基于配網自動化的單相接地故障識別方法分析

摘 要：配網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。

關鍵詞：配網自動化；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系，必須明確饋線自動化系統中，單相接地故障的查找，對此應該重點從以下兩點入手：深入利用配網自動化平臺，要實現配網的逐期、逐批次建設，確保其能夠適合各類配網結構。

1 單相接地故障的不良影響

配網單相接地故障會帶來一系列的不良影響，會對整個配網系統造成極大的損害，具體體現在可能導致電力設備受損，單相接地故障發生后，配網電壓會迅速上升，大于規定的額定電壓，這將威脅到電氣設備的工作與安全運轉，從而引發電力設備的相關故障問題，進而間接地威脅到廣大客戶持續、穩定用電。

配網系統出現大范圍接地故障后，可能導致大范圍斷電現象，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享受到供電服務，其生產經營會大受影響，當前隨著配網的持續升級改造，然而，配網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，減少故障發生，提高系統運行效率。

2 單相接地故障的縱向判別

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

此系統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。出現故障后，會使得母線零序電壓迅速升高，超出規定數值，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、聲音等發出警示信號，維修人員將及時作出處理。饋線各個區位的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圖，來自于自動化系統，其內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，該配網系統屬于A相接地，故障出現的具體時間為：仿真計算之后100毫秒。

3.1 故障的縱向識別

當A相路出現故障時，也就是L1J節點，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處安裝了聯絡開關，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域內有無故障出現。

3.2 算法與數據處理

配網自動化系統中，A/B/C各相處于非平衡狀態，常規工作狀態下，系統將出現大量的負序電流，同時，FTU在測算過程中也出現了A/B/C不平衡的問題，常規工作狀態與故障狀態下，負序電流值降發生明顯變化，配設于現場的FTU設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相出現了故障問題，其中的過渡性電阻達到100歐姆，系統模擬仿真以后的100毫秒出現了故障。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相當做基礎相，對應設矢量分別為：ga，gbgc，對應的時間序列：ga[k]，gb[k]gc[k]，其中k的值可以取：0-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數據，具體如表1：

判據的具體運用過程中，綜合負序電流突變量的數值是3A，如果偏離這一數值，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，將發出警示性信號，同時，也能把相關的數據信息傳輸到配電子站，對應子站具有一定的故障識別判斷功能，可以對判別進行評價，進而得出結論是否科學準確，當出現各個FTU都存在接地故障，子站也會對應發出特定指令信息，FTU能夠依靠全新的數據信息來對應計算得出故障特征量。如果發現配網出現了不連續的接地故障，則會重復循環上面的判斷方法。

4 結束語

配網自動化系統實際運行中可能出現多種故障問題，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，從而保護配網安全，提高配網運行效率，支持配網的自動化高效運行。

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