k]，其中k的值可以?。?-N，

gw[k]=ga2[k]+gb2[k-12]+gc2[k+12]

依照以上計(jì)算方法，可以將負(fù)序電流突變量充當(dāng)一個(gè)故障分量，通過(guò)縱向識(shí)別法，能夠得出上述故障判斷過(guò)程的相關(guān)數(shù)據(jù)，具體如表1：

判據(jù)的具體運(yùn)用過(guò)程中，綜合負(fù)序電流突變量的數(shù)值是3A，如果偏離這一數(shù)值，開(kāi)啟通訊判斷邏輯，縱向識(shí)別過(guò)程中，兩個(gè)臨近的FTU可以對(duì)比它們的負(fù)序電流突變量，二者之間必然存在一定的差值，當(dāng)在3A以上時(shí)，將發(fā)出警示性信號(hào)，同時(shí)，也能把相關(guān)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)脚潆娮诱?，?duì)應(yīng)子站具有一定的故障識(shí)別判斷功能，可以對(duì)判別進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而得出結(jié)論是否科學(xué)準(zhǔn)確，當(dāng)出現(xiàn)各個(gè)FTU都存在接地故障，子站也會(huì)對(duì)應(yīng)發(fā)出特定指令信息，F(xiàn)TU能夠依靠全新的數(shù)據(jù)信息來(lái)對(duì)應(yīng)計(jì)算得出故障特征量。如果發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)出現(xiàn)了不連續(xù)的接地故障，則會(huì)重復(fù)循環(huán)上面的判斷方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)多種故障問(wèn)題，其中單相接地是較為嚴(yán)重、相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題之一，必須加強(qiáng)對(duì)單相接地故障的判斷、識(shí)別與處理，采取科學(xué)的故障識(shí)別方法，查明故障接地的成因，同時(shí)，及時(shí)采取措施來(lái)解除故障，從而保護(hù)配網(wǎng)安全，提高配網(wǎng)運(yùn)行效率，支持配網(wǎng)的自動(dòng)化高效運(yùn)行。

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