配電自動化技術在接地故障檢測中的運用

周卓

[摘? ? 要]文章就我國10 kV配電線路單相接地的客觀狀況，具體講述了配電自動化技術環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，還能自行找到接地存在的各種問題點，使隔離接地位置有了真正達成的現實條件，為配電網更好地服務于居民的電力供應而提供前提條件。

[關鍵詞]單相接地;隔離接地 ;故障選線;配電網

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]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

當代社會，我國配電網中基本上都傾向于采用中性點不接地的方法進行接地操作，一些規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。根據配電線路運行故障方面的匯總信息我們發現，電網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，電網接地故障為大多數。在系統使用中性點未接地等相關的接地方法，如果系統出現單相接地問題，仍舊可以在出問題的情況下繼續運轉2h，進而協助運行技術人員發現出問題的線路以及問題所在的地方。然而在客觀操作中，會對用戶平時的供電產生一定的不良影響，同時還會帶來電壓，對相關設施的正常使用也造成極大的不良影響，乃至導致相間短路而增加事故的發生率與問題的產生;在小電阻接地手段下，接地故障將使線路很快出現短路而無法正常供電。所以，在短時間內找到接地出現點，隔離故障出現問題的區域，對提升供電的穩定性與可靠性，保障電網的安全開啟與使用意義重大。然而現階段安裝在變電站中的接地選線設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，大部分供電企業始終使用過去的人工試拉線路抉擇、巡線登桿搖測等模式。

由于眼下配網自動化技術在持續健全與獲得運用，使用設置在10 kV饋線線路周邊中的FTU，對線路的電壓、電流等相關資訊能立即獲得，且經光纖、無線等各種信息傳達模式將從排查操作中發現的一些接地屬性電氣量輸送給配電的各個站點。在這些站點中，只要是與之相關的每個要素均應考慮進來，需要全方位地運用此配電線路中每種節點的特征量，利用模糊技術等具體的技術來發現故障究竟位置，利用某種正常的通訊方式來管控開關，規避故障發生的范圍與地點，進而進一步減少配電線路在接地方面出問題、并協助小電流接地故障排查工作更好地開展下去。

1 基于配電自動化的接地故障檢測方案

因為配電自動化在“三遙”改革方面的需求，在10 kV饋線線路中結合負荷配置的各項內容，可根據不同的時期與各個地區而安排配電終端FTU，另外還能經常交流與互動。經由此類FTU可排查線路問題下的資訊特征量，以此而界定接地出現的相關問題。如圖1的配電線路，在有關節點提供FTU，配電自動化平臺如圖2所示。

配電線路的FTU擁有以下和接地故障檢測有關的屬性：

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

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

（3）FTU在發現故障或檢測結果有所波動的基礎上，可以積極為子站或主站傳達變化量。

（4）配電主站或子站能經由對時指令，讓分散在不同區域的FTU的時間維持相同，不受區域的影響。

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

針對大電流接地系統，其故障接地點的明確則相對簡單，基本上都沒什么復雜之處，我們能夠將出問題的電流當做明確接地的特征量。見圖1內的FTU2、FTU3間出現接地故障，那么FTU1、FTU2都能檢查到有更大的接地電流，可是FTU3卻沒有發現該電流的存在。系統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是介于FTU2、FTU3之間，且可以更好地明確究竟是哪個相出現了接地方面的問題。主或子站給出相關命令，讓FTU2與FTU3管理的開關自行啟動，目的在于更好地隔離故障地區，讓接地故障不影響相關地區的正常用電。

對小電流接地系統而言，如果系統出現單相接地的情況后，零序電壓將會持續上升。然而針對配電線路而言，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，應當從中抽取其他能起到一定幫助作用的特征量。

2 FTU檢測的接地故障特征量

在配電自動化平臺中，接地確認線或點，通常都會使用FTU收集的各種資訊，主或子站都會界定問題接地所在的區間。FTU收集信息的量與精準性與否將會事關整個系統界定的精準性。在FTU中能使用以下相關的特征量，且能提供穩態狀況下與瞬態狀況下的具體資料。

2.1 裝置采集量

FTU經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

此特點是根據線路在小電流接地的狀況下，系統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個方面的要素相加而獲得的結果。

在線路無法正常工作時，線路中的每個FTU都是零序電壓超過額定數字的，該狀況下主或子站能使用該條件而運行平臺的接地故障界定流程;另外，FTU記錄在大于要求數據前后相關時間的電壓、電流的波形且傳達給主或子站。

2.3 零序電流特征量

這個特點是結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，該特點基本上更為精準與明確;且在問題出現位置的附近了解到其零序電流是十分不穩定的，經由該點能發現接地的問題發生點。

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三個方面的要素相乘所獲得的結果在上述關系中的a，主要是指U0與I0間所形成的角度。

如果在某條線路中FTU發現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在此線路中了。

2.5 五次諧波特征量

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

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

需要留意的是△I0（5）的結果大于Iset;△U的結果大于Uset

3 主站或子站啟動判斷故障

（1）在配電自動化系統中的相關FTU發現的資訊經通訊上傳給系統后，由主站或子站系統考量整個配電自動化平臺的問題資訊，以此來明確有無出現問題與接地空間。其啟動量重點包括：①變電站3U0突變;②配電網單點接地形態偶然發生變動;③配電網多點接地形態偶然發生變動。

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

4 結束語

根據現階段配電自動化系統中的各種劃分、配置的FTU與短時間的互動，經由主站系統的全方位、綜合研究而界定系統的接地狀況，讓精準處理小電流接地問題變為了現實，為電力系統更好地運用提供了條件。對比過去的接地選線方式，根據配電自動化的接地空間而檢查擁有的更高、更佳的功能，在技術方面可以更好地處理干預配電網運轉的小電流接地問題，使配電網能更好地為居民提供電力方面的服務。

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