自適應小電流接地選線方法研究

尹凱　葛立青　金巖磊

摘要：文章對變電站監控系統的小電流接地選線方法進行了研究，提出了一種自適應接地選線方法，可自動適應不同通訊規約及不同類型的保護或測控裝置，方便、迅速地選出故障線路，通過試跳協助進行故障處理。文章中的技術已經應用于多個智能變電站，并取得了良好效果。

關鍵詞：小電流接地；故障選線；變電站監控系統；智能變電站；接地故障 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM711 文章編號：1009-2374（2015）27-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.068

1 概述

目前，我國110kV以下電網普遍采用不接地與經消弧線圈接地這兩種非有效接地方式。采用這種運行方式，在發生單相接地故障后，故障特征不明顯，故障電流很小，故稱為小電流接地故障。由于小電流接地故障三相之間的線電壓基本保持不變，因此可允許電網在單相接地的情況下繼續運行一段時間，不影響負荷供電。但需要注意的是故障后非故障相電壓要升高3倍，長期帶故障運行會破壞絕緣，引發更為嚴重的相間故障。因此，當發生了小電流接地故障后應盡快選出故障線路，以便運行人員及時采取措施加以處理。

在變電站監控系統中，進行小電流接地選線無需獨立的采集裝置并鋪設二次電纜，但傳統的變電站監控系統小電流接地選線算法往往依賴于本公司特定型號的保護或測控裝置上送的故障信息。然而同一變電站內保護或者測控裝置有可能來源于不同制造商或者相同制造商的不同型號。這種情況下，變電站監控系統往往無法進行有效的小電流接地選線。針對現有技術的缺陷和不足，本文首先分析了站內接地故障信息的數據來源，然后通過定義線路接地故障發生條件和可能性公式，自動適應不同通訊規約及不同類型的保護或測控裝置，方便、迅速地選出接地故障線路。

2 小電流接地故障信息數據流

2.1 網絡結構

數字化變電站的網絡結構橫向可以分為站控層網絡、間隔層網絡及過程層網絡三個層次。如圖1所示。

對變電站站控層監控系統遵循DL/T 860標準與間隔層測控、保護裝置的進行實時數據交換。間隔層測控、保護裝置通過GOOSE網、SV網過程層網絡獲得設備實時運行信息。故障錄波文件格式采用GB/T22386。同步相量測量裝置（PMU）數據傳輸格式采用Q/GDW 131。

2.2 小電流接地故障信息數據流分析

從上文可知，變電站內涉及小電流接地故障信息的數據來源包括以下設備：測控、保護、故障錄波器、同步相量測量裝置。數量來源較為復雜。這些數據可以分為以下類型：穩態、暫態、動態。表1總結了小電流接地故障信息數據流：

從表1中可以看出，小電流接地故障信息數據來源眾多，包括穩態、暫態、動態；涉及不同設備、系統；不同來源的數據時效性也不相同。由于同步相量測量裝置多種高電壓等級配備，而對于小電流接地故障多發生于110kV以下電網，因此變電站監控系統用于分析小電流接地故障數據來源主要為保護、測控和故障錄波器。這些設備的數據傳輸格式、時效性各有不同，因此需要一個統一的平臺來屏蔽這些差異。

2.3 信息集成

由以上小電流接地故障信息數據流分析可知，變電站監控系統實現小電流接地選線的前提是統一的全景數據平臺，即實現統一建模、統一采集。全景數據平臺的數據采集與處理模式如圖2所示：

由圖2可知，全景數據平臺改變了變電站各個子系統數據采用不同編碼規則、不同數據庫平臺所形成的若干信息孤島。將原獨立設置的各類子系統功能經過整理全部融合，在統一平臺上進行必要的數據結構重構，提高了數據的利用率和互動性。

3 自適應小電流接地選線

3.1 線路接地故障發生條件定義

根據不同的裝置定義不同的接地故障發生條件，接地故障發生條件定義為遙信動作、遙信返回、一定時間內遙測值大于設定值以及一定時間內遙測值小于設定值中的一種或者幾種，當存在多種條件時，各種條件之間通過與、或、非邏輯運算輸出定義結果，接地故障發生條件按照裝置類型建立索引并儲存于變電站監控系統數據庫。接地故障發生條件定義流程如圖3所示。

3.2 線路接地可能性公式定義

根據不同的保護裝置或測控裝置而定義不同的接地故障發生條件，接地故障發生條件定義為遙信動作、遙信返回、一定時間內遙測值大于設定值以及一定時間內遙測值小于設定值中的一種或者幾種，當存在多種條件時，各種條件之間通過與、或、非邏輯運算輸出定義結果，接地故障發生條件按照裝置類型建立索引并儲存于變電站監控系統數據庫。線路接地可能性公式定義流程如圖4所示。

3.3 故障選線

自適應小電流接地選線方法包括以下步驟：（1）線路接地故障發生條件定義；（2）線路接地可能性公式定義；（3）根據裝置類型獲得步驟（1）中接地故障發生條件定義，當監測到滿足線路接地故障發生條件時，根據裝置ID獲得步驟（2）中接地可能性公式算子列表，通過前置系統收集線路接地可能性公式計算所需要的線路故障信息，并按照公式算子先后順序儲存于變電站監控系統數據庫；（4）根據裝置ID獲得步驟（2）中接地可能性公式定義，讀取步驟（3）中變電站監控系統數據庫中的算子，將算子代入線路接地可能性公式進行接地可能性計算；（5）根據可能性由大到小對可能發生接地故障的線路進行排序；（6）根據排序結果對線路進行試跳，并根據試跳結果判斷接地故障線路。整體流程如圖5所示：

根據排序結果對線路進行試跳，試跳命令發出后，如果在一定時間內所有線路接地故障消除則提示選線成功；如果超過一定時間線路接地故障仍存在則選線失敗，自動對線路進行重合閘，進行下一條線路的試跳。

4 結語

本文首先對變電站內小電流接地故障信息的數據流進行了分析，提出建立全景數據平臺統一建模、統一采集，采用自適應方法進行故障線路的選擇、試跳。自適應小電流接地選線方法通過定義不同的線路接地故障發生條件及線路接地可能性公式，利用變電站內現有的裝置和站控層網絡無需獨立的采集裝置并鋪設二次電纜，可以自動適應不同通訊規約及不同類型的保護或測控裝置，方便、迅速地選出故障線路，通過試跳協助運行人員進行故障的處理。

參考文獻

[1] 李孟超，王允平，李獻偉，等.智能變電站及技術特點分析[J].電力系統保護與控制，2011，39（5）.

作者簡介：尹凱（1981-），男，南京南瑞繼保電氣有限公司工程師，碩士，研究方向：廠站自動化的研究和開發。

（責任編輯：蔣建華）