農(nóng)網(wǎng)配變接地極在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司平?jīng)龉╇姽?何 森 林玉郎

在電力系統(tǒng)中，接地保護(hù)是防止設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行重要措施。目前部分智能變電站的變壓器和超高壓、特高壓線路上已經(jīng)有接地極故障的在線分析和診斷，而農(nóng)網(wǎng)中配變接地極的故障監(jiān)測(cè)還處于盲區(qū)狀態(tài)。本文針對(duì)農(nóng)網(wǎng)配變接地極的現(xiàn)狀分析，提出一種適用于農(nóng)網(wǎng)配變接地極監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，為農(nóng)網(wǎng)后續(xù)改造的智能化、數(shù)字化提供一種參考思路。

1 引言

接地是為保證電力設(shè)備正常工作和人身安全而采取的一種用電安全措施，通過金屬導(dǎo)線與接地裝置連接的方式實(shí)現(xiàn)。常用的接地保護(hù)方式有：保護(hù)接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防靜電接地等。接地裝置將生產(chǎn)設(shè)備上可能產(chǎn)生的漏電電流、靜電荷以及雷電電流等引入地下，從而防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 農(nóng)網(wǎng)配變接地極的現(xiàn)狀分析

2.1 故障危害性大

接地是防雷工程和繼電保護(hù)最重要的環(huán)節(jié)。相比于高樓包圍的城網(wǎng)，農(nóng)網(wǎng)更易受到雷擊，不論是直擊雷防護(hù)還是雷電的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)和雷電波入侵的防護(hù)技術(shù)，最終都是把雷電流送入大地。因此沒有良好的接地技術(shù)，就不可能有合格的防雷過程。而保護(hù)接地則為一次設(shè)備安全運(yùn)行及二次設(shè)備提供地電位。農(nóng)網(wǎng)配變接地極一旦出現(xiàn)故障，將大大增加配變及漏保、零線的運(yùn)行危險(xiǎn)，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備誤動(dòng)、拒動(dòng)、斷零、火災(zāi)，甚至人體觸電的危險(xiǎn)。

2.2 故障隱蔽性強(qiáng)

接地極深埋于地下是與土壤直接接觸的金屬導(dǎo)體，提供電力設(shè)備與大地之間電氣連接。腐蝕是接地極常見的故障之一，腐蝕會(huì)導(dǎo)致接地電阻發(fā)生變化，起不到接地的應(yīng)有效果。而此過程一般是緩慢變化的，常見的表卡讀的手段不容易發(fā)現(xiàn)，而能發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)是徹底故障的地步。

2.3 維護(hù)管理跟不上

在我國(guó)的西部地區(qū)，因地理環(huán)境和歷史原因，大部分區(qū)域地廣人稀，農(nóng)網(wǎng)改造的進(jìn)度和程度比東部和沿海城市略慢，農(nóng)網(wǎng)設(shè)備智能化水平不高，監(jiān)測(cè)體系不夠完善，與之相對(duì)的是西部地區(qū)技術(shù)人員的缺乏，農(nóng)網(wǎng)的設(shè)備問題往往是在接到故障停電投訴后才處理的，不能做到評(píng)估和預(yù)判。像接地極這種大量使用的設(shè)備，常被檢修巡視人員忽視，不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決問題。

3 農(nóng)網(wǎng)配變接地極在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)思路

在現(xiàn)有農(nóng)網(wǎng)改造工作中，部分已經(jīng)加入了配變一次、二次設(shè)備運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)的設(shè)備，比如零線溫度、配變油溫、諧波、局部放電、變壓器本體震動(dòng)、防盜等，這些設(shè)備或獨(dú)立成系統(tǒng)或并入配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，能有效的輔助相關(guān)人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)及緩慢性老化、早期故障的評(píng)估。

基于上述研究，本文考慮設(shè)計(jì)一種針對(duì)農(nóng)網(wǎng)配變接地極的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。將線路或變電站的接地極在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改造，使之適用于農(nóng)網(wǎng)配變接地極監(jiān)測(cè)，使配變接地極運(yùn)行狀況可視化。通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)對(duì)比，可以直觀了解接地極狀況和老化趨勢(shì)，掌握接地極老化情況和生命周期，提前安排檢修。另外，設(shè)置關(guān)鍵數(shù)據(jù)警戒值，通過監(jiān)測(cè)平臺(tái)或配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)周期巡檢，一旦數(shù)據(jù)達(dá)到警戒值就向相關(guān)人員推送告警，提醒相關(guān)人員及時(shí)檢查和處理接地極故障，避免發(fā)生意外造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。

接地極的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，還可以為產(chǎn)品質(zhì)量管理、施工工藝管理及運(yùn)行環(huán)境提供參考依據(jù)，對(duì)腐蝕嚴(yán)重、效果不佳、老化過快的配變接地極，安排人員排查問題，從供貨產(chǎn)品質(zhì)量、施工工藝、安裝運(yùn)行環(huán)境各角度分析，如果是供貨質(zhì)量問題可以將同供應(yīng)商或同批次設(shè)備安排二次抽檢，避免不合格產(chǎn)品安裝至現(xiàn)場(chǎng)帶來的隱患；如果是施工工藝不達(dá)標(biāo)，則強(qiáng)化相關(guān)工藝和制度要求嚴(yán)格把關(guān)；如果是安裝運(yùn)行環(huán)境問題，就進(jìn)行填土改造，避免腐蝕老化問題頻繁更換接地極。

4 農(nóng)網(wǎng)配變接地極在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)通信問題分析及方案設(shè)計(jì)

不同于變電站及高壓線路上的監(jiān)測(cè)環(huán)境，農(nóng)網(wǎng)配變有點(diǎn)多、分布廣、無固定通訊通道等特點(diǎn)。在變電站和高壓線路可以用的光纖采集通道不再適用于農(nóng)網(wǎng)配變接地極監(jiān)測(cè)。單獨(dú)為每個(gè)配變的接地極監(jiān)測(cè)設(shè)備配一套APN數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備又會(huì)產(chǎn)生大量的通訊成本，不利于推廣應(yīng)用。

考慮到農(nóng)網(wǎng)具有所處環(huán)境地域空曠，配變與配變之間間隔一般在3公里以內(nèi)，無高樓阻隔，無線干擾小等運(yùn)行特點(diǎn)，采用無線中繼自組網(wǎng)的方式進(jìn)行通信。目前市面上已經(jīng)有工業(yè)級(jí)通訊距離達(dá)到8公里的無線傳輸電臺(tái)，當(dāng)有距離較遠(yuǎn)或有一定干擾的配變臺(tái)區(qū)，可以在用戶表箱位置加裝中繼，以目前無線通訊技術(shù)，中繼10級(jí)不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失，覆蓋面積可達(dá)30公里以上。接地極監(jiān)測(cè)采集頻率無需過快，數(shù)據(jù)量并不大，只需要將就近分組的無線局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)，通過APN傳輸設(shè)備統(tǒng)一上傳至監(jiān)測(cè)平臺(tái)或配電自動(dòng)化系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線瀏覽和存儲(chǔ)。

在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線化監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上，通過監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)變化趨勢(shì)分析與預(yù)警，以達(dá)到周期巡檢、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、早期故障預(yù)警的目的。

5 結(jié)語

對(duì)接地極的監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)以自動(dòng)化監(jiān)測(cè)警戒代替人員巡視，使檢修工作目的性更強(qiáng)；以事前預(yù)警代替事后搶修，使設(shè)備運(yùn)行更加安全，供電可靠性更高。接地極監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也可以為其他事故搶修提供一定的參考依據(jù)。將配變接地極運(yùn)行狀況的可視化進(jìn)行評(píng)估，可以有效的防止接地極故障失去應(yīng)有的保護(hù)效果，保障電氣設(shè)備安全運(yùn)行，穩(wěn)定供電可靠性，保障人身安全。

接地作為保障電力設(shè)備正常運(yùn)行，保護(hù)人身安全的一種重要安全措施，接地設(shè)備一旦故障會(huì)大大提高電力設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)受到更多的重視。接地極的監(jiān)測(cè)也應(yīng)當(dāng)是配網(wǎng)智能化、數(shù)字化、可視化中的一環(huán)，后續(xù)的農(nóng)網(wǎng)改造中可以考慮將接地極監(jiān)測(cè)與溫度、局放、防盜等合并為運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)平臺(tái)，為農(nóng)網(wǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支撐。