配電自動(dòng)化技術(shù)在接地故障檢測(cè)中的運(yùn)用

周卓

[摘? ? 要]文章就我國(guó)10 kV配電線路單相接地的客觀狀況，具體講述了配電自動(dòng)化技術(shù)環(huán)境下接地故障中的檢查方法。這些方法不但能使配電線路接地故障選線變得更為精準(zhǔn)，還能自行找到接地存在的各種問題點(diǎn)，使隔離接地位置有了真正達(dá)成的現(xiàn)實(shí)條件，為配電網(wǎng)更好地服務(wù)于居民的電力供應(yīng)而提供前提條件。

[關(guān)鍵詞]單相接地;隔離接地 ;故障選線;配電網(wǎng)

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）01–0–02

Application of Distribution Automation Technology in Grounding Fault Detection

Zhou Zhuo

[Abstract]The core content of this paper is to describe the objective condition of single-phase grounding of 10 kV distribution lines in China， and the inspection method of grounding fault in the environment of distribution automation technology. These methods can not only make the grounding fault selection of distribution lines more accurate， but also find all kinds of problems in grounding by themselves， so that the isolated grounding position has a real realistic condition. For the distribution network to better serve the residents of the power supply and provide preconditions.

[Keywords]single-phase grounding; isolated grounding; fault line selection; distribution network

當(dāng)代社會(huì)，我國(guó)配電網(wǎng)中基本上都傾向于采用中性點(diǎn)不接地的方法進(jìn)行接地操作，一些規(guī)模較大的一線城市主要是使用消弧線圈接地或小電阻接地的形式。根據(jù)配電線路運(yùn)行故障方面的匯總信息我們發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)接地故障大概在配電線路綜合故障率中的占比為八成，可以說配電線路的故障中，電網(wǎng)接地故障為大多數(shù)。在系統(tǒng)使用中性點(diǎn)未接地等相關(guān)的接地方法，如果系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地問題，仍舊可以在出問題的情況下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2h，進(jìn)而協(xié)助運(yùn)行技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)出問題的線路以及問題所在的地方。然而在客觀操作中，會(huì)對(duì)用戶平時(shí)的供電產(chǎn)生一定的不良影響，同時(shí)還會(huì)帶來電壓，對(duì)相關(guān)設(shè)施的正常使用也造成極大的不良影響，乃至導(dǎo)致相間短路而增加事故的發(fā)生率與問題的產(chǎn)生;在小電阻接地手段下，接地故障將使線路很快出現(xiàn)短路而無法正常供電。所以，在短時(shí)間內(nèi)找到接地出現(xiàn)點(diǎn)，隔離故障出現(xiàn)問題的區(qū)域，對(duì)提升供電的穩(wěn)定性與可靠性，保障電網(wǎng)的安全開啟與使用意義重大。然而現(xiàn)階段安裝在變電站中的接地選線設(shè)備在各種接地方式下，尤其是小電流接地或消弧線圈接地模式下，選線的精確性較差、還有待改進(jìn)，大部分供電企業(yè)始終使用過去的人工試?yán)€路抉擇、巡線登桿搖測(cè)等模式。

由于眼下配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在持續(xù)健全與獲得運(yùn)用，使用設(shè)置在10 kV饋線線路周邊中的FTU，對(duì)線路的電壓、電流等相關(guān)資訊能立即獲得，且經(jīng)光纖、無線等各種信息傳達(dá)模式將從排查操作中發(fā)現(xiàn)的一些接地屬性電氣量輸送給配電的各個(gè)站點(diǎn)。在這些站點(diǎn)中，只要是與之相關(guān)的每個(gè)要素均應(yīng)考慮進(jìn)來，需要全方位地運(yùn)用此配電線路中每種節(jié)點(diǎn)的特征量，利用模糊技術(shù)等具體的技術(shù)來發(fā)現(xiàn)故障究竟位置，利用某種正常的通訊方式來管控開關(guān)，規(guī)避故障發(fā)生的范圍與地點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)一步減少配電線路在接地方面出問題、并協(xié)助小電流接地故障排查工作更好地開展下去。

1 基于配電自動(dòng)化的接地故障檢測(cè)方案

因?yàn)榕潆娮詣?dòng)化在“三遙”改革方面的需求，在10 kV饋線線路中結(jié)合負(fù)荷配置的各項(xiàng)內(nèi)容，可根據(jù)不同的時(shí)期與各個(gè)地區(qū)而安排配電終端FTU，另外還能經(jīng)常交流與互動(dòng)。經(jīng)由此類FTU可排查線路問題下的資訊特征量，以此而界定接地出現(xiàn)的相關(guān)問題。如圖1的配電線路，在有關(guān)節(jié)點(diǎn)提供FTU，配電自動(dòng)化平臺(tái)如圖2所示。

配電線路的FTU擁有以下和接地故障檢測(cè)有關(guān)的屬性：

（1）FTU能在短時(shí)間內(nèi)收集三相電流與三相電壓，且從中分解出許多有關(guān)的特征量。

（2）FTU能監(jiān)督故障電流與一般的負(fù)荷電流，且擁有更高的精度，通常這種精度可以上升至2‰～5‰。

（3）FTU在發(fā)現(xiàn)故障或檢測(cè)結(jié)果有所波動(dòng)的基礎(chǔ)上，可以積極為子站或主站傳達(dá)變化量。

（4）配電主站或子站能經(jīng)由對(duì)時(shí)指令，讓分散在不同區(qū)域的FTU的時(shí)間維持相同，不受區(qū)域的影響。

（5）配電主站或子站利用相關(guān)信息能得到所有點(diǎn)中的FTU資訊，且開展相關(guān)的對(duì)比，經(jīng)由研究FTU位置的接地特征量，明確出故障的線路與故障位置。

針對(duì)大電流接地系統(tǒng)，其故障接地點(diǎn)的明確則相對(duì)簡(jiǎn)單，基本上都沒什么復(fù)雜之處，我們能夠?qū)⒊鰡栴}的電流當(dāng)做明確接地的特征量。見圖1內(nèi)的FTU2、FTU3間出現(xiàn)接地故障，那么FTU1、FTU2都能檢查到有更大的接地電流，可是FTU3卻沒有發(fā)現(xiàn)該電流的存在。系統(tǒng)將此類資訊全部上交至子站后，能更加便利地界定接地問題點(diǎn)是介于FTU2、FTU3之間，且可以更好地明確究竟是哪個(gè)相出現(xiàn)了接地方面的問題。主或子站給出相關(guān)命令，讓FTU2與FTU3管理的開關(guān)自行啟動(dòng)，目的在于更好地隔離故障地區(qū)，讓接地故障不影響相關(guān)地區(qū)的正常用電。

對(duì)小電流接地系統(tǒng)而言，如果系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地的情況后，零序電壓將會(huì)持續(xù)上升。然而針對(duì)配電線路而言，尤其是架空線路，零序電流基本上都不大，為了使故障的界定能夠更為精準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)從中抽取其他能起到一定幫助作用的特征量。

2 FTU檢測(cè)的接地故障特征量

在配電自動(dòng)化平臺(tái)中，接地確認(rèn)線或點(diǎn)，通常都會(huì)使用FTU收集的各種資訊，主或子站都會(huì)界定問題接地所在的區(qū)間。FTU收集信息的量與精準(zhǔn)性與否將會(huì)事關(guān)整個(gè)系統(tǒng)界定的精準(zhǔn)性。在FTU中能使用以下相關(guān)的特征量，且能提供穩(wěn)態(tài)狀況下與瞬態(tài)狀況下的具體資料。

2.1 裝置采集量

FTU經(jīng)輸入的三相電壓及其電流，使用DFT法可得到下述采集量：Uc（1-12）、Ub（1-12）、Ua（1-12）、Ic（1-12）、Ib（1-12）、Ia（1-12）。而（1-12）是指1至12次諧波分量。

2.2 零序電壓特征量

此特點(diǎn)是根據(jù)線路在小電流接地的狀況下，系統(tǒng)零序電壓不斷增加的屬性而給出的。

U0為Ua（1）、Ub（1）以及Uc（1）3個(gè)方面的要素相加而獲得的結(jié)果。

在線路無法正常工作時(shí)，線路中的每個(gè)FTU都是零序電壓超過額定數(shù)字的，該狀況下主或子站能使用該條件而運(yùn)行平臺(tái)的接地故障界定流程;另外，F(xiàn)TU記錄在大于要求數(shù)據(jù)前后相關(guān)時(shí)間的電壓、電流的波形且傳達(dá)給主或子站。

2.3 零序電流特征量

這個(gè)特點(diǎn)是結(jié)合故障支路零序電流超過正常支路零序電流的屬性而給出的。在線路電容電流總體而言較大的情況下，如10kv電纜線路，在具有更多支路線路的情況下，該特點(diǎn)基本上更為精準(zhǔn)與明確;且在問題出現(xiàn)位置的附近了解到其零序電流是十分不穩(wěn)定的，經(jīng)由該點(diǎn)能發(fā)現(xiàn)接地的問題發(fā)生點(diǎn)。

2.4 零序功率方向特征量

這是以出問題的線路正常線路零序電流大于零序電壓九十度、零序電流落后零序電壓九十度的屬性作為參考而給出的。

Q是由|U0|、|I0|與cosa三個(gè)方面的要素相乘所獲得的結(jié)果在上述關(guān)系中的a，主要是指U0與I0間所形成的角度。

如果在某條線路中FTU發(fā)現(xiàn)的零序無功是大于零的，而其它FTU都是小于零的，就意味著故障或問題必定是出現(xiàn)在此線路中了。

2.5 五次諧波特征量

這是結(jié)合線路出現(xiàn)單相接地后問題所在位置的電壓偶然變動(dòng)的量以及五次諧波電流增加的屬性而給出的。

I0（5）的結(jié)果是由Ia（5）、Ib（5）以及Ic（5）3個(gè)方面的要素相加后所得到的。

需要留意的是△I0（5）的結(jié)果大于Iset;△U的結(jié)果大于Uset

3 主站或子站啟動(dòng)判斷故障

（1）在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的相關(guān)FTU發(fā)現(xiàn)的資訊經(jīng)通訊上傳給系統(tǒng)后，由主站或子站系統(tǒng)考量整個(gè)配電自動(dòng)化平臺(tái)的問題資訊，以此來明確有無出現(xiàn)問題與接地空間。其啟動(dòng)量重點(diǎn)包括：①變電站3U0突變;②配電網(wǎng)單點(diǎn)接地形態(tài)偶然發(fā)生變動(dòng);③配電網(wǎng)多點(diǎn)接地形態(tài)偶然發(fā)生變動(dòng)。

（2）主站界定系統(tǒng)故障空間的算法能按照真正的通訊方式與電網(wǎng)接地模式與架構(gòu)而編寫各種接地算法。此類算法重點(diǎn)包括：①小波變換;②模糊算法;③人工智能算法。

4 結(jié)束語

根據(jù)現(xiàn)階段配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的各種劃分、配置的FTU與短時(shí)間的互動(dòng)，經(jīng)由主站系統(tǒng)的全方位、綜合研究而界定系統(tǒng)的接地狀況，讓精準(zhǔn)處理小電流接地問題變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)，為電力系統(tǒng)更好地運(yùn)用提供了條件。對(duì)比過去的接地選線方式，根據(jù)配電自動(dòng)化的接地空間而檢查擁有的更高、更佳的功能，在技術(shù)方面可以更好地處理干預(yù)配電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的小電流接地問題，使配電網(wǎng)能更好地為居民提供電力方面的服務(wù)。

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