基于多角度的配網接地選線技術探索與實踐

國網吐魯番供電公司 何鑫齡 胡陽 崔宏宇 上海海澤鑫電力科技股份有限公司 張玉新

山東山大電力技術股份有限公司 高峰

1 引言

配電網單相接地尋找故障線路的方法是常見的方法，主要是把饋線逐一進行斷開，在線路接地信號消失的時候，饋線就是故障線路。這種斷線檢查方法還需要逐一停電各路饋線，對供電可靠性有著較大影響，人員操作勞動量大。多角度選線方式，主要是應用計算機技術對配電網運行狀態進行信息融合，在線檢測其零序電流、諧波、暫態電流，并且進行綜合地分析，必要的時候增加諧波電流，進而增大檢測信號，提高選線的準確率。本文主要從多角度入手，分析配電接地選線技術。

2 小電流接地系統配網接地選線原理

目前，新疆電網10～35kV 電力系統主要是小電流接地系統，主變中性點不接地、經消弧線圈、經中阻接地，目的是提升供電可靠性。小電流接地系統在出現單相接地故障的時候，只有零序電壓、零序電流出現變化，并且零序電流變化不明顯，接地選線率較低。選線原理是嚴格按照零序電流基波、諧波的穩態量、暫態量進行開展的，因為受到穩態相量法的選線方法受到系統運行影響，所以暫態法的選線受到接地電阻大小、接地瞬間電壓影響，調度人員憑借電網運行經驗，辨識配網接地設備，或是在辨識單相接地故障后，采用短暫的安全運行時間裕度，憑借著經驗進行逐一試拉線路，排除引起單相接地故障的設備。但是應用這種方法所耗費的時間、精力、人力比較多，降低了試拉成功效率、準確率，延長故障排除的時間，較大的沖擊系統，降低供電系統的可靠性，不滿足當代電網高度自動化的要求[1-3]。

2.1 穩態相量法原理

在小接地電流系統中出現單相接地故障時，穩態基波、諧波零序電流的特點是故障線路零序電流大于非故障線路的零序電流，故障線路零序電流滯后零序電壓90°，非故障線路的零序電流超前零序電壓90°，進而構成基于穩態零序電流相量、有功功率的穩態法選線原理。穩態基波零序電流相量選線適用在中性點不接地系統，采用穩態諧波零序電流選線適合中性點經消弧線圈接地系統，采用穩態有功功率的相量選線適用非經消弧線圈接地系統。

2.2 暫態法原理

應用故障穩態分量選線方法存在著電氣量輔值小的問題。在小電流接地系統出現單相接地故障的時候，有著一個暫態的過程。電氣量中有著豐富的高頻分量、直流分量。電流量大，接地電容電流暫態分量比穩態值大幾倍到幾十倍，容易進行測量。消弧線圈對暫態量中豐富的高頻信號就相當于開路，中性點不接地系統與經消弧線圈接地系統暫態的過程是一樣的，構成基于暫態的選線原理。暫態特征量在引入暫態算法種類，對暫態缺陷的完善，確保選線的正確。

3 多角度配網接地選線技術應用分析

3.1 建立系統完善的主配協同小電流接地智能選線機制

小電流接地傳統試拉選線流程復雜，需經歷多次低壓出線的分合開關工作，單純結合歷史經驗，依靠人工經驗、傳統試拉的方式，無法高效快速查找故障接地線路，試拉過程導致配網用戶停電次數增加。

為提高隔離接地線路的效率和準確性，結合電網實際運行情況，建立系統完善的小電流接地智能選線機制系統，在系統出現單相接地故障時，可以盡快對頻繁和瞬時的接地動作作出判斷，鎖定故障點，給出拉路序列操作順序，通過人工、半自動的控制方式實現迅速判斷接地故障，將接地設備從系統中切除。

一方面，在主站側主網系統根據消弧線圈的不同調諧度（無補償、欠補償和過補償），采用不同的排序策略（IQ綜合法、零序電流法、綜合Q和零序電流法等），生成合理的拉路序列。同時結合站端選線裝置上送的接地選線信息以及配網接地感知系統的接地選線告警信息，綜合提供主配協同的接地選線結果；另一方面，將拉路序列推送至不同的序列操作控制模式（開環、半閉環和閉環）中，完成有效的實時狀態監視和選線結果辨識［4-5］。

3.2 可以促進各級單位、部門的協同配合

基于D5000 主配一體化系統和站端小電流接地選線裝置的規范化信息上送機制，強化主站與站端一體化自動交互以及主網與配網接地選線信息的深度交互。

完善的主配協同小電流接地智能選線機制和規范的試拉操作標準，明確智能決策試拉選線的操作流程節點，加強小電流接地選線系統與試拉遙控系統的溝通配合，促使各環節的順暢銜接和專業管理水平的全面提升，顯著減輕調度人員的工作量，提高接地選線的準確性及快速性以及智能選線輔助決策的合理性和可靠性。

4 實現多角度配網接地選線技術的措施

4.1 接地故障的智能化判斷和類型辨識

按照設定的監控目標、母線實時運行情況，智能化地判斷是否存在著單相接地的故障，及時向調度員提示“單相接地”信號。接收總召數據之后，獲取接地前后的電流、無功、時間差等，辨識是否頻繁和瞬時接地，進而輔助調度員進一步完成決策分析工作。單相接地故障判斷主要采用監測母線三相電壓的穩態值大小進行篩選，滿足三相及線電壓采集正常，且兩相電壓升高至線電壓1.2倍，一相電壓下降至線電壓0.8倍，即可判斷為該母線局部為單相接地故障的源發點。對單相接地輔助決策來說，如何正確地區分有效接地故障至關重要，直接影響后續決策的可靠性。故在進行輔助決策之前，需要剔除瞬時接地故障，并區分頻繁接地故障。瞬時接地故障和頻繁接地故障均采用時間量進行并行判斷，頻繁接地直接影響后續拉路策略中故障前數據是否選取上次接地的故障前數據，而瞬時接地則直接影響本次接地監控流程的是否可以直接退出。

4.2 多源信息分析以及拉路策略智能生成

充分利用D5000 系統主站側的相電流、無功功率以及配網零序電流量測采集量，消弧線圈補償度辨識，核實小電流接地系統模型中是否在接地變中性點處存在消弧線圈，若存在，需要判斷消弧線圈的補償度。通過計算脫諧度V 來描述補償程度，如式（1）所示，區分全補償、過補償和欠補償。在正確辨識補償度后，需要針對是否存在消弧線圈以及補償程度，綜合選取不同的拉路控制策略。

對不存在消弧線圈或者消弧線圈欠補償的情況，單一電氣量很難準確定位故障設備，結合多種電氣特征量（零序電流I0、故障相電流I 和無功功率Q），選用雙流一功選線法如式（2）所示，計算母線關聯出線發生單相接地的故障概率，提供拉路序列。保障重要用戶負荷的原則，降低故障概率排序。綜合考慮上述三種因素的影響，為分配合適的權重系數x、y、z，母線關聯線路i 綜合故障概率pi 表示為n 代表母線關聯線路數目，必須保證x+y+z=1，權重系數根據量測準確度和消弧線圈補償度進行人工調整。

對消弧線圈過補償甚至全補償的情況，根據推送的交互式信息窗（包含補償電流和電容電流信息），依靠實際經驗，人工選擇推薦試拉設備。主要借助零序電流值或無功變化量進行判斷。

4.3 主配選線信息交互協同

嚴格按照D5000 系統的零序電流等配網信息采集量，獲取上述主網側小電流接地選線概率及排序信息（概率越大，排序越小）。此外，考慮配網系統接地告警信息、站端接地選線裝置選線信息，采用加權平均法，綜合疊加考慮主網、配網、主站端等選線因素，從而多源信息互補、有效提升接地選線命中率，如式（3）所示。為分配合適的權重系數a、b、c（其中a+b+c=1），配網設備綜合故障概率p綜合概率表示為式（3）：

以上綜合故障概率分析，需要考慮主配網間的選線設備一致性及匹配性，故在此采用低壓側范圍的局部拓撲分析技術，同步感應380V范圍內低壓配電網設備與主網低壓負荷設備的關聯，維持接地設備概率綜合評判基準。

5 實際應用效果

小電流接地智能選線系統主要是按照所設定的監控目標、母線運行情況，智能排除瞬時接地的故障，區分頻繁接地情況，迅速定位接地故障信息，向調度員發出告警信息。智能辨識系統消弧線圈補償度，按照相電流、無功、配網零序電流采集量，采用雙流一功選線方法，生成拉路順序，消除故障，強化主站和站端一體化自動交互、主配網信息的深度交互。按照配網零序電流的采集量、站端接地選線信息、配網感知接地告警信息，強化綜合評估措施，全面提升接地選線命中效率。

5.1 優化小電流接地智能選線系統，提高效率及準確率

開展多角度的配網接地選線技術研究工作后，在實際應用建設過程中，依托D5000 實時平臺，優化小電流接地選線模式后，可以實時監視母線電壓變化情況，當兩相電壓升高，一相降低滿足設定判據后，彈出告警窗，迅速定位故障點。以往傳統的選線過程經常依賴調度員的歷史工作經驗，耗費大量的人力與精力的同時，無法確保選線效率及準確性。完善小電流接地智能選線機制后，可以利用雙流一功選線法（零序電流選線法、IQ 綜合選線法等）快速進行故障選線，提升故障處理的效率，豐富了電網運行管控的手段，綜合考慮配網零序電流采集量、站端接地選線信息以及配網感知接地告警信息等3 方面因素，強化綜合評估方式，提高接地選線第一命中率。

5.2 避免操作煩瑣的人工試拉，通過多角度精準選擇接地線路，迅速消除接地故障

傳統的人工試拉方式主要是靠經驗，已經無法適應當前電網運行的高度復雜性，不能保障電網安全穩定運行，通過主配協同小電流接地選線后，調度員可以根據多角度接地選線系統判斷結果，決定線路試拉操作具體方案，提高試拉過程靈活性。

5.3 歷史記錄存儲，完善管理系統

傳統系統選線試拉操作記錄基本通過人工方式記錄，無法保障記錄的全面性。建立小電流接地智能選線系統后，自動存儲接地故障及拉路策略信息，方便調度人員進行日后的總結分析與統計工作，也可以在故障消除后，通過分析故障前后的功率突變，防止接地故障恢復后配電用戶停電未察覺的情況。

6 結語

電網運行情況的不同，電網參數會出現變化，單一的接地選線方法有一定局限性。本文基于多角度配網接地選線技術在D5000 系統上的進行高級應用，實現多方面信息整合。本文多角度的接地選線主要是應用計算機快速巡檢、儲存、運算、分析判斷，進而實現各選線方式的相互補充，聯合分析判斷，采用信息融合、數理統計方法，集合各主要選線方法優缺點，全面提高選線準確性和適應性。