基于OPEN3000系統內部采樣數據的小電流接地告警改進方案

徐曉靜，陳永平

(國網湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南株洲412000)

2012年，株洲供電公司EMS換型，投入使用某公司研發的OPEN3000系統。該系統是在總結以往能量管理系統成功經驗的基礎上采用新技術、新標準而研制出的新一代標準化、開放式EMS系統產品，采用總線式構架，具有較強的應用擴展能力〔1〕。目前，OPEN3000系統已經成為株洲地區電網調度運行的“千里眼”，為株洲地區電網的安全、經濟、可靠運行發揮了重要作用。

1 小電流接地告警現狀分析

變電站10 kV電網中大多采用小電流接地方式，單相接地故障在線路總體故障中出現幾率較高。小電流接地故障發生后，供電仍能保證線電壓對稱，故障電流較小，不影響對負荷供電，不必立即跳閘，允許系統繼續運行1～2 h，這大大提高了電網的可靠性。但是，隨著系統容量的增加，饋線增多，導致系統電容電流增大，在發生單相接地故障后，如果長時間帶故障運行容易誘發持續時間長、影響面廣的間歇性電弧過電壓，從而損壞設備，破壞系統安全運行。因此必須盡早發現10 kV電網中的小電流接地故障，在最短時間內采取有效措施避免故障擴大化，提高電網的安全可靠性〔2-3〕。

目前，株洲城區110 kV以上變電站已全部實現無人值班，調度控制中心通過EMS系統可實時、準確獲取電網運行情況并及時控制調整電網安全運行。電網中絕大多數變電站已安裝了小電流接地選線裝置，當故障發生時能正確上報接地告警信號。但有個別老變電站仍未安裝小電流接地裝置，當發生小電流接地時不能產生接地告警信號，只能依靠監控人員檢查10 kV三相電壓對稱性來發現接地故障，不僅耗時費力，且不能在最短時間內發現故障，增大了故障擴大的幾率。

2 基于OPEN3000系統的解決方案

2.1 提出方案

10 kV電網正常運行時三相電壓是對稱的，中性點對地電壓為零，電網中無零序電壓。當某條線路發生單相小電流接地故障時，三相電路的對稱性受到破壞，故障點出現明顯的不對稱，其相連母線對應的故障相對地電壓降為零，非故障相相電壓升高至線電壓，零序電壓由零上升至正常時的相電壓。如當A相發生單相接地故障后，電壓變化情況是:A相對地電壓為零，而B相和C相對地電壓升高到原來的倍，零序電壓由零上升至正常時的相電壓〔2〕。

根據小電流接地時線路對應的10 kV母線各相電壓變化情況，基于OPEN3000系統平臺提出如下解決方案:在OPEN3000系統中新增“小電流接地告警”計算遙信點，根據對應10 kV母線電壓變化情況賦值給該遙信點。當滿足小電流接地故障電壓變化條件時，計算遙信點值為1，啟動小電流接地告警信號動作;當故障消除，電壓恢復正常時，計算遙信點值為0，告警信號復歸。如果是某相TV保險熔斷或TV損壞等情況出現，只會造成某相電壓降為0，其它2相電壓和零序電壓并不會升高，所以不會啟動“小電流接地告警”計算遙信點。

2.2 方案實施

M變電站需增加10 kVⅠ母小電流接地告警信號，先在OPEN3000系統數據庫中增加“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警”計算遙信點，在計算公式工具中設置信號賦值公式:

其中

@1代表計算遙信點“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警”

@2代表“M變電站10 kVⅠ母Ua”

@3代表“M變電站10 kVⅠ母Ub”

@4代表“M變電站10 kVⅠ母Uc”

@5代表“M變電站10 kVⅠ母Uo”//如Uo未采集可不設此條件

當M變電站10 kVⅠ母Ua，Ub，Uc中有1相下降接近于0，而其它兩相增大接近于10 kV、零序電壓上升接近原相電壓時 (實際電壓有波動，接近理想值)，計算遙信點值為1，事項告警窗口報“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警動作”。當接地故障消除，Ua，Ub，Uc，Uo電壓恢復正常時，計算遙信點值為0，事項告警窗口報“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警復歸”。

為確保監控人員及時發現故障，在“小電流接地告警”事項上告警窗的同時，增加小電流接地語音報警。

3 效果檢驗

實施基于OPEN3000系統的小電流接地告警方案后，在系統中選擇M變電站10 kVⅠ母母線作為測試對象，模擬設置母線某相相電壓為0，其余兩相相電壓為10 kV，零序電壓為5.8 kV，滿足小電流接地故障現象，告警窗口能正確快速產生“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警動作”的告警信號。取消模擬設置后，告警窗口報“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警復歸”。在變電站遠動裝置上作了類似的模擬試驗，也能產生同樣效果。之后近1年時間里，當變電站10 kV線路出現小電流接地故障，引起對應母線電壓變化時，均能正確快速產生“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警動作”告警信號，并語音告知調度監控人員。故障消除后，產生“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警復歸”信號。

4 結束語

隨著電網規模的飛速發展和無人值班變電站的推廣，作為溝通調度控制中心和變電站橋梁的EMS系統占據了越來越重要的地位。OPEN3000系統作為集先進性、可靠性與實用性為一體的新一代EMS系統，有很強的應用擴展能力。

文中基于OPEN3000系統先進平臺，針對株洲地區個別變電站無法上傳“小電流接地告警”信號的問題進行了分析，提出并實施了解決方案，試驗和實踐結果表明此方案準確、快速、經濟，在不增加資金投入的情況下，解決了個別變電站因設備限制無法上傳小電流接地告警信號的問題，使調度監控人員第一時間發現故障，大大提高了故障處理效率和電網的安全性。

〔1〕國電南瑞.OPEN3000工程化手冊〔S〕.2006.

〔2〕熊信銀，張步涵.電力系統工程基礎〔M〕.武昌:華中科技大學出版社，2003:156-193.

〔3〕肖白，束洪春，高峰.小電流接地系統單相接地故障選線方法綜述〔J〕.繼電器.2001，29(4):16-17.