提高小電流接地故障定位準確率

孫桂花

（國網山東省菏澤市定陶區供電公司，山東 定陶274100）

1 選擇課題

供電可靠性要求。現代社會對供電可靠性的要求越來越高，饋線自動化作為配電系統提高供電可靠性最直接、最有效的技術手段，對其動作成功率的要求也越來越高。

運行指標要求。省公司配電自動化系統運行指標要求：配網小電流接地故障定位成功率≥95%。

定陶電網實際情況。定陶區供電公司2019 年1—12 月份配網小電流接地故障定位成功率僅為53%，與省公司提出的95%以上的要求存在一定的差距。

因此，選定提高小電流接地故障定位準確率作為本次QC活動的課題。

2 目標確認

根據定陶區供電公司的要求，本次QC小組將目標設定為：將定陶電網10 kV出線小電流接地故障定位準確率提高至95%以上。目標設定如圖1所示。

圖1 活動目標值

3 原因分析

為了更好地實現目標，對造成小電流接地故障定位準確率低的主要癥結“配電終端故障”進行分析，找出8項末端因素，經過分析調查，確定導致配電終端故障的8個末端因素為：EMS通信接口故障、終端在線率低、蓄電池不合格、溫度高、雷雨天氣、配電終端缺陷未能及時消除、保護定值整定不合理、通信網絡故障。

4 要因確認

4.1 EMS通信接口故障

在調查中發現，當配電線路發生故障時，EMS系統必須同時給配電自動化系統轉發“開關變位”信號和“保護信號”信號，FA 才會啟動，但由于EMS通信接口經常發生故障，會導致EMS系統轉發信號失敗的情況。針對這一現象對2019 年1—12 月EMS系統轉發信號失敗次數進行統計，統計結果如圖2所示。

圖2 EMS系統轉發信號失敗次數統計圖

由圖2 可以看出，由于EMS 轉發信號失敗次數為107 次，占導致FA 未啟動因素的比例為60.45%，進而對2019年1—12月份EMS信號轉發成功率進行分析發現EMS系統轉發信號成功率為88.7%，不符合標準，影響嚴重。因此該項為要因。

4.2 端在線率低

對2019年1—12月終端在線情況進行統計分析，配網終端平均在線率為96.47%，說明終端在線率低對小電流接地故障定位準確率的影響較小。因此該項為非要因。

4.3 蓄電池不合格

對定陶16 座變電站的蓄電池進行了現場檢測，并統計了各個變電站的蓄電池合格率。檢測結果表明，定陶區內15座變電站的蓄電池合格率為99.5%，高于后備電源管理標準規定蓄電池合格率98%以上，對小電流接地故障定位的影響較小，因此該項為非要因。

4.4 溫度高

環境溫度過高導致小電流故障定位裝置過熱，造成故障定位功能失敗，裝置無法定位出故障區段。

為保險起見，小組對裝置在現有最高溫度下進行小電流故障定位功能驗證。試驗溫度取35 ℃，使裝置XHK-II與XJ-200在此溫度下連續運行72 h，驗證小電流接地故障能否正確動作。每臺裝置進行25次試驗，隨機選取5 個通流間隔，每個間隔接連進行5次重復，促使小電流接地故障定位的裝置發熱。

經試驗，高溫環境下，小電流故障定位的裝置可正常識別故障間隔，故障定位正確。因此，小組確認環境溫度過高為非要因。

4.5 雷雨天氣

研究分析了2019年7—9月雷雨天氣小電流接地故障告警情況，并對FA成功動作次數進行統計，如表1所示。

表1 雷雨天氣小電流接地故障告警情況統計

根據2019年7—9月雷雨天氣小電流接地故障情況及FA動作成功率統計可知，在雷雨天氣多發的季節FA動作成功率為95.4%，對小電流接地故障定位的影響較小。因此該項為非要因。

4.6 配電終端缺陷未能及時處理

配電終端的故障是無法避免的，盡早發現、排除故障就顯得尤為重要。目前發現配電終端的故障有2 種方式：現場巡視發現和主站側發現。小組人員通過調查發現，在實際工作過程中，雖然也會不定期組織排查、處理配電終端缺陷，但由于缺乏配電終端缺陷處理規范，造成缺陷無法發現或者無人處理的情況發生，不滿足配電終端缺陷消除率100%的要求，直接影響了FA動作成功次數，如圖3所示。

圖3 2019年4月OMS中處理缺陷統計圖

綜上所述，配電終端不能及時消缺對小電流接地故障定位確有影響，因此該項是要因。

4.7 保護定值整定不合理

QC 小組成員對定陶地區16 座變電站的小電流接地故障定位保護定值合格率進行統計可知，定值整定合格率為100%，符合現場要求，幾乎對小電流接地故障定位的準確率無影響。因此，該項為非要因。

4.8 通信網絡故障

分布式故障定位，利用的是相鄰饋線終端的相互通信，以獲取暫態零序電流的故障信息，來確定故障區段。相鄰饋線終端采用光纖通信時，裝置間相互通信在10 ms 以內，保證調取錄波數據的實時性；采用無線通信時，故障前錄波數據的長度需要根據信道情況設定。通信網絡設置的好壞，直接影響相鄰饋線終端的相互通信，嚴重影響故障定位的準確性和可靠性，故對通信網絡的設置應高度重視。

目前定陶變電站使用的2G 與3G 網絡傳輸速度慢，穩定性及傳輸速率為90%，以不能滿足小電流接地故障定位對網絡的需求，對小電流接地故障定位準確率的影響較大，故此相是要因。

5 制定對策

QC 小組針對EMS 通信接口故障、通信網絡故障及配電終端缺陷未能及時消除3 點要因，進行了討論分析并制訂了對策實施表，如表2所示。

表2 對策實施表

6 對策實施

6.1 實施一：對EMS通信接口設備排查、消缺

6.1.1 對通信接口故障進行集中消缺

小組成員在對定陶區16座變電站、98條線路的通信設備進行多次試驗、分析后，確定故障是通信線路在低溫條件下內部纖芯處于一定彎曲半徑下容易斷裂致使光衰過大所致。

調控分中心專門成立EMS通信接口的更換消缺小組，經過2 個月的時間，完成對16 個變電站、98條線路的通信設備接口的更換工作，所有通信設備更換為新型號設備，EMS 轉發接口穩定性得到大幅度提升。

2020年4月底，現場對16個變電站、98條線路的通信設備的EMS 接口進行檢查，發現EMS 通信接口故障次數為零。

6.1.2 采用直采方式將三遙信息上送DMS主站

采用直采的方式將“開關變位”以及“保護信號”信息由變電站內通信終端直接發送至DMS 系統，代替原來由EMS 轉發到DMS 系統的方式，這樣可以簡化信息傳輸的流程，降低信號在傳輸過程中丟失的風險。

小組成員對定陶16座變電站進行檢查并對不是直采的變電站進行改造，目前定陶配網16座變電站全部是直采，EMS轉發0座。

對于配網變電站內三遙信息通過EMS系統轉發方式來實現的變電站，當發現EMS系統未給配網轉發開關變位信息或保護信號時（無論是EMS轉發前置未收到還是EMS實時前置未收到變電站端上送的信息），經與自動化班人員核實后，自動化班人員協調廠家排查、解決。

6.2 實施二：對通信網絡改進及對自動化人員進行培訓

6.2.1 對通信網絡進行改進

目前，定陶區供電公司所有變電站使用的都是2G 或3G 網絡，已不能滿足小電流接地故障定位的要求，根據現在通信技術的發展變電站的網絡通道即將換成4G 網絡。QC 小組成員結合小電流接地故障定位裝置對4G網絡的傳輸進行試驗發現，站內的信號傳播速度快，小電流故障定位迅速，能及時定位故障區段，恢復非故障區段的正常供電，故障定位失敗率為零。

6.2.2 對自動化通信人員進行培訓

確定培訓內容。針對通信人員操作水平差距大的現狀，為切實提高業務水平，小組成員制訂了詳細的培訓計劃。

組織人員進行培訓。結合實際工作情況，從自動化主站、通道、終端設備及現場操作等各個方面對相關人員每2周組織一次集中培訓。

考核評價。為鞏固和提高培訓效果，結合培訓內容每月進行1 次考試，對考試不合格者進行針對性的封閉復習并小組成員對培訓人員考核內容及合格率統計。

6.3 實施三：集中處理配電終端缺陷

6.3.1 制定配電自動化現場設備檢測消缺規范

為保證配電終端消缺工作的順利開展，小組成員組織編制了《配電自動化現場設備檢測消缺規范》。從界面劃分、運行管理、檢修管理、缺陷管理等方面為消缺工作提供依據，進而針對各類配電終端制定檢驗、消缺標準。

6.3.2 結合春檢對配電終端設備故障集中檢查消缺

配電運維班組織人員、車輛對現場設備進行消缺。2020年3月28日—4月28日，共計使用技工15人/次（人員應多于車輛次數），車輛5輛/次，對135個配網終端進行故障分析、消缺。

7 效果檢查

7.1 目標值檢查

2020年4月，QC活動的對策完全實施完畢，為驗證對策實施的效果，小組成員對2020年5—6月小電流接地故障定位情況進行統計，如表3所示。

表3 2020年5-6月小電流接地故障定位情況

由表3 中的數據可以看出，小電流接地故障定位準確率從活動前的53%提高到97%，高于目標設定值95%，有效降低了小電流故障定位時間，提高了供電可靠性。

7.2 主要癥結解決情況

小組成員對2020年5—6月小電流裝置定位結果錯誤類型進行了統計，如表4所示。

表4 5-6月小電流裝置定位結果錯誤類型統計

8 鞏固措施

為鞏固已經取得的成果，小組針對各項對策實施后取得的成果，通過以下措施加以鞏固。

結合對策實施，小組制定了《菏澤市終端管理實施細則》和《菏澤市配網異動管理手冊》保證定陶電網配網自動化系統運行符合電網安全需要，配網自動化制定了提高配網自動化系統管理標準，重新理順了管理流程，明確人員方面管理職責、管理要求等內容，從而使電網配網自動化系統遙控監視管理規范化、制度化。