智能配網單相接地故障自愈技術研究及應用

林敏洪

摘 要： 本文在智能配網發展要求的基礎上，提出智能配網單相接地故障自愈技術，分析技術原理和技術要求，并提出技術發展中存在的問題，針對問題和技術原理對智能配網單相接地故障自愈技術進行優化，提出優化方案。

關鍵詞： 智能配網；單相接地故障；自愈技術

1.智能配網發展要求

1.1供電可靠性

由于生產的發展導致我國停電事故頻發，造成直接的經濟損失不可估計，甚至影響了正常社會秩序。在這樣的背景下，我國電力系統和電力部門必須要加強智能配網建設，建立相應的可靠性保證制度，做好智能配網的可靠性研究，加強基礎數據的統計與管理，進一步做小故障影響的范圍，在盡可能短的時間內處理好事故。

1.2配網供電經濟性

自2012年以來我國開始提出“低碳經濟”，在智能配網以及供電方面提出了更高的智能要求，在智能化以及自動化提高供電質量的背景下盡可能的降低線損。在目前，我國智能配網發展中提出重構配電網絡、提高智能配網電壓等級、更換導線等方式極大的降低了智能配網的線損。

1.3提高供電能力

目前配網的設計中，以滿足峰值負荷為標準。在配網的實際運用中，由于每條線路負荷差異、負荷日曲線的差異、峰值時間分布差異等，導致在配網實際運行中存在負荷分布不均衡問題，極不均衡問題凸顯。最終在配網中的直接表現是線路和設備利用率大幅度下降、線損提高。在這種背景下，通過智能配網、自動化配網能夠實現對配網的進一步優化控制，通過重負荷、過負荷的自動化、智能化轉移，提高饋線負荷率，保證供電能力的提高。

1.4電能質量改善

在科學技術、工業技術發展背景下，形形色色的電力負荷出現，目前非線性、沖擊性負荷的使用也成為了公用電網中的干擾成分，直接影響了電能質量。智能化、自動化配網的出現，成為提高、改善電能質量的重要手段，通過精密儀器設備以及智能化控制，能夠實現對配網的優化控制，從而提高電能質量。

2.智能配網單相接地故障自愈技術分析

在當前智能配網和自動化配網發展中，中性點非有效接地方式成為最普遍的接地方式。當這一接地方式發生故障時，不需要立即停止對用戶供電，通過自愈技術實現。在智能配網單向接地故障自愈技術的應用中，會通過智能化系統進行單相接地系統的自我檢測，然后根據檢測結果進行單相接地故障區段識別，在識別基礎上進行故障隔離和故障選線，在不影響正常供電的基礎上進行單相接地故障自愈。

2.1故障檢測

作為智能配網中最常見的單相接地方式——中性點非有效接地。當單相接地故障發生時，系統會檢測到接地相電壓發生降低，健全相電壓升高，同時系統還會檢測到零序電壓升高。通過智能配網中單相接地故障自愈技術系統，可以結合電壓以及電氣量來有效判定整個系統中是否發生了單相接地故障。目前常用的故障檢測系統一般在母線上添加電壓互感器開口三角側電壓實現。當智能配網單相接地系統正常的時候，電壓互感器開口三角側電壓僅僅表現為不平衡電壓；當故障發生時，電壓發生變化，一般升高為原來三倍的相電壓。通過電壓互感器開口三角側電壓的測量，能夠判斷系統是否發生了單相接地故障。

2.2接地選線

一旦智能配網中發生單相接地故障時，故障點會顯示產生故障行波，當故障行波傳播到測量點母線時，根據物理原理發生折射與反射。經過折射和反射的行波一部分經過非故障線路，另一部分會經過故障線路。這樣能夠保證故障線路和非故障線路均檢測到初始行波，但是對于兩者而言檢測到的故障行波幅值會有所不同，一般故障線路的初始行波幅值較大，且極性和非故障路線相反，通過這一原理能夠正確的選擇單相接地線路，能夠很好應用于單相故障接地選線中。

2.3故障區段識別

要進行故障隔離，首先必須要準確的進行故障區段的識別。不僅僅行波選線技術能夠在智能配網單相接地選線中應用，而且合理的運用行波選線技術能夠確定故障區段。在智能配網的變電站和開關站中綜合運用行波選線技術進行行波選線，綜合相鄰行波選線技術的選線結果進行分析，最終能夠確定故障區段，實現故障區段識別。

2.4故障隔離

當發生單相接地線路故障之后，通過檢測以及故障區段識別，然后進行故障隔離，主要是對故障線路的電源側和負荷側進行隔離。常用的故障隔離方式有兩種，一種是先斷開電源側開關，并斷開負荷側的開關。另一種故障隔離方式是先斷開側負荷開關，然后再斷開電源側開關。這兩種故障隔離方式中第一種能夠保證設備的安全。

在單相接地故障中，發生故障并不會造成短路回路，這樣就不會對負荷供電造成影響，因此對于閉環的配電系統而言，可先閉合負荷側的聯絡開關，然后斷開負荷側的進線開關，實現接地線路負荷側與系統隔離，還能夠保證負荷不失電，最后再斷開電源側的開關，最終實現了故障隔離。一般在當前智能電網的發展中，單相接地自愈技術往往采用此種隔離方案，能夠有效的保障負荷不失電。

3.智能配網單相接地故障自愈技術中存在的問題

作為配網供電中最常見故障之一，為保證配網供電的正常運行，發現單相接地故障并解決這一問題成為人們研究的重點，目前在單相接地故障方面，現場處理方案經過發展完善之后已經具有了故障自愈的雛形，但是在智能配網單相接地故障自愈技術的發展中還存在一些問題。

3.1選線技術不成熟

雖然智能配網以及智能配網單相接地故障自愈技術得到了一定的發展，但是在單相接地選線技術方面還相對不成熟，尤其是在選線技術理論研究不足，不完善。當利用單相接地選線技術的時候，一旦現場接地線路選擇不準，就無法實現故障自愈。

3.2接地選線技術無選擇性

在智能電網的發展中，線路經常會經過開關站，當配電線路分段運行的時候，需要進行接地選線技術，但是現有接地選線技術往往沒有選擇性，在單相接地故障選線技術中無法實現故障自愈。

3.3單相接地故障容易引起設備故障

一般在單相接地過程中，會進行人工轉移負荷，單相接地由于存在的時間較長，長時間的非故障相電壓升高和故障點電弧引起相同短路和設備損壞，無論是設備損壞還是線路短路，均會直接導致故障自愈失敗。

4.智能配網單相接地故障自愈技術優化方案

本文基于智能配網單行接地故障自愈技術提出了優化方案，優化方案圖如圖1所示。

圖1 智能配網單相接地故障自愈技術優化方案系統圖

該系統變電站中一共有兩臺主變，變電站的下一級為開關站。當該系統正常運行的時候，I段母線和II段母線分列運行，-開關站的兩條母線也處于分列運行狀態。線路L113位開關站線路的負荷進行供電，同時開關站線路負荷的供電也可以由L123實現。

為實現單相接地故障自愈采用了故障自愈裝置。通過單相接地故障自愈裝置實現對變電站以及開關站內部的母線電壓、線路電流以及開關動作的實時監控，并且能夠通過監控數據判斷配電線路的運行狀況，控制開關動作。通過故障自愈裝置，能夠最終實現接地線路判定以及接地線路隔離等單相接地故障自愈相關操作，最終實現接地故障自愈。

結論

隨著配網智能化、自動化的發展，新的問題被提出。智能配網單相接地故障自愈技術作為保證智能配網可靠性的基礎，加強自愈技術的研究對其發展具有重要的實踐意義。

參考文獻

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