自适应小电流接地选线方法研究

尹凯　葛立青　金岩磊

摘要：文章对变电站监控系统的小电流接地选线方法进行了研究，提出了一种自适应接地选线方法，可自动适应不同通讯规约及不同类型的保护或测控装置，方便、迅速地选出故障线路，通过试跳协助进行故障处理。文章中的技术已经应用于多个智能变电站，并取得了良好效果。

关键词：小电流接地；故障选线；变电站监控系统；智能变电站；接地故障 文献标识码：A

中图分类号：TM711 文章编号：1009-2374（2015）27-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.068

1 概述

目前，我国110kV以下电网普遍采用不接地与经消弧线圈接地这两种非有效接地方式。采用这种运行方式，在发生单相接地故障后，故障特征不明显，故障电流很小，故称为小电流接地故障。由于小电流接地故障三相之间的线电压基本保持不变，因此可允许电网在单相接地的情况下继续运行一段时间，不影响负荷供电。但需要注意的是故障后非故障相电压要升高3倍，长期带故障运行会破坏绝缘，引发更为严重的相间故障。因此，当发生了小电流接地故障后应尽快选出故障线路，以便运行人员及时采取措施加以处理。

在变电站监控系统中，进行小电流接地选线无需独立的采集装置并铺设二次电缆，但传统的变电站监控系统小电流接地选线算法往往依赖于本公司特定型号的保护或测控装置上送的故障信息。然而同一变电站内保护或者测控装置有可能来源于不同制造商或者相同制造商的不同型号。这种情况下，变电站监控系统往往无法进行有效的小电流接地选线。针对现有技术的缺陷和不足，本文首先分析了站内接地故障信息的数据来源，然后通过定义线路接地故障发生条件和可能性公式，自动适应不同通讯规约及不同类型的保护或测控装置，方便、迅速地选出接地故障线路。

2 小电流接地故障信息数据流

2.1 网络结构

数字化变电站的网络结构横向可以分为站控层网络、间隔层网络及过程层网络三个层次。如图1所示。

对变电站站控层监控系统遵循DL/T 860标准与间隔层测控、保护装置的进行实时数据交换。间隔层测控、保护装置通过GOOSE网、SV网过程层网络获得设备实时运行信息。故障录波文件格式采用GB/T22386。同步相量测量装置（PMU）数据传输格式采用Q/GDW 131。

2.2 小电流接地故障信息数据流分析

从上文可知，变电站内涉及小电流接地故障信息的数据来源包括以下设备：测控、保护、故障录波器、同步相量测量装置。数量来源较为复杂。这些数据可以分为以下类型：稳态、暂态、动态。表1总结了小电流接地故障信息数据流：

从表1中可以看出，小电流接地故障信息数据来源众多，包括稳态、暂态、动态；涉及不同设备、系统；不同来源的数据时效性也不相同。由于同步相量测量装置多种高电压等级配备，而对于小电流接地故障多发生于110kV以下电网，因此变电站监控系统用于分析小电流接地故障数据来源主要为保护、测控和故障录波器。这些设备的数据传输格式、时效性各有不同，因此需要一个统一的平台来屏蔽这些差异。

2.3 信息集成

由以上小电流接地故障信息数据流分析可知，变电站监控系统实现小电流接地选线的前提是统一的全景数据平台，即实现统一建模、统一采集。全景数据平台的数据采集与处理模式如图2所示：

由图2可知，全景数据平台改变了变电站各个子系统数据采用不同编码规则、不同数据库平台所形成的若干信息孤岛。将原独立设置的各类子系统功能经过整理全部融合，在统一平台上进行必要的数据结构重构，提高了数据的利用率和互动性。

3 自适应小电流接地选线

3.1 线路接地故障发生条件定义

根据不同的装置定义不同的接地故障发生条件，接地故障发生条件定义为遥信动作、遥信返回、一定时间内遥测值大于设定值以及一定时间内遥测值小于设定值中的一种或者几种，当存在多种条件时，各种条件之间通过与、或、非逻辑运算输出定义结果，接地故障发生条件按照装置类型建立索引并储存于变电站监控系统数据库。接地故障发生条件定义流程如图3所示。

3.2 线路接地可能性公式定义

根据不同的保护装置或测控装置而定义不同的接地故障发生条件，接地故障发生条件定义为遥信动作、遥信返回、一定时间内遥测值大于设定值以及一定时间内遥测值小于设定值中的一种或者几种，当存在多种条件时，各种条件之间通过与、或、非逻辑运算输出定义结果，接地故障发生条件按照装置类型建立索引并储存于变电站监控系统数据库。线路接地可能性公式定义流程如图4所示。

3.3 故障选线

自适应小电流接地选线方法包括以下步骤：（1）线路接地故障发生条件定义；（2）线路接地可能性公式定义；（3）根据装置类型获得步骤（1）中接地故障发生条件定义，当监测到满足线路接地故障发生条件时，根据装置ID获得步骤（2）中接地可能性公式算子列表，通过前置系统收集线路接地可能性公式计算所需要的线路故障信息，并按照公式算子先后顺序储存于变电站监控系统数据库；（4）根据装置ID获得步骤（2）中接地可能性公式定义，读取步骤（3）中变电站监控系统数据库中的算子，将算子代入线路接地可能性公式进行接地可能性计算；（5）根据可能性由大到小对可能发生接地故障的线路进行排序；（6）根据排序结果对线路进行试跳，并根据试跳结果判断接地故障线路。整体流程如图5所示：

根据排序结果对线路进行试跳，试跳命令发出后，如果在一定时间内所有线路接地故障消除则提示选线成功；如果超过一定时间线路接地故障仍存在则选线失败，自动对线路进行重合闸，进行下一条线路的试跳。

4 结语

本文首先对变电站内小电流接地故障信息的数据流进行了分析，提出建立全景数据平台统一建模、统一采集，采用自适应方法进行故障线路的选择、试跳。自适应小电流接地选线方法通过定义不同的线路接地故障发生条件及线路接地可能性公式，利用变电站内现有的装置和站控层网络无需独立的采集装置并铺设二次电缆，可以自动适应不同通讯规约及不同类型的保护或测控装置，方便、迅速地选出故障线路，通过试跳协助运行人员进行故障的处理。

参考文献

[1] 李孟超，王允平，李献伟，等.智能变电站及技术特点分析[J].电力系统保护与控制，2011，39（5）.

作者简介：尹凯（1981-），男，南京南瑞继保电气有限公司工程师，硕士，研究方向：厂站自动化的研究和开发。

（责任编辑：蒋建华）