基于多角度的配网接地选线技术探索与实践

国网吐鲁番供电公司 何鑫龄 胡阳 崔宏宇 上海海泽鑫电力科技股份有限公司 张玉新

山东山大电力技术股份有限公司 高峰

1 引言

配电网单相接地寻找故障线路的方法是常见的方法，主要是把馈线逐一进行断开，在线路接地信号消失的时候，馈线就是故障线路。这种断线检查方法还需要逐一停电各路馈线，对供电可靠性有着较大影响，人员操作劳动量大。多角度选线方式，主要是应用计算机技术对配电网运行状态进行信息融合，在线检测其零序电流、谐波、暂态电流，并且进行综合地分析，必要的时候增加谐波电流，进而增大检测信号，提高选线的准确率。本文主要从多角度入手，分析配电接地选线技术。

2 小电流接地系统配网接地选线原理

目前，新疆电网10～35kV 电力系统主要是小电流接地系统，主变中性点不接地、经消弧线圈、经中阻接地，目的是提升供电可靠性。小电流接地系统在出现单相接地故障的时候，只有零序电压、零序电流出现变化，并且零序电流变化不明显，接地选线率较低。选线原理是严格按照零序电流基波、谐波的稳态量、暂态量进行开展的，因为受到稳态相量法的选线方法受到系统运行影响，所以暂态法的选线受到接地电阻大小、接地瞬间电压影响，调度人员凭借电网运行经验，辨识配网接地设备，或是在辨识单相接地故障后，采用短暂的安全运行时间裕度，凭借着经验进行逐一试拉线路，排除引起单相接地故障的设备。但是应用这种方法所耗费的时间、精力、人力比较多，降低了试拉成功效率、准确率，延长故障排除的时间，较大的冲击系统，降低供电系统的可靠性，不满足当代电网高度自动化的要求[1-3]。

2.1 稳态相量法原理

在小接地电流系统中出现单相接地故障时，稳态基波、谐波零序电流的特点是故障线路零序电流大于非故障线路的零序电流，故障线路零序电流滞后零序电压90°，非故障线路的零序电流超前零序电压90°，进而构成基于稳态零序电流相量、有功功率的稳态法选线原理。稳态基波零序电流相量选线适用在中性点不接地系统，采用稳态谐波零序电流选线适合中性点经消弧线圈接地系统，采用稳态有功功率的相量选线适用非经消弧线圈接地系统。

2.2 暂态法原理

应用故障稳态分量选线方法存在着电气量辅值小的问题。在小电流接地系统出现单相接地故障的时候，有着一个暂态的过程。电气量中有着丰富的高频分量、直流分量。电流量大，接地电容电流暂态分量比稳态值大几倍到几十倍，容易进行测量。消弧线圈对暂态量中丰富的高频信号就相当于开路，中性点不接地系统与经消弧线圈接地系统暂态的过程是一样的，构成基于暂态的选线原理。暂态特征量在引入暂态算法种类，对暂态缺陷的完善，确保选线的正确。

3 多角度配网接地选线技术应用分析

3.1 建立系统完善的主配协同小电流接地智能选线机制

小电流接地传统试拉选线流程复杂，需经历多次低压出线的分合开关工作，单纯结合历史经验，依靠人工经验、传统试拉的方式，无法高效快速查找故障接地线路，试拉过程导致配网用户停电次数增加。

为提高隔离接地线路的效率和准确性，结合电网实际运行情况，建立系统完善的小电流接地智能选线机制系统，在系统出现单相接地故障时，可以尽快对频繁和瞬时的接地动作作出判断，锁定故障点，给出拉路序列操作顺序，通过人工、半自动的控制方式实现迅速判断接地故障，将接地设备从系统中切除。

一方面，在主站侧主网系统根据消弧线圈的不同调谐度（无补偿、欠补偿和过补偿），采用不同的排序策略（IQ综合法、零序电流法、综合Q和零序电流法等），生成合理的拉路序列。同时结合站端选线装置上送的接地选线信息以及配网接地感知系统的接地选线告警信息，综合提供主配协同的接地选线结果；另一方面，将拉路序列推送至不同的序列操作控制模式（开环、半闭环和闭环）中，完成有效的实时状态监视和选线结果辨识［4-5］。

3.2 可以促进各级单位、部门的协同配合

基于D5000 主配一体化系统和站端小电流接地选线装置的规范化信息上送机制，强化主站与站端一体化自动交互以及主网与配网接地选线信息的深度交互。

完善的主配协同小电流接地智能选线机制和规范的试拉操作标准，明确智能决策试拉选线的操作流程节点，加强小电流接地选线系统与试拉遥控系统的沟通配合，促使各环节的顺畅衔接和专业管理水平的全面提升，显著减轻调度人员的工作量，提高接地选线的准确性及快速性以及智能选线辅助决策的合理性和可靠性。

4 实现多角度配网接地选线技术的措施

4.1 接地故障的智能化判断和类型辨识

按照设定的监控目标、母线实时运行情况，智能化地判断是否存在着单相接地的故障，及时向调度员提示“单相接地”信号。接收总召数据之后，获取接地前后的电流、无功、时间差等，辨识是否频繁和瞬时接地，进而辅助调度员进一步完成决策分析工作。单相接地故障判断主要采用监测母线三相电压的稳态值大小进行筛选，满足三相及线电压采集正常，且两相电压升高至线电压1.2倍，一相电压下降至线电压0.8倍，即可判断为该母线局部为单相接地故障的源发点。对单相接地辅助决策来说，如何正确地区分有效接地故障至关重要，直接影响后续决策的可靠性。故在进行辅助决策之前，需要剔除瞬时接地故障，并区分频繁接地故障。瞬时接地故障和频繁接地故障均采用时间量进行并行判断，频繁接地直接影响后续拉路策略中故障前数据是否选取上次接地的故障前数据，而瞬时接地则直接影响本次接地监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 系统主站侧的相电流、无功功率以及配网零序电流量测采集量，消弧线圈补偿度辨识，核实小电流接地系统模型中是否在接地变中性点处存在消弧线圈，若存在，需要判断消弧线圈的补偿度。通过计算脱谐度V 来描述补偿程度，如式（1）所示，区分全补偿、过补偿和欠补偿。在正确辨识补偿度后，需要针对是否存在消弧线圈以及补偿程度，综合选取不同的拉路控制策略。

对不存在消弧线圈或者消弧线圈欠补偿的情况，单一电气量很难准确定位故障设备，结合多种电气特征量（零序电流I0、故障相电流I 和无功功率Q），选用双流一功选线法如式（2）所示，计算母线关联出线发生单相接地的故障概率，提供拉路序列。保障重要用户负荷的原则，降低故障概率排序。综合考虑上述三种因素的影响，为分配合适的权重系数x、y、z，母线关联线路i 综合故障概率pi 表示为n 代表母线关联线路数目，必须保证x+y+z=1，权重系数根据量测准确度和消弧线圈补偿度进行人工调整。

对消弧线圈过补偿甚至全补偿的情况，根据推送的交互式信息窗（包含补偿电流和电容电流信息），依靠实际经验，人工选择推荐试拉设备。主要借助零序电流值或无功变化量进行判断。

4.3 主配选线信息交互协同

严格按照D5000 系统的零序电流等配网信息采集量，获取上述主网侧小电流接地选线概率及排序信息（概率越大，排序越小）。此外，考虑配网系统接地告警信息、站端接地选线装置选线信息，采用加权平均法，综合叠加考虑主网、配网、主站端等选线因素，从而多源信息互补、有效提升接地选线命中率，如式（3）所示。为分配合适的权重系数a、b、c（其中a+b+c=1），配网设备综合故障概率p综合概率表示为式（3）：

以上综合故障概率分析，需要考虑主配网间的选线设备一致性及匹配性，故在此采用低压侧范围的局部拓扑分析技术，同步感应380V范围内低压配电网设备与主网低压负荷设备的关联，维持接地设备概率综合评判基准。

5 实际应用效果

小电流接地智能选线系统主要是按照所设定的监控目标、母线运行情况，智能排除瞬时接地的故障，区分频繁接地情况，迅速定位接地故障信息，向调度员发出告警信息。智能辨识系统消弧线圈补偿度，按照相电流、无功、配网零序电流采集量，采用双流一功选线方法，生成拉路顺序，消除故障，强化主站和站端一体化自动交互、主配网信息的深度交互。按照配网零序电流的采集量、站端接地选线信息、配网感知接地告警信息，强化综合评估措施，全面提升接地选线命中效率。

5.1 优化小电流接地智能选线系统，提高效率及准确率

开展多角度的配网接地选线技术研究工作后，在实际应用建设过程中，依托D5000 实时平台，优化小电流接地选线模式后，可以实时监视母线电压变化情况，当两相电压升高，一相降低满足设定判据后，弹出告警窗，迅速定位故障点。以往传统的选线过程经常依赖调度员的历史工作经验，耗费大量的人力与精力的同时，无法确保选线效率及准确性。完善小电流接地智能选线机制后，可以利用双流一功选线法（零序电流选线法、IQ 综合选线法等）快速进行故障选线，提升故障处理的效率，丰富了电网运行管控的手段，综合考虑配网零序电流采集量、站端接地选线信息以及配网感知接地告警信息等3 方面因素，强化综合评估方式，提高接地选线第一命中率。

5.2 避免操作烦琐的人工试拉，通过多角度精准选择接地线路，迅速消除接地故障

传统的人工试拉方式主要是靠经验，已经无法适应当前电网运行的高度复杂性，不能保障电网安全稳定运行，通过主配协同小电流接地选线后，调度员可以根据多角度接地选线系统判断结果，决定线路试拉操作具体方案，提高试拉过程灵活性。

5.3 历史记录存储，完善管理系统

传统系统选线试拉操作记录基本通过人工方式记录，无法保障记录的全面性。建立小电流接地智能选线系统后，自动存储接地故障及拉路策略信息，方便调度人员进行日后的总结分析与统计工作，也可以在故障消除后，通过分析故障前后的功率突变，防止接地故障恢复后配电用户停电未察觉的情况。

6 结语

电网运行情况的不同，电网参数会出现变化，单一的接地选线方法有一定局限性。本文基于多角度配网接地选线技术在D5000 系统上的进行高级应用，实现多方面信息整合。本文多角度的接地选线主要是应用计算机快速巡检、储存、运算、分析判断，进而实现各选线方式的相互补充，联合分析判断，采用信息融合、数理统计方法，集合各主要选线方法优缺点，全面提高选线准确性和适应性。