基于配電自動(dòng)化的配網(wǎng)單相接地故障定位與自愈

宋燁

摘 要：近年來，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)不斷進(jìn)步，在智能配網(wǎng)和泛在物聯(lián)網(wǎng)加速建設(shè)的大環(huán)境下，通過充分應(yīng)用配電自動(dòng)化、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)故障信息全面感知及各系統(tǒng)應(yīng)用的靈活配合;并梳理出新的配網(wǎng)單相接地故障精準(zhǔn)指揮模式，使得在配網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，各專業(yè)班組間能高效聯(lián)動(dòng)，綜合開展故障主動(dòng)研判，精準(zhǔn)定位故障點(diǎn)，大幅縮短故障隔離時(shí)長，有效降低故障停電時(shí)戶數(shù)，進(jìn)一步提升供電可靠性。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化;配網(wǎng);單相接地;故障定位;自愈

引言

當(dāng)前，為了滿足人們的日常用電需求，需要采取有效的措施提升供電質(zhì)量，確保配電網(wǎng)中各個(gè)線路和設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，針對配電網(wǎng)中經(jīng)常出現(xiàn)的單相接地故障，要深入分析其產(chǎn)生原因，并結(jié)合以往的故障情況認(rèn)識(shí)到配網(wǎng)單相接地的危害，采取有效的措施消除這類故障問題。為了進(jìn)一步提升配網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性，要結(jié)合當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)對配網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)單相接地故障的查找和定位，并且通過系統(tǒng)內(nèi)部的故障保證措施實(shí)現(xiàn)故障自愈，這樣可以快速恢復(fù)故障，保證供電質(zhì)量。

1配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展要求

在當(dāng)前的用電形勢下，為了提升配網(wǎng)供電的可靠性，要結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對配網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化可以針對系統(tǒng)運(yùn)行中的一些故障進(jìn)行快速定位，并且依靠系統(tǒng)的自愈功能快速恢復(fù)故障，提升供電質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化具有重要意義：①提升供電可靠性，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，配網(wǎng)系統(tǒng)是重要的電力輸送系統(tǒng)，它可以起到電力傳輸和調(diào)度的作用，所以其正常運(yùn)行直接關(guān)系到供電質(zhì)量。結(jié)合目前的電力供應(yīng)情況來看，部分地區(qū)由于配網(wǎng)系統(tǒng)不完善，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)故障，引發(fā)停電事故，這樣會(huì)給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)帶來不可估量的損失。實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，可以通過故障定位和自愈技術(shù)快速恢復(fù)供電，提升供電的可靠性。②提高供電能力，通過優(yōu)化配網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化功能，可以在配網(wǎng)的供電和調(diào)度工作中更加智能。配網(wǎng)系統(tǒng)可以對每天供電的高峰和低峰進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，然后為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，合理地進(jìn)行電能的分配和調(diào)度，盡可能地降低線路損耗，這樣可以提升供電能力，滿足高峰用電需求，并且可以防止出現(xiàn)設(shè)備長期高負(fù)荷工作的情況，延長設(shè)備的使用壽命。

2配電自動(dòng)化的配網(wǎng)單相接地故障定位與自愈

2.1單相接地故障精準(zhǔn)指揮流程

為實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)單相接地故障的精準(zhǔn)指揮，在現(xiàn)有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上，依靠配電自動(dòng)化系統(tǒng)，集成配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)、集中監(jiān)控智能分析及輔助決策系統(tǒng)、配變智能終端系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)等多個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái);同時(shí)接入故障指示器、智能開關(guān)、配變終端數(shù)據(jù)等多維數(shù)據(jù)源，使原本分散的各類故障信息得以集中化處理，并通過配電自動(dòng)化系統(tǒng)智能研判遴選相關(guān)故障信息，做短信實(shí)時(shí)推送，從而全面提升調(diào)控員對于故障信息的感知力。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，調(diào)控員將應(yīng)用配電自動(dòng)化系統(tǒng)對相關(guān)故障信息進(jìn)行比對分析，如發(fā)現(xiàn)相同時(shí)間有兩個(gè)及以上非同源的信號(hào)指向同一故障源時(shí)，則立即指揮線路運(yùn)維班組在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)疑似故障點(diǎn)并對其進(jìn)行精準(zhǔn)隔離。既避免了錯(cuò)誤的試?yán)枪收暇€路，又最大限度地避免故障線路的全線停電，保障非故障用戶的可靠供電，同時(shí)大大降低故障停電時(shí)戶數(shù)。

2.2接地選線

一旦自動(dòng)化配網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障，故障點(diǎn)會(huì)顯示產(chǎn)生故障行波，當(dāng)故障行波傳播到測量點(diǎn)母線時(shí)，根據(jù)物理原理發(fā)生折射與反射。經(jīng)過折射和反射的行波一部分經(jīng)過非故障線路，另一部分會(huì)經(jīng)過故障線路，這樣能夠保證故障線路和非故障線路均檢測到初始行波，但是對于兩者而言檢測到的故障行波幅值會(huì)有所不同，一般故障線路的初始行波幅值較大，且極性和非故障路線相反，通過這一原理能夠正確地選擇單相接地線路，很好應(yīng)用于單相故障接地選線中。根據(jù)小電流選線結(jié)果，配電自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)遙控拉開所選線路的出線開關(guān)，并啟動(dòng)接地故障X時(shí)限（根據(jù)實(shí)際通信延時(shí)等情況確定）倒計(jì)時(shí)。因故障點(diǎn)位于線路1上，故CB1分閘后故障點(diǎn)切除，接地報(bào)警信號(hào)消失，程序自動(dòng)下行。

2.3廣域相量測量

小電流接地故障定位是中性點(diǎn)非有效接地方式與生俱來的問題，長期以來，人們試圖通過變電站遙測故障信息或人工干預(yù)采集線路單點(diǎn)信息來解決這一問題，但由于上述兩種方法均不適用于配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)定位方法、干擾因素眾多，因而導(dǎo)致故障定位困難重重。為了解決這一問題，可采取廣域相量測量法，結(jié)合中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)特征，在配電線路設(shè)置多個(gè)單相接地故障信號(hào)測點(diǎn)，對故障零序電壓、零序電流分布進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并將所采集相量信息通過通信網(wǎng)絡(luò)傳播到服務(wù)器端進(jìn)行處理，由于小電流故障點(diǎn)位機(jī)制數(shù)據(jù)流量不多、實(shí)時(shí)性要求不高，因而通常采取GPRS公網(wǎng)無線通信方式完成數(shù)據(jù)通信要求。關(guān)于廣域相量測量點(diǎn)的選擇，應(yīng)遵循三個(gè)原則：一是在分?jǐn)嚅_關(guān)處設(shè)置測點(diǎn)，二是便于線路維護(hù)，在最佳巡線距離設(shè)置測點(diǎn)，三是考慮綜合因素優(yōu)化測點(diǎn)。

2.4現(xiàn)有的接地故障選線定位裝置分析

目前配網(wǎng)中應(yīng)用較廣泛的接地選線定位裝置主要可以分為兩大類：一類是安裝在變電所側(cè)的選線裝置，包含保護(hù)裝置投入零序電流告警輔助選線功能、專用小電流接地選線裝置;另一類是安裝在線路設(shè)備上的接地定位裝置，包含智能柱上開關(guān)（FTU）接地告警、架空線路（電纜線路）故障指示器、DTU等配電自動(dòng)化裝置。保護(hù)裝置投入零序電流告警輔助選線功能。該方法利用變電所側(cè)出線間隔的零序CT電流為依據(jù)，其原理為零序電流比幅法。該選線方法應(yīng)用廣泛，但選線原理單一，經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后穩(wěn)態(tài)零序電流過小，易造成沒有選線結(jié)果或選線錯(cuò)誤，在實(shí)際應(yīng)用中選線準(zhǔn)確率基本只能達(dá)到50%左右。專用小電流接地選線裝置。該方法利用變電所側(cè)出線間隔的暫態(tài)零序CT電流為依據(jù)，通過三種方法（暫態(tài)比相法、暫態(tài)功率方向法、暫態(tài)比幅法）做判斷。該裝置因有多種判斷方法，準(zhǔn)確率較高。智能柱上開關(guān)接地告警。該方法利用分支線路智能開關(guān)的零序CT電流為依據(jù)，通過零序電流比幅法選線做判斷。優(yōu)點(diǎn)是能具體到某線支線，故障查找速度快，停電范圍小。故障指示器。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能可分為短路電流故障指示器、單相接地故障指示器和接綜合故障指示器。現(xiàn)廣泛使用的指示器大部都是短路電流故障指示器，不具有單相接地告警功能。

2.5故障區(qū)段定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

小電流接地故障區(qū)段定位主要通過分布式系統(tǒng)解決配電自動(dòng)化系統(tǒng)信息跨地域、功能分層化、操作實(shí)時(shí)化的小電流故障定位困難等問題。結(jié)合配網(wǎng)小電流故障原因，采取選線和區(qū)段定位檢測故障的方式，彌補(bǔ)配電自動(dòng)化系統(tǒng)無法科學(xué)定位小電流接地故障的漏洞。小電流故障區(qū)段定位系統(tǒng)主要包括故障特征檢測終端、故障定位監(jiān)控中心兩大部分，前者由廣域相量測量單元完成故障特征信息采集，后者負(fù)責(zé)啟動(dòng)和控制廣域相量測量單元，收集相量數(shù)據(jù)，并在小電流故障定位算法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)定位。

結(jié)語

綜上所述，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，為了保證配網(wǎng)調(diào)度工作質(zhì)量，滿足用戶的用電需求，一定要不斷完善配網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化功能，提升配網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和安全性，針對當(dāng)前配網(wǎng)系統(tǒng)中的單相接地故障，完善系統(tǒng)智能故障定位和自愈技術(shù)，并結(jié)合當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，深入分析，優(yōu)化配網(wǎng)自動(dòng)化功能，提升電力系統(tǒng)供電質(zhì)量。

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