单相接地故障抢修精准指挥中配电物联网的应用分析

赵振明

摘要：随着智能化科技与物联网技术的发展，将配网自动化技术、大数据技术等应用于配网系统，能够实现配网系统的信息化运转，从而达到配网故障信息的全方位感知与系统的灵活运行，对应形成全新的配网单相接地故障指挥方案。本文重点分析了配网单相接地故障特点以及物联网技术的应用。

关键词：配电网;单相接地;故障抢修;精准指挥;物联网;应用

0  前言

以往的配网故障抢修方式对于整个配网系统故障的抢修都有着极大的影响，不仅抢修效率低下，而且可能出现散乱的故障信息，繁琐的工作流程等，对此可以尝试将物联网技术应用于配网故障抢修中，发挥对配网系统运行的支持作用，这样才能有效地提高配网系统运行效率，控制故障和问题的出现，从而提高配网系统的运行水平。

1  配网单相接地故障分析

1.1 配网单相接地故障特点

单相接地故障属于配网系统内最容易发生的故障类型之一，相对于架空线路，出现单相接地故障的主要成因为：雷击线路断线、设备绝缘不佳、绝缘击穿接地、小动物外力破坏等，相对于单纯的电缆线路，出现单相接地故障也会有很多原因，外部原因体现为：工程施工破坏。配网单相接地故障发生后很可能对常规化运转设备的绝缘度形成损害，对应威胁人身安全、设备等的平稳状况，10kV配网线路出现接地故障后，则要在规定的时间内来控制接地故障，消除接地故障，从而确保配網系统的安全、平稳、高效运行。现阶段，单相接地线路的辨认、识别以及故障点的定位等都属于配网系统单相接地故障处理的一大挑战，为了控制不合理的用户停电现象，就必须做好单相接地线路的快速定位与故障隔离，从而减少非必要的用户停电现象。

要想确保人身安全，整个配网系统应选择小电流接地系统，此系统的优势体现在：中性点不直接接地，系统出现单相接地故障时，故障相的电压则将极大地下降，甚至降低为0，另外两相电压则显著上升，超出额定相电压，甚至趋向于等于额定线电压，甚至超出动作整定值，变电站中发出了接地警示信号，然而，三相线电压则维持对称，不会对供电带来太大的影响，参照调度的规程与数据，一旦小电流接地系统出现单相接地故障后，系统则难以维持两小时的运行。配网单相接地故障则可能对常规运行设备的绝缘带来一定的干扰和破坏，也势必会对配网设备、人身安全等带来一定的威胁，10kV配网线路出现接地故障时，需要在特定的时间范围内来控制接地故障，从而维持系统的安全工作和运转。

现阶段，单相接地线路的辨认、识别以及故障点的定位等一直都是配网单相接地故障处理中的难点和挑战，唯有达到单相接地线路的及时定位与高效隔离，才能控制非必要的用户停电，从而控制故障停电的时间。

1.2 接地故障选线定位设备

现阶段，配网系统中应用最为广泛的接地选线定位设备包括两大类别：第一，配设于变电所一端的选线设备，具体为：保护设备投入零序电流告警辅助选线功能;专用小电流接地选线设备，以及配设于线路设备的接地定位装置，具体为：智能柱上开关接地警报器、架空线路故障指示器、数据传输单元等自动化设备。

第一，保护设备投入零序电流告警辅助选线功能。主要是依照变电所一侧出线间隔的零序电流互感器电流，其基本原理为：零序电流比幅法，这一选线法有着较大的应用范围，然而，选线原理则相对单一，经过消弧线圈补偿以后稳态零序电流则相对较小，则可能导致选线无结果、选线失误等，现实运用中选线准确率通常在一半以上。

第二，专用小电流接地选线设备。这一方法则主要参照变电所侧出线间隔暂态零序电流，采用暂态比相法、功率方向法与比幅法等来加以判断，此设备因为有着各种判断法，有着高度的准确率。

第三，智能柱上开关接地告警方法。主要参照分支线路智能开关的零序CT电流，采用零序电流比幅法来对选线做出合理地判断，其优势体现为：可以将故障定位到某条分支线路，从而更加高效、精准、快速地定位故障，停电范围则相对较小。

第四，故障指示器。故障指示器按照其实现的功能则包括：短路电流故障指示器、单相接地故障指示器与综合故障指示器。现阶段，使用最为广泛的指示器一般为：短路电流故障指示器，此设备的缺点在于无法发挥单相接地的警示功能，从而难以有效地进行故障指示。

1.3 配网单相接地故障的处理方法

以往的故障处理模式下，如果变电站的母线电压发生接地问题，调度人员通常参照调度规程与规定，结合线路的实际情况，参照供电所反映的情况、工单情况等来逐步地对相同变电所母线的不同出线开关来试拉，直到识别出存在接地故障的线路，这样对于存在若干分支、路径长的故障性线路，线路巡查则要耗费一定的时间，参照单相接地故障统计数据能看到：即使试拉的精准性和以往对比起来有了显著提升，依然导致很多用户和线路处于故障停电状态，虽然停电时间不长，这样就最大程度地对客户的用电感受带来一定的负面影响，也对供电的平稳性、安全性等带来了一定的难度和挑战。

2  单相接地故障的精准隔离

2.1 配电物联网

配电物联网多是建立在配网运行状态的感知、设备健康状态感知以及环境条件变化的感知等基础上的，凭借配网系统自动化、互动化等的有效合作，达到对整个配网系统的高效率、全方位地感知，同时，也能实现数据的有效融合与智能化应用，进而达到配网系统精益化管理的需要，实现能源互联网的飞速发展，属于全新的电力系统中的配网结构。

现阶段，刚刚投运的供电服务指挥系统主要包括以下分支系统：调度自动化系统、用电信息采集系统、智能公变监测系统，通过依靠全方位融合平台数据，创建起建立在大数据基础上的配网数据分析与应用服务，而且要依赖于大数据平台中的数据挖掘功能、数据分析功能，有效地优化配网状态的感受与感知能力，从而达到对配网系统工作状态、运行模式的全景化感知与可视化感受，从而有效地提高配网运行、维护与管控的智能化效果。

2.2 单相接地故障精准指挥流程

要想达到对配网单相接地故障的精准化指导，则要依托于当前的系统，充分地利用配网自动化系统，将配网线路在多个系统中的数据进行统一集中，这些系统具体是指：在线监测系统、配变智能终端系统、营销系统等，而且要将故障指示器接入其中，形成来自于智能开关、配变终端若干数据源，确保最初散落的不同故障信息都能被统一、集中地处理，而且借助配网自动化系统来分析选择故障信息，形成短信息的定时推送，以此来有效地提高调控员对故障信号与信息的感受与感知能力。

单相接地故障出现后，调控人员可以依赖于配网自动化系统来对比、分析其中的故障信号和数据，若看到同一时间存在两个，甚至更多的非同源信号都指向一个故障源，就要及时地指挥线路运行、维护班组在特定的时间内抵达疑似故障点附近，来隔离故障，这样不仅能彻底消除对非故障线路的错誤试拉，也能有效地控制故障线路的大范围断电，从而维持其他用户的正常、安全电力、电能供应，有效地控制故障停电的时间和范围。

3  单相接地故障抢修精准指挥中配电物联网的应用案例

某地区在某年某月某日的12时发出监控警报信号：某变电站的10kVI段母线发生接地，UA： 10.27，UB：0.20，Uc：10.2 3Uo：58.53。变电所中的接地选线设备中所呈现的接地线路：AK18线。这一单相接地故障处理实例中，一方面没有试拉变电站出线开关，另一方面也未能拉停故障全线，具体的方法就是对运维班组做出部署，深入现场来高效、准确地隔开故障，从而有效地控制了整个线路中的用户停电现象，维护了大部分用户的安全用电。与此同时，配网自动化系统中可能存在多种故障信息和其他问题，其中杆塔断路器后段处可能出现智能开关接地警报信号。调度人员可以参照具体的指挥流程，号召运维团队和班组在特定时限内抵达该支线，对发生故障的区域和区间进行有效隔离，通过拉开故障支线处的开关，变电站中的接地信号则不再存在，使得电压重新回归正常，后期的巡查中识别出故障点是来自于支线分支用户电缆，这一单相接地故障处理实际操作中，未能试拉变电站出线开关，也未能拉停故障线路，取而代之的是运维班组直接抵达现场来对故障实施精准化隔离，从而有效地解除故障，最终最大程度上控制了用户的停电，所造成的用户停电时长、户数等都十分有限。

4  结语

此方法的运用最大程度上控制了非故障用户的停电问题，而且控制了因为故障导致的停电户数，并缩短了停电时长，最重要的是能够极大地削减现场班组故障巡检、巡查的工作难度，从而能实现基层的减负增效，减少了人力、物力等的投入，进而能带来理想的经济效益与社会效益，要积极地将物联网技术运用于配网系统单相接地故障抢修中，从而有效地发挥故障定位与隔离功能，最大程度地控制事故的影响范围，提高系统运行效率。

参考文献：

[1] 何凤梅.物联网工程导论[M].清华大学出版社，2018.

[2] 张鸿涛.物联网关键技术及系统应用[M].机械工业出版社，2016.

[3] 牟龙华著.接地保护与故障点定位[M].中国矿业大学出版社，2000.

[4] 吴刚.配电网单相接地故障的区间定位和测距[D].三峡大学，2012

[5] 刘林，张运洲，王雪，等.能源互联网目标下电力信息物理系统深度融合发展研究[J].中国电力，2019，52（1）： 2-9.

[6] 陈银峰，帅萌，高胜强，等.基于配电自动化系统的单相接地定位技术研究 [J].机电信息，2019（24）： 10-11，13.