提高小电流接地故障定位准确率

孙桂花

（国网山东省菏泽市定陶区供电公司，山东 定陶274100）

1 选择课题

供电可靠性要求。现代社会对供电可靠性的要求越来越高，馈线自动化作为配电系统提高供电可靠性最直接、最有效的技术手段，对其动作成功率的要求也越来越高。

运行指标要求。省公司配电自动化系统运行指标要求：配网小电流接地故障定位成功率≥95%。

定陶电网实际情况。定陶区供电公司2019 年1—12 月份配网小电流接地故障定位成功率仅为53%，与省公司提出的95%以上的要求存在一定的差距。

因此，选定提高小电流接地故障定位准确率作为本次QC活动的课题。

2 目标确认

根据定陶区供电公司的要求，本次QC小组将目标设定为：将定陶电网10 kV出线小电流接地故障定位准确率提高至95%以上。目标设定如图1所示。

图1 活动目标值

3 原因分析

为了更好地实现目标，对造成小电流接地故障定位准确率低的主要症结“配电终端故障”进行分析，找出8项末端因素，经过分析调查，确定导致配电终端故障的8个末端因素为：EMS通信接口故障、终端在线率低、蓄电池不合格、温度高、雷雨天气、配电终端缺陷未能及时消除、保护定值整定不合理、通信网络故障。

4 要因确认

4.1 EMS通信接口故障

在调查中发现，当配电线路发生故障时，EMS系统必须同时给配电自动化系统转发“开关变位”信号和“保护信号”信号，FA 才会启动，但由于EMS通信接口经常发生故障，会导致EMS系统转发信号失败的情况。针对这一现象对2019 年1—12 月EMS系统转发信号失败次数进行统计，统计结果如图2所示。

图2 EMS系统转发信号失败次数统计图

由图2 可以看出，由于EMS 转发信号失败次数为107 次，占导致FA 未启动因素的比例为60.45%，进而对2019年1—12月份EMS信号转发成功率进行分析发现EMS系统转发信号成功率为88.7%，不符合标准，影响严重。因此该项为要因。

4.2 端在线率低

对2019年1—12月终端在线情况进行统计分析，配网终端平均在线率为96.47%，说明终端在线率低对小电流接地故障定位准确率的影响较小。因此该项为非要因。

4.3 蓄电池不合格

对定陶16 座变电站的蓄电池进行了现场检测，并统计了各个变电站的蓄电池合格率。检测结果表明，定陶区内15座变电站的蓄电池合格率为99.5%，高于后备电源管理标准规定蓄电池合格率98%以上，对小电流接地故障定位的影响较小，因此该项为非要因。

4.4 温度高

环境温度过高导致小电流故障定位装置过热，造成故障定位功能失败，装置无法定位出故障区段。

为保险起见，小组对装置在现有最高温度下进行小电流故障定位功能验证。试验温度取35 ℃，使装置XHK-II与XJ-200在此温度下连续运行72 h，验证小电流接地故障能否正确动作。每台装置进行25次试验，随机选取5 个通流间隔，每个间隔接连进行5次重复，促使小电流接地故障定位的装置发热。

经试验，高温环境下，小电流故障定位的装置可正常识别故障间隔，故障定位正确。因此，小组确认环境温度过高为非要因。

4.5 雷雨天气

研究分析了2019年7—9月雷雨天气小电流接地故障告警情况，并对FA成功动作次数进行统计，如表1所示。

表1 雷雨天气小电流接地故障告警情况统计

根据2019年7—9月雷雨天气小电流接地故障情况及FA动作成功率统计可知，在雷雨天气多发的季节FA动作成功率为95.4%，对小电流接地故障定位的影响较小。因此该项为非要因。

4.6 配电终端缺陷未能及时处理

配电终端的故障是无法避免的，尽早发现、排除故障就显得尤为重要。目前发现配电终端的故障有2 种方式：现场巡视发现和主站侧发现。小组人员通过调查发现，在实际工作过程中，虽然也会不定期组织排查、处理配电终端缺陷，但由于缺乏配电终端缺陷处理规范，造成缺陷无法发现或者无人处理的情况发生，不满足配电终端缺陷消除率100%的要求，直接影响了FA动作成功次数，如图3所示。

图3 2019年4月OMS中处理缺陷统计图

综上所述，配电终端不能及时消缺对小电流接地故障定位确有影响，因此该项是要因。

4.7 保护定值整定不合理

QC 小组成员对定陶地区16 座变电站的小电流接地故障定位保护定值合格率进行统计可知，定值整定合格率为100%，符合现场要求，几乎对小电流接地故障定位的准确率无影响。因此，该项为非要因。

4.8 通信网络故障

分布式故障定位，利用的是相邻馈线终端的相互通信，以获取暂态零序电流的故障信息，来确定故障区段。相邻馈线终端采用光纤通信时，装置间相互通信在10 ms 以内，保证调取录波数据的实时性；采用无线通信时，故障前录波数据的长度需要根据信道情况设定。通信网络设置的好坏，直接影响相邻馈线终端的相互通信，严重影响故障定位的准确性和可靠性，故对通信网络的设置应高度重视。

目前定陶变电站使用的2G 与3G 网络传输速度慢，稳定性及传输速率为90%，以不能满足小电流接地故障定位对网络的需求，对小电流接地故障定位准确率的影响较大，故此相是要因。

5 制定对策

QC 小组针对EMS 通信接口故障、通信网络故障及配电终端缺陷未能及时消除3 点要因，进行了讨论分析并制订了对策实施表，如表2所示。

表2 对策实施表

6 对策实施

6.1 实施一：对EMS通信接口设备排查、消缺

6.1.1 对通信接口故障进行集中消缺

小组成员在对定陶区16座变电站、98条线路的通信设备进行多次试验、分析后，确定故障是通信线路在低温条件下内部纤芯处于一定弯曲半径下容易断裂致使光衰过大所致。

调控分中心专门成立EMS通信接口的更换消缺小组，经过2 个月的时间，完成对16 个变电站、98条线路的通信设备接口的更换工作，所有通信设备更换为新型号设备，EMS 转发接口稳定性得到大幅度提升。

2020年4月底，现场对16个变电站、98条线路的通信设备的EMS 接口进行检查，发现EMS 通信接口故障次数为零。

6.1.2 采用直采方式将三遥信息上送DMS主站

采用直采的方式将“开关变位”以及“保护信号”信息由变电站内通信终端直接发送至DMS 系统，代替原来由EMS 转发到DMS 系统的方式，这样可以简化信息传输的流程，降低信号在传输过程中丢失的风险。

小组成员对定陶16座变电站进行检查并对不是直采的变电站进行改造，目前定陶配网16座变电站全部是直采，EMS转发0座。

对于配网变电站内三遥信息通过EMS系统转发方式来实现的变电站，当发现EMS系统未给配网转发开关变位信息或保护信号时（无论是EMS转发前置未收到还是EMS实时前置未收到变电站端上送的信息），经与自动化班人员核实后，自动化班人员协调厂家排查、解决。

6.2 实施二：对通信网络改进及对自动化人员进行培训

6.2.1 对通信网络进行改进

目前，定陶区供电公司所有变电站使用的都是2G 或3G 网络，已不能满足小电流接地故障定位的要求，根据现在通信技术的发展变电站的网络通道即将换成4G 网络。QC 小组成员结合小电流接地故障定位装置对4G网络的传输进行试验发现，站内的信号传播速度快，小电流故障定位迅速，能及时定位故障区段，恢复非故障区段的正常供电，故障定位失败率为零。

6.2.2 对自动化通信人员进行培训

确定培训内容。针对通信人员操作水平差距大的现状，为切实提高业务水平，小组成员制订了详细的培训计划。

组织人员进行培训。结合实际工作情况，从自动化主站、通道、终端设备及现场操作等各个方面对相关人员每2周组织一次集中培训。

考核评价。为巩固和提高培训效果，结合培训内容每月进行1 次考试，对考试不合格者进行针对性的封闭复习并小组成员对培训人员考核内容及合格率统计。

6.3 实施三：集中处理配电终端缺陷

6.3.1 制定配电自动化现场设备检测消缺规范

为保证配电终端消缺工作的顺利开展，小组成员组织编制了《配电自动化现场设备检测消缺规范》。从界面划分、运行管理、检修管理、缺陷管理等方面为消缺工作提供依据，进而针对各类配电终端制定检验、消缺标准。

6.3.2 结合春检对配电终端设备故障集中检查消缺

配电运维班组织人员、车辆对现场设备进行消缺。2020年3月28日—4月28日，共计使用技工15人/次（人员应多于车辆次数），车辆5辆/次，对135个配网终端进行故障分析、消缺。

7 效果检查

7.1 目标值检查

2020年4月，QC活动的对策完全实施完毕，为验证对策实施的效果，小组成员对2020年5—6月小电流接地故障定位情况进行统计，如表3所示。

表3 2020年5-6月小电流接地故障定位情况

由表3 中的数据可以看出，小电流接地故障定位准确率从活动前的53%提高到97%，高于目标设定值95%，有效降低了小电流故障定位时间，提高了供电可靠性。

7.2 主要症结解决情况

小组成员对2020年5—6月小电流装置定位结果错误类型进行了统计，如表4所示。

表4 5-6月小电流装置定位结果错误类型统计

8 巩固措施

为巩固已经取得的成果，小组针对各项对策实施后取得的成果，通过以下措施加以巩固。

结合对策实施，小组制定了《菏泽市终端管理实施细则》和《菏泽市配网异动管理手册》保证定陶电网配网自动化系统运行符合电网安全需要，配网自动化制定了提高配网自动化系统管理标准，重新理顺了管理流程，明确人员方面管理职责、管理要求等内容，从而使电网配网自动化系统遥控监视管理规范化、制度化。