對配電網單相接地故障的技術研究

崔德民 劉 建 李曉博

(山東電力集團公司德州供電公司 253000)

1 中壓電網的現狀分析

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

小電流接地電網發生單相接地故障時，檢測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主要分為暫態信號法、穩態信號法和外加注入信號法等幾大種類，無論何種判據都會存在一定的局限性，都會出現在某些特定情況下出現錯選、漏選的問題。而且單相接地故障的電流十分微弱，難以精確測量，再加上受到現場的電磁干擾以及工頻負荷電流的干擾，嚴重降低了檢測出的故障成分信噪比。從我國目前對配電網單相接地故障的研究來看，依然沒有很好的模擬接地點的方法，也沒有能全面反映接地現象的數學模型。因此在接下來的研究中，需要對接地過程進行大量的錄波，研究接地現象，通過建立接地點模型的方式來解決配電網單相接地故障的選線問題。

2 基于多判據綜合比較的單相接地選線技術

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

2.1 技術方法

基于多判據綜合比較的單相接地選線技術是對所有零序信號進行實時采樣，而且能夠有效保存各信號最近1500周期的采樣數據。系統對每個采樣點進行實時計算，如果發現樣品中存在有暫態現象，系統可以立刻將該暫態過程的前后波形截取下來，然后進行在線分析，并且將分析結果和過程保存在硬盤當中。

分析各零序信號，根據一致性原則判斷單相接地故障的類型屬于PT或者CT故障。對信號發展過程進行搜索，將故障過程分解成為多個由單一電網參數突變導致的子過程。然后再對每個子過程進行頻域分析，判斷單相接地故障的類型，并且對整個故障過程進行全時域、全頻域的搜索得到強特征區域，然后在該強特征區域內利用包括暫態信號法、穩態信號法在內的單相接地選線多重判據，實現選線。對比本系統的故障診斷以及單相接地故障選線的結果和實際情況是否相符，發現問題及時根據錄波數據查找原因并修正算法。對每一次的故障都需要分析其本質原因，然后對全部記錄下來的故障進行統計分析。

基于多重判據綜合比較的單相接地故障自動選線技術的關鍵點是對暫態信號模極大值和小波變換技術的單相接地故障自動選線原理的研究以及多重判據綜合比較的單相接地故障自動選線技術的研究，包括隸屬度函數的定義、不同判據權重的確定、模糊邏輯的制定等。

2.2 技術路線

基于多重判據綜合比較的單相接地故障自動選線的技術路線包括市場調查、系統設計、技術設計、加工生產、組裝調試、性能測試、工業性試驗、分析報告以及驗收。在深入調研的基礎上，根據基于多重判據綜合比較的單相接地故障自動選線技術的現場使用情況進一步完善系統設計方案。

選擇優質且具有較高可靠性能的元器件進行樣機試制，并且模擬現場情況對單相接地故障自動選線裝置的綜合使用情況進行實驗。現場安裝單相接地故障自動選線裝置，調試運行在實現完整、無遺漏、高采樣率零序故障錄波的同時，確保單相接地故障自動選線裝置能夠正確選線。如果在測試過程中發現問題，需要及時采取應對措施，進一步完善結構設計和樣機。

隨著單相接地數據的積累，對接地故障的研究也更加深入，升級接地故障錄波與診斷裝置軟件及硬件，并且完善其功能，進一步提升單相接地故障自動選線裝置的性能。收集和分析接地數據，配合有針對性的高壓模擬試驗，深入研究接地現象，建立接地點數學模型，考察使用中的接地選線裝置存在的問題,用實際數據分析小電流接地方式的特點。根據現場實際數據的分析、整理、仿真并進行實際驗證，收集資料，補充并制定編制相關技術文件。

總之，中壓配電網肩負著給用戶配電的責任，單相接地是影響配網供電安全的首要因素，80%的故障是由單相接地引起的，開展中壓電網接地故障綜合研究與治理項目，對于提高供電可靠性意義重大，為電網的安全經濟運行提供了強有力的技術保障，從而為用戶提供優質可靠的電源，其社會效益是不可估量。而且通過本文的研究，能夠為今后配電網的故障定位的深入研究及后期產品的聯合開發提供技術基礎和實驗手段。

3 結束語

綜上所述，基于多判據綜合比較的接地故障自動選線裝置能準確及時地發現事故隱患，防患于未然，確保電網的安全運行。該項技術主要包括暫態信號法和穩態信號法在內的多重單相接地選線判據，利用不同判據的特點和相互之間的互補作用，提高單相接地選線的準確率，以及通過對不同判據進行隸屬度函數定義，在不同的接地故障條件下為每種判據賦予不同的權重值，使最終得到的選線結果為多判據綜合比較的結果和疑似接地線路，從而進一步提高接地選線的準確率，這種基于多判據綜合比較的配電網單相接地故障自動選線技術是選線方式革新發展的方向。

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