不同接地方式下的饋線自動化實施方案①

摘 要：本文論述了兩種不同的接地方式進行饋線自動化改造的實施方案。特別提出，經消弧線圈接地方式的配電網在單相接地故障時穩態電流微弱，在確定饋線自動化實施方案時，與經小電阻接地方式下的不同，此時配電終端需要增加單相接地故障的識別算法，對于基于電氣暫態量的識別算法，配電終端需要具備瞬時提高采樣率的能力；對于基于殘留增量法的識別算法，配電終端需要具備與消弧線圈聯動的功能。

關鍵詞：消弧線圈 配電網 饋線自動化 配電終端

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（c）-0110-02

配電自動化系統是應用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術，將配電網實時信息、離線信息、用戶信息、電網結構參數、地理信息進行安全集成，構成完整的自動化及管理系統，實現配電網正常運行及事故情況下的監測、保護、控制和配電管理[1]。饋線自動化作為配電自動化的核心組成部分，在正常狀態下，可進行遠方測量、監視和設備狀態的遙控；在事故情況下可實現故障段的自動識別判斷、自動隔離，并采取措施進行轉供電，恢復對非故障段的供電，有利于提高供電可靠性，減少用戶的停電，提高用戶滿意度。

大城市經濟發達，高新技術產業集中，對供電可靠性的要求非常高，因此，研究城市配電網的饋線自動化實施方案具有重要的意義。本文將重點從故障定位與隔離角度出發，討論不同接地方式下的饋線自動化實施方案

1 配電網接地方式的選擇

當中壓配電網由架空或由架空、電纜混合線路組成時，宜采用中性點經消弧線圈接地方式。因為此方式下的配電網中，線路發生單相接地故障時，由于系統的線電壓仍然保持對稱，用戶不會感覺到故障的存在，此時線路可繼續供電1～2 h，可有效提高配電網的持續供電能力[2]。同時，由于消弧線圈自身的感性電流對接地故障容性電流的補償，降低了接地故障點的故障電流，配電網的自動熄弧能力得以提高。此方式下的配電網大部分單相接地故障為瞬時性接地故障，此時利用消弧線圈實現補償，使故障電流小于一定值而自動滅弧，系統可正常運行。因此對架空線路集中的城郊地區，適合采用經消弧線圈接地方式。

當中壓配電網僅由電纜線路組成時，宜采用中性點經小電阻接地方式。以電纜為主的配電網的單相接地故障多為電纜在一定條件下由于自身絕緣缺陷造成的擊穿，多為永久性故障，此時線路的持續運行一般會造成事故擴大。為保證故障的迅速切除且限制過電壓水平，配電網可采用中性點經小電阻接地方式，通過簡單的配置零序過流或限時速斷保護迅速斷開故障線路。城市中心區基本實現全電纜出線，因此適合采用經小電阻接地方式。

2 小電阻接地方式下的饋線自動化實施方案

已有大量的文獻對小電阻接地方式下的饋線自動化實施方案進行了討論[3-8]，文獻[3]提出的饋線自動化方案包括：帶時限電壓型饋線自動分段方案[4]、重合器饋線自動化方案、配電終端集中決策解決方案、配電終端接地解決方案和保護方式饋線自動化解決方案。帶時限電壓型饋線自動分段方案和重合器饋線自動化方案模式簡單實用，無需通信系統的支持，見效快，但其對開關性能要求高，且多次操作影響用戶的供電可靠性，目前的配電自動化實施多不采用這兩種方案。配電終端集中決策解決方案是目前最主要的饋線自動化實施方案[5～7]。這一解決方案中，安裝在線路環網柜內（DTU）、柱上開關上（FTU）的配電終端采集負荷開關的開關位置、相電流和零序電流等信息，并傳送至配電自動化主站（或子站），根據只有斷路器至故障位置之間的配電終端會通過故障電流這一特征實現故障區段的定位與隔離[8]。其中幾種解決方案此處不再贅述。另外還有利用故障指示器進行故障定位的方案[9]。

3 經消弧線圈接地方式下的饋線自動化實施方案

采用經消弧線圈接地方式的配電網，其特征在于單相接地故障時穩態電流微弱，利用傳統的過電流故障檢測方法較難實現故障的識別。對于經消弧線圈接地方式的配電網，在發生相間短路故障時，故障特征明顯，其故障自動定位技術與經小電阻接地方式下的配電網中的要求類似；此方式下的配電網發生架空線單相接地故障的概率大，且在發生單相接地故障時，故障電流微弱，配電終端很難簡單地判斷是否有故障電流流過，這就對配電終端提出了更高的要求，甚至對CT/PT的安裝方式同樣也會提出新的要求，從而影響到饋線自動化實施方案的選擇[10]。

相較于經小電阻接地方式下的饋線自動化實施方案，經消弧線圈接地方式的方案主要在單相接地故障下的故障判斷識別上有較大的區別，對應于不同的單相接地故障識別算法，其實施方案會各有特點。

3.1 配電終端采樣率

目前而言，單相接地故障識別算法主要利用單相接地故障時的電氣量變化特征，集中在基于故障暫態量的方法，如首半波法、能量法等。在經消弧線圈接地的配電網發生單相接地故障時，暫態過程持續時間較短，一般持續一個周波左右，因此，在發生單相接地故障時，故障信號的精確可靠采集特別重要，需要配電終端的采樣率瞬時提高。同時，有些算法利用的相電壓與相電流的關系進行判斷，此時還需要在配電自動化實施中加裝相應的CT和PT。

3.2 配電終端的聯動

在已提出的單相接地故障識別算法上，還有一種方法是殘留增量法，其原理是線路故障發生后調節變電站內消弧線圈的補償電流，利用調節前后配電終端測量到的零序電流變化量信息確定故障區段。此時就需要配電終端與消弧線圈聯動，同時需要可靠的通信，以便實時接收消弧線圈的動作情況，定位故障。

4 結論

本文重點從故障定位與隔離角度出發，討論經小電阻接地方式、經消弧線圈接地方式下的饋線自動化技術。分析表明，由于經消弧線圈接地方式下的單相接地故障的故障特征微弱，因此需要配電終端增加相應的算法實現單相接地故障的識別，根據算法的不同，需要配電終端的采樣率能夠瞬時提高，或者與消弧線圈實現聯動。

參考文獻

[1] 全國文獻工作標準化技術委員會第七分委會.DLT814-2002 配電自動化系統功能規范[S].北京：中國標準出版社，1986.

[2] 中華人民共和國水利電力部.電力設備過電壓保護設計技術規程SDJ7-79[S].北京：水利電力出版社，1979.

[3] 林功平.配電網饋線自動化解決方案的技術策略[J].電力系統自動化，2001，25（7）：52-55.

[4] 張永翔.深圳福永配電自動化方案探討及工程實踐[J].電力系統自動化，2004，28（9）：98-99.

[5] 沈兵兵，吳琳，王鵬.配電自動化試點工程技術特點及應用成效分析[J].電力系統自動化，2012，36（18）：27-32.

[6] 辛旭武.深圳配網自動化研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[7] 黃兢詩.縣級供電企業配網自動化的研究和應用[D].廣州：華南理工大學，2012.

[8] 劉健，倪建立，杜宇.配電網故障區段判斷和隔離的統一矩陣算法[J].電力系統自動化，1999，23（1）：31-33.

[9] 張斌，袁欽成，袁月春，等.配電線路故障指示器現狀分析[J].供用電，2005，22（5）：29-30.

[10] 唐金銳，尹項根，張哲，等.配電網故障自動定位技術研究綜述[J].電力自動化設備，2013，33（5）：7-13.