基于配網(wǎng)自動化的單相接地故障識別方法分析

摘 要：配網(wǎng)自動化的單相接地故障是一種常見故障，需要掌握科學的識別方法，文章以綜合負序電流突變量入手來科學地進行故障診斷與分析，通過縱向識別法來有效識別故障。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動化；單相接地故障；不良影響；識別方法

對于單相接地故障來說，要從選線以及定位兩大方面入手，二者之間存在密不可分的關(guān)系，必須明確饋線自動化系統(tǒng)中，單相接地故障的查找，對此應該重點從以下兩點入手：深入利用配網(wǎng)自動化平臺，要實現(xiàn)配網(wǎng)的逐期、逐批次建設(shè)，確保其能夠適合各類配網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

1 單相接地故障的不良影響

配網(wǎng)單相接地故障會帶來一系列的不良影響，會對整個配網(wǎng)系統(tǒng)造成極大的損害，具體體現(xiàn)在可能導致電力設(shè)備受損，單相接地故障發(fā)生后，配網(wǎng)電壓會迅速上升，大于規(guī)定的額定電壓，這將威脅到電氣設(shè)備的工作與安全運轉(zhuǎn)，從而引發(fā)電力設(shè)備的相關(guān)故障問題，進而間接地威脅到廣大客戶持續(xù)、穩(wěn)定用電。

配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)大范圍接地故障后，可能導致大范圍斷電現(xiàn)象，這無疑將對廣大客戶帶來不良影響，而且一些大型用電客戶如果不能持續(xù)享受到供電服務，其生產(chǎn)經(jīng)營會大受影響，當前隨著配網(wǎng)的持續(xù)升級改造，然而，配網(wǎng)實際運行中依然存在多種問題，需要采取特定的方式和方法去改革改造，減少故障發(fā)生，提高系統(tǒng)運行效率。

2 單相接地故障的縱向判別

對于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)來說，其單相接地故障可以采用縱向識別法進行判斷，其構(gòu)造如圖1所示。

此系統(tǒng)主要涵蓋以下方面的功能：配電SCADA與PAS，同時，也涵蓋以下功能，例如：預測負荷、短路，故障隔離等。對于單相接地故障，具體的識別過程：（1）零序電壓非正常開啟。出現(xiàn)故障后，會使得母線零序電壓迅速升高，超出規(guī)定數(shù)值，此時開啟饋線的FTU，來對應算出故障值。（2）縱向故障的判斷。饋線中兩個緊挨著的FTU之間能傳輸信息，對比故障值，將FTU相互連接則會有特大的負序電流突變值，通過這種方式來定位故障位置，信息會傳輸至子站。（3）故障判斷。子站具有一定的故障辨別功能，通過反復地信息播報能夠算出故障特點，最終得出可靠的判斷，同時朝主站發(fā)出警示信號。（4）主站能夠有效判斷出接地故障與位置，在憑借圖形、聲音等發(fā)出警示信號，維修人員將及時作出處理。饋線各個區(qū)位的FTU都能進行信息采集，判斷接地所在位置，同橫向識別相似，縱向識別更為靈敏、高效，而且信號信息只在臨近的FTU間傳輸，這樣能夠更為簡單、可靠。

3 單相接地故障的識別與仿真

圖2是一個最為典型的配網(wǎng)圖，來自于自動化系統(tǒng)，其內(nèi)部饋線都來源于相同的10kV母線。

改圖選擇了EMTP，線路1屬于架空線路，長度達到15km，線路2是電纜線路，長度達到10km，其電容達到架空線路十倍以上，線路3是架空線路，長度為10km，線路4是等值線路，長度達到60km，該配網(wǎng)系統(tǒng)屬于A相接地，故障出現(xiàn)的具體時間為：仿真計算之后100毫秒。

3.1 故障的縱向識別

當A相路出現(xiàn)故障時，也就是L1J節(jié)點，則不同饋線對應的電流也有自身特征，饋線的初始端進行測量，會得出非常明顯的負序電流，其他未發(fā)生故障的線路負序電流則沒有任何顯著變化。這就意味著這種故障識別方法有著較好的效果。所謂的縱向識別通常依賴于相同饋線中的FTU故障特征來實施故障識別，由于L1E處安裝了聯(lián)絡開關(guān)，不納入考慮范圍，縱向識別通常只針對于L1B與L1J二者間的故障特點，以此來分析判斷特定的區(qū)域內(nèi)有無故障出現(xiàn)。

3.2 算法與數(shù)據(jù)處理

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，A/B/C各相處于非平衡狀態(tài)，常規(guī)工作狀態(tài)下，系統(tǒng)將出現(xiàn)大量的負序電流，同時，F(xiàn)TU在測算過程中也出現(xiàn)了A/B/C不平衡的問題，常規(guī)工作狀態(tài)與故障狀態(tài)下，負序電流值降發(fā)生明顯變化，配設(shè)于現(xiàn)場的FTU設(shè)備難免將遭到特定噪音的擾動，這樣就必須高效地處理負序電流信息，從而支持故障被高效定位與查明。

系統(tǒng)仿真過程中，因為B相CT誤差大概達到+3%，同樣，C相則達到-3%。饋線1中的A相出現(xiàn)了故障問題，其中的過渡性電阻達到100歐姆，系統(tǒng)模擬仿真以后的100毫秒出現(xiàn)了故障。選擇綜合負序矢量計算法，能夠提升故障計算的精度與準確度，其計算原理大致為：將A/B/C相當做基礎(chǔ)相，對應設(shè)矢量分別為：ga，gbgc，對應的時間序列：ga[k]，gb[k]gc[k]，其中k的值可以?。?-N，

gw[k]=ga2[k]+gb2[k-12]+gc2[k+12]

依照以上計算方法，可以將負序電流突變量充當一個故障分量，通過縱向識別法，能夠得出上述故障判斷過程的相關(guān)數(shù)據(jù)，具體如表1：

判據(jù)的具體運用過程中，綜合負序電流突變量的數(shù)值是3A，如果偏離這一數(shù)值，開啟通訊判斷邏輯，縱向識別過程中，兩個臨近的FTU可以對比它們的負序電流突變量，二者之間必然存在一定的差值，當在3A以上時，將發(fā)出警示性信號，同時，也能把相關(guān)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)脚潆娮诱荆瑢诱揪哂幸欢ǖ墓收献R別判斷功能，可以對判別進行評價，進而得出結(jié)論是否科學準確，當出現(xiàn)各個FTU都存在接地故障，子站也會對應發(fā)出特定指令信息，F(xiàn)TU能夠依靠全新的數(shù)據(jù)信息來對應計算得出故障特征量。如果發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)出現(xiàn)了不連續(xù)的接地故障，則會重復循環(huán)上面的判斷方法。

4 結(jié)束語

配網(wǎng)自動化系統(tǒng)實際運行中可能出現(xiàn)多種故障問題，其中單相接地是較為嚴重、相對復雜的問題之一，必須加強對單相接地故障的判斷、識別與處理，采取科學的故障識別方法，查明故障接地的成因，同時，及時采取措施來解除故障，從而保護配網(wǎng)安全，提高配網(wǎng)運行效率，支持配網(wǎng)的自動化高效運行。

參考文獻

[1]牟龍華.接地保護與故障點定位[M].中國礦業(yè)大學出版社，2000.

[2]王崇林.中性點接地方式與消弧線圈[M].中國礦業(yè)大學出版社，1999.

[3]賈清泉.非有效接地電網(wǎng)選線保護技術(shù)[M].國防工業(yè)出版社，2007.

[4]苗俊杰，李娟，焦邵華，等.配網(wǎng)自動化中故障處理模式的分析比較[J].電氣應用，2003（3）：17-20.