配电自动化技术在接地故障检测中的运用

周卓

[摘    要]文章就我国10 kV配电线路单相接地的客观状况，具体讲述了配电自动化技术环境下接地故障中的检查方法。这些方法不但能使配电线路接地故障选线变得更为精准，还能自行找到接地存在的各种问题点，使隔离接地位置有了真正达成的现实条件，为配电网更好地服务于居民的电力供应而提供前提条件。

[关键词]单相接地;隔离接地 ;故障选线;配电网

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）01–0–02

Application of Distribution Automation Technology in Grounding Fault Detection

Zhou Zhuo

[Abstract]The core content of this paper is to describe the objective condition of single-phase grounding of 10 kV distribution lines in China， and the inspection method of grounding fault in the environment of distribution automation technology. These methods can not only make the grounding fault selection of distribution lines more accurate， but also find all kinds of problems in grounding by themselves， so that the isolated grounding position has a real realistic condition. For the distribution network to better serve the residents of the power supply and provide preconditions.

[Keywords]single-phase grounding; isolated grounding; fault line selection; distribution network

当代社会，我国配电网中基本上都倾向于采用中性点不接地的方法进行接地操作，一些规模较大的一线城市主要是使用消弧线圈接地或小电阻接地的形式。根据配电线路运行故障方面的汇总信息我们发现，电网接地故障大概在配电线路综合故障率中的占比为八成，可以说配电线路的故障中，电网接地故障为大多数。在系统使用中性点未接地等相关的接地方法，如果系统出现单相接地问题，仍旧可以在出问题的情况下继续运转2h，进而协助运行技术人员发现出问题的线路以及问题所在的地方。然而在客观操作中，会对用户平时的供电产生一定的不良影响，同时还会带来电压，对相关设施的正常使用也造成极大的不良影响，乃至导致相间短路而增加事故的发生率与问题的产生;在小电阻接地手段下，接地故障将使线路很快出现短路而无法正常供电。所以，在短时间内找到接地出现点，隔离故障出现问题的区域，对提升供电的稳定性与可靠性，保障电网的安全开启与使用意义重大。然而现阶段安装在变电站中的接地选线设备在各种接地方式下，尤其是小电流接地或消弧线圈接地模式下，选线的精确性较差、还有待改进，大部分供电企业始终使用过去的人工试拉线路抉择、巡线登杆摇测等模式。

由于眼下配网自动化技术在持续健全与获得运用，使用设置在10 kV馈线线路周边中的FTU，对线路的电压、电流等相关资讯能立即获得，且经光纤、无线等各种信息传达模式将从排查操作中发现的一些接地属性电气量输送给配电的各个站点。在这些站点中，只要是与之相关的每个要素均应考虑进来，需要全方位地运用此配电线路中每种节点的特征量，利用模糊技术等具体的技术来发现故障究竟位置，利用某种正常的通讯方式来管控开关，规避故障发生的范围与地点，进而进一步减少配电线路在接地方面出问题、并协助小电流接地故障排查工作更好地开展下去。

1 基于配电自动化的接地故障检测方案

因为配电自动化在“三遥”改革方面的需求，在10 kV馈线线路中结合负荷配置的各项内容，可根据不同的时期与各个地区而安排配电终端FTU，另外还能经常交流与互动。经由此类FTU可排查线路问题下的资讯特征量，以此而界定接地出现的相关问题。如图1的配电线路，在有关节点提供FTU，配电自动化平台如图2所示。

配电线路的FTU拥有以下和接地故障检测有关的属性：

（1）FTU能在短时间内收集三相电流与三相电压，且从中分解出许多有关的特征量。

（2）FTU能监督故障电流与一般的负荷電流，且拥有更高的精度，通常这种精度可以上升至2‰～5‰。

（3）FTU在发现故障或检测结果有所波动的基础上，可以积极为子站或主站传达变化量。

（4）配电主站或子站能经由对时指令，让分散在不同区域的FTU的时间维持相同，不受区域的影响。

（5）配电主站或子站利用相关信息能得到所有点中的FTU资讯，且开展相关的对比，经由研究FTU位置的接地特征量，明确出故障的线路与故障位置。

针对大电流接地系统，其故障接地点的明确则相对简单，基本上都没什么复杂之处，我们能够将出问题的电流当做明确接地的特征量。见图1内的FTU2、FTU3间出现接地故障，那么FTU1、FTU2都能检查到有更大的接地电流，可是FTU3却没有发现该电流的存在。系统将此类资讯全部上交至子站后，能更加便利地界定接地问题点是介于FTU2、FTU3之间，且可以更好地明确究竟是哪个相出现了接地方面的问题。主或子站给出相关命令，让FTU2与FTU3管理的开关自行启动，目的在于更好地隔离故障地区，让接地故障不影响相关地区的正常用电。

对小电流接地系统而言，如果系统出现单相接地的情况后，零序电压将会持续上升。然而针对配电线路而言，尤其是架空线路，零序电流基本上都不大，为了使故障的界定能够更为精准，应当从中抽取其他能起到一定帮助作用的特征量。

2 FTU检测的接地故障特征量

在配电自动化平台中，接地确认线或点，通常都会使用FTU收集的各种资讯，主或子站都会界定问题接地所在的区间。FTU收集信息的量与精准性与否将会事关整个系统界定的精准性。在FTU中能使用以下相关的特征量，且能提供稳态状况下与瞬态状况下的具体资料。

2.1 装置采集量

FTU经输入的三相电压及其电流，使用DFT法可得到下述采集量：Uc（1-12）、Ub（1-12）、Ua（1-12）、Ic（1-12）、Ib（1-12）、Ia（1-12）。而（1-12）是指1至12次谐波分量。

2.2 零序電压特征量

此特点是根据线路在小电流接地的状况下，系统零序电压不断增加的属性而给出的。

U0为Ua（1）、Ub（1）以及Uc（1）3个方面的要素相加而获得的结果。

在线路无法正常工作时，线路中的每个FTU都是零序电压超过额定数字的，该状况下主或子站能使用该条件而运行平台的接地故障界定流程;另外，FTU记录在大于要求数据前后相关时间的电压、电流的波形且传达给主或子站。

2.3 零序电流特征量

这个特点是结合故障支路零序电流超过正常支路零序电流的属性而给出的。在线路电容电流总体而言较大的情况下，如10kv电缆线路，在具有更多支路线路的情况下，该特点基本上更为精准与明确;且在问题出现位置的附近了解到其零序电流是十分不稳定的，经由该点能发现接地的问题发生点。

2.4 零序功率方向特征量

这是以出问题的线路正常线路零序电流大于零序电压九十度、零序电流落后零序电压九十度的属性作为参考而给出的。

Q是由|U0|、|I0|与cosa三个方面的要素相乘所获得的结果在上述关系中的a，主要是指U0与I0间所形成的角度。

如果在某条线路中FTU发现的零序无功是大于零的，而其它FTU都是小于零的，就意味着故障或问题必定是出现在此线路中了。

2.5 五次谐波特征量

这是结合线路出现单相接地后问题所在位置的电压偶然变动的量以及五次谐波电流增加的属性而给出的。

I0（5）的结果是由Ia（5）、Ib（5）以及Ic（5）3个方面的要素相加后所得到的。

需要留意的是△I0（5）的结果大于Iset;△U的结果大于Uset

3 主站或子站启动判断故障

（1）在配电自动化系统中的相关FTU发现的资讯经通讯上传给系统后，由主站或子站系统考量整个配电自动化平台的问题资讯，以此来明确有无出现问题与接地空间。其启动量重点包括：①变电站3U0突变;②配电网单点接地形态偶然发生变动;③配电网多点接地形态偶然发生变动。

（2）主站界定系统故障空间的算法能按照真正的通讯方式与电网接地模式与架构而编写各种接地算法。此类算法重点包括：①小波变换;②模糊算法;③人工智能算法。

4 结束语

根据现阶段配电自动化系统中的各种划分、配置的FTU与短时间的互动，经由主站系统的全方位、综合研究而界定系统的接地状况，让精准处理小电流接地问题变为了现实，为电力系统更好地运用提供了条件。对比过去的接地选线方式，根据配电自动化的接地空间而检查拥有的更高、更佳的功能，在技术方面可以更好地处理干预配电网运转的小电流接地问题，使配电网能更好地为居民提供电力方面的服务。

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