基于适应配电自动化的馈线接地保护探究

梁伟锋（广东电网有限责任公司江门恩平供电局，广东 恩平 529400）



基于适应配电自动化的馈线接地保护探究

梁伟锋
（广东电网有限责任公司江门恩平供电局，广东 恩平 529400）

摘 要：随着电力技术的发展，配网运行逐渐走向自动化，要想有效地适应配电自动化，维护配网的高效运转，就要深入分析馈线接地保护的方法，提高接地保护水平。本文对负序电流馈线接地保护进行了深入分析，研究了保护的判断依据。

关键词：配电自动化；馈线接地保护；探究

结合馈线接地保护的基本原理，深入分析了负序电流故障选线的原理，在不测量各个线路的零序相位的情况下，同馈线保护有效配合，实现馈线接地保护功能的有效发挥。

一、馈线接地保护的原理分析

负序电流分流法是支撑馈线接地保护的基本原理。配网系统中会设置多条出线，正常情况下，三相负荷以及系统参数都处于平衡状态，如果当K馈线中的某一相（A相）有单相接地故障（如图1所示），对应出现负序电流，该电流将经过故障区，流向供电端与未发生故障的线路，故障区的负序电流值就是二者电流之和，所以，此时故障区的负序电流值最大，其方向正好逆于供电端以及未发生故障线路的负序电流方向。接地保护此时将发挥分流作用，通过参照负序电流的梯度差来发挥这一作用。以此来控制故障区的电压。

图1单相接地故障示意图

二、基于负序电流的馈线接地保护

1 负序电流的计算方法

当馈线中的某一相出现接地时（设：K馈线的A相），选择对称分量法来计算负序电流，能够得出途径线路故障处的各类电流大小，其中包括：正序电流I1、负序电流I2、零序电流I0等。则有以下公式：

上式中，EA与Rf分别代表正常运行状态下，故障点的对地电压与接地电阻，Z0、Z1、Z2则各自代表故障发生时，配网整体的零序阻抗、正序阻抗、负序阻抗。

在电流较小的状态下，接地馈线系统的阻抗会形成以下关系：零序阻抗远大于正、负序阻抗，因此，能够将以上公式变成：

系统内部，高压端阻抗能够折算值低压端，从而使得阻抗值下降，由于配网建设规模的不断扩大，配网中的Z2逐渐下降，其中多数配网结构为辐射式，单个馈线负荷下降、其阻抗相对上升。通常来说，同整个配电系统相比，单个馈线的负序阻抗要高出几十倍甚至百倍。所以，系统故障处的负序电流会形成自己的流动方向，通常朝着电源端流去。那么，故障线路的负序电流，可以用下面公式表示：I2k≈I2，对应的母线负序电压：U2=-EAZ2s/3Rf+Z0，未发生故障的线路，设为：i线路，其负序电流计算公式：I2i=U2/Z2i=-I2Z2S/Z2i。类似地，当另外的一条线路出现单相接地故障问题，则对应的线路k的负序电流：I2k=-I2Z2s/Z2k。

根据计算得出的负序电流的具体数值来对应实施馈线接地保护，首先对馈线K的接地保护加以分析与整定，得出公式：I2zd=Kk|I2K|，对馈线K接地故障进行检测，得出接地保护抗过度电阻能力。

通过综合性的分析与检测得出，通常情况下，馈线的负序阻抗要远远高于系统的负序阻抗，达到几百倍，小电流接地系统，其零序阻抗较大，通常达到上千欧，经过综合计算得出，负序电流馈线接地保护，其抗过渡电阻能够高达十几千欧到几十千欧。

2 基于负序电流方向的馈线接地保护

从单相接地故障图能够看出，负序电流有一定的来源，通常来自于故障发生处，并逐渐朝着电源端、非故障区流动。而且负序电流的方向，也是故障线路同非故障去反向，同时，发生故障的相，也会出现一定程度的故障电流，其负序电流同电压相位相同，所以，根据负序电流方向能够实施接地保护。

然而，负序电流会发生一定程度的流动，会逐渐朝着电源端流动，同时，非故障线路也不会产生过大的负序电流，这无疑为负序电流方向的测量带来了挑战。因此，负序方向接地保护无法有效应用。

3 比较式接地保护

同负序电流类似，来自于接地故障的零序电流也将发生流动，从故障区逐渐朝着电源端、非故障区流动，然而，其具体的分布状况受到多重因素影响，例如：补偿度、线路的长度、结构等。其中故障区接地保护对应的零序电流为Iok=Io-Iok。

如果从馈线保护安装的位置到末尾，此段线并不是很长，那么Iok也就是来自于故障点的零序电流也会越来越小，甚至趋向于0。此时，Iok≈Io，也就是在零序电流方面，故障保护位置同故障位置大致相等，同样，负序电流同零序电流趋向一致，未发生故障的区域，其负序电流则趋向于0，其中要留出裕度，对应的故障线路需要达到以下条件：

其中：K1，K2为整定系数，各自取值为0.5、1.5，如果保护位置到末尾之间有一段很长的线路，那么就要扩大K1，K2的值，或者实施特定的整定计算。

三、馈线接地保护的优势特征

1 抵御弧光接地的干扰

对于电流较小的接地系统，最常发生弧光接地故障，这是因为电弧在实际的燃灭中，过大的零序阻抗使得能量无法被充分释放，从而导致位移电压上升，对零序回路补偿过程中，会引发谐振问题，从而导致零序选线的故障问题。当系统负序阻抗下降，故障选线将不会受到过大干扰。

负序电流将接地保护能够发挥超强的故障监测功能，即使是电阻高达十几千欧，也不在话下，可见该接地保护可以有效地抵御过滤电阻。

2 比较式接地保护体现出灵活的适应能力

随着配网的运行，故障过滤电阻会对应在不断地调整、变化，发生故障的线路中的负序电流、零序电流等也将随之发生动态调整，可见其灵活的适应能力。

四、馈线接地保护的实现方法

配网系统运行中，为了有效达到馈线自动保护的目的，最为关键的就是要从负序电流入手，抑制其对电源、主线路等带来的不良影响，具体可以从以下方面入手：

1 零序电压启动

配网系统实际运行过程中，多种因素会酿成负序电流，例如：不对称故障等。关键是要寻找一种方法来有效辨别，有效的方法为：零序电压启动法，发挥其辅助判断的功能，零序电压值变小时，甚至低于整定值，继电器实施复位动作。

2 电流变化量保护

配网系统处于常规运行状态下，负序电流也可能产生，源头为：不对称负荷、电流的不平衡等，要想有效克制这种不良影响，可以对负序电流故障进行分量处理，故障发生前、发生后，负序电流会发生一定程度的变化，针对变化量实施接地保护。

3 工作电流的合理设定

对工作电流进行科学、准确的定位，形成一个精准工作电流，要有效控制继电器测量误差，使其在20%以下，故障问题出现时，当负序电流、零序电流等较大，超出了所定义的精准电流，继电器对应发出保护动作。

4 比较式接地保护进行判断

所谓比较式指的是零序、负序两类电流之间的对比、对照。在接地保护工作过程中，负序电流不稳定，会受到负荷特性的干扰，同零序电流相比，负序电流变换器精度较低，要想有效控制负序电流接地保护出现误动作问题，有必要设置比较式接地保护，发挥对故障线的深入判断功能。例如：故障问题出现，当发现负序、零序电流较大，超出精确值时，达到负序电流接地保护判断的标准，就可以准确定位故障。

5 优化发展外部接线与软硬件

为了全面优化配网的运行质量，也可以加大对外部接线的优化与改造力度。当出线负荷相对较小，要想确保精准测量，高效定位故障，应该改进测量仪器，更新测量软件系统，提升其精准度，同时，也要对硬件系统进行更新与发展。

结语

以上是以负序电流大小为基础的馈线接地保护，通过理论的探索与实践的深入分析，能够得出一套有效适应配网自动化的馈线接地保护模式。

参考文献

［1］朱孔明.刍议配电自动化的馈线接地保护研究［J］.电子世界，2013（8）：45-46.

［2］张鲲.对电力系统配电网自动化发展与实现技术的探讨［J］.科技资讯，2011（32）：21-22.

［3］曾祥君，于永源，周有庆，等.配电网谐振状态与单相接地状态的辨识［J］.电力系统自动化，1998（8）：41-43.

中图分类号：TM76

文献标识码：A