基于配电自动化的配网单相接地故障定位与自愈

宋烨

摘 要：近年来，经济快速发展，社会不断进步，在智能配网和泛在物联网加速建设的大环境下，通过充分应用配电自动化、大数据、云计算等现代信息技术，实现配网故障信息全面感知及各系统应用的灵活配合;并梳理出新的配网单相接地故障精准指挥模式，使得在配网发生故障时，各专业班组间能高效联动，综合开展故障主动研判，精准定位故障点，大幅缩短故障隔离时长，有效降低故障停电时户数，进一步提升供电可靠性。

关键词：配电自动化;配网;单相接地;故障定位;自愈

引言

当前，为了满足人们的日常用电需求，需要采取有效的措施提升供电质量，确保配电网中各个线路和设备的运行质量，针对配电网中经常出现的单相接地故障，要深入分析其产生原因，并结合以往的故障情况认识到配网单相接地的危害，采取有效的措施消除这类故障问题。为了进一步提升配网系统的可靠性，要结合当前的自动化技术对配网系统进行优化，实现配网单相接地故障的查找和定位，并且通过系统内部的故障保证措施实现故障自愈，这样可以快速恢复故障，保证供电质量。

1配网自动化的发展要求

在当前的用电形势下，为了提升配网供电的可靠性，要结合当前先进的科学技术对配网系统进行不断优化，实现配网自动化可以针对系统运行中的一些故障进行快速定位，并且依靠系统的自愈功能快速恢复故障，提升供电质量。实现配网自动化具有重要意义：①提升供电可靠性，在电力系统运行中，配网系统是重要的电力输送系统，它可以起到电力传输和调度的作用，所以其正常运行直接关系到供电质量。结合目前的电力供应情况来看，部分地区由于配网系统不完善，经常会出现配网系统故障，引发停电事故，这样会给当地的经济带来不可估量的损失。实现配电自动化，可以通过故障定位和自愈技术快速恢复供电，提升供电的可靠性。②提高供电能力，通过优化配网系统的自动化功能，可以在配网的供电和调度工作中更加智能。配网系统可以对每天供电的高峰和低峰进行分析统计，然后为了保证系统的正常运行，合理地进行电能的分配和调度，尽可能地降低线路损耗，这样可以提升供电能力，满足高峰用电需求，并且可以防止出现设备长期高负荷工作的情况，延长设备的使用寿命。

2配电自动化的配网单相接地故障定位与自愈

2.1单相接地故障精准指挥流程

为实现配网单相接地故障的精准指挥，在现有的系统基础上，依靠配电自动化系统，集成配电线路在线监测系统、集中监控智能分析及辅助决策系统、配变智能终端系统、营销系统等多个数据平台;同时接入故障指示器、智能开关、配变终端数据等多维数据源，使原本分散的各类故障信息得以集中化处理，并通过配电自动化系统智能研判遴选相关故障信息，做短信实时推送，从而全面提升调控员对于故障信息的感知力。当发生单相接地故障时，调控员将应用配电自动化系统对相关故障信息进行比对分析，如发现相同时间有两个及以上非同源的信号指向同一故障源时，则立即指挥线路运维班组在规定的时间内到达疑似故障点并对其进行精准隔离。既避免了错误的试拉非故障线路，又最大限度地避免故障线路的全线停电，保障非故障用户的可靠供电，同时大大降低故障停电时户数。

2.2接地选线

一旦自动化配网中发生单相接地故障，故障点会显示产生故障行波，当故障行波传播到测量点母线时，根据物理原理发生折射与反射。经过折射和反射的行波一部分经过非故障线路，另一部分会经过故障线路，这样能够保证故障线路和非故障线路均检测到初始行波，但是对于两者而言检测到的故障行波幅值会有所不同，一般故障线路的初始行波幅值较大，且极性和非故障路线相反，通过这一原理能够正确地选择单相接地线路，很好应用于单相故障接地选线中。根据小电流选线结果，配电自动化系统自动遥控拉开所选线路的出线开关，并启动接地故障X时限（根据实际通信延时等情况确定）倒计时。因故障点位于线路1上，故CB1分闸后故障点切除，接地报警信号消失，程序自动下行。

2.3广域相量测量

小电流接地故障定位是中性点非有效接地方式与生俱来的问题，长期以来，人们试图通过变电站遥测故障信息或人工干预采集线路单点信息来解决这一问题，但由于上述两种方法均不适用于配网自动化系统定位方法、干扰因素众多，因而导致故障定位困难重重。为了解决这一问题，可采取广域相量测量法，结合中性点非有效接地系统特征，在配电线路设置多个单相接地故障信号测点，对故障零序电压、零序电流分布进行实时检测，并将所采集相量信息通过通信网络传播到服务器端进行处理，由于小电流故障点位机制数据流量不多、实时性要求不高，因而通常采取GPRS公网无线通信方式完成数据通信要求。关于广域相量测量点的选择，应遵循三个原则：一是在分断开关处设置测点，二是便于线路维护，在最佳巡线距离设置测点，三是考虑综合因素优化测点。

2.4现有的接地故障选线定位装置分析

目前配网中应用较广泛的接地选线定位装置主要可以分为两大类：一类是安装在变电所侧的选线装置，包含保护装置投入零序电流告警辅助选线功能、专用小电流接地选线装置;另一类是安装在线路设备上的接地定位装置，包含智能柱上开关（FTU）接地告警、架空线路（电缆线路）故障指示器、DTU等配电自动化装置。保护装置投入零序电流告警辅助选线功能。该方法利用变电所侧出线间隔的零序CT电流为依据，其原理为零序电流比幅法。该选线方法应用广泛，但选线原理单一，经消弧线圈补偿后稳态零序电流过小，易造成没有选线结果或选线错误，在实际应用中选线准确率基本只能达到50%左右。专用小电流接地选线装置。该方法利用变电所侧出线间隔的暂态零序CT电流为依据，通过三种方法（暂态比相法、暂态功率方向法、暂态比幅法）做判断。该装置因有多种判断方法，准确率较高。智能柱上开关接地告警。该方法利用分支线路智能开关的零序CT电流为依据，通过零序电流比幅法选线做判断。优点是能具体到某线支线，故障查找速度快，停电范围小。故障指示器。根据实现的功能可分为短路电流故障指示器、单相接地故障指示器和接综合故障指示器。现广泛使用的指示器大部都是短路电流故障指示器，不具有单相接地告警功能。

2.5故障区段定位系统结构

小电流接地故障区段定位主要通过分布式系统解决配电自动化系统信息跨地域、功能分层化、操作实时化的小电流故障定位困难等问题。结合配网小电流故障原因，采取选线和区段定位检测故障的方式，弥补配电自动化系统无法科学定位小电流接地故障的漏洞。小电流故障区段定位系统主要包括故障特征检测终端、故障定位监控中心两大部分，前者由广域相量测量单元完成故障特征信息采集，后者负责启动和控制广域相量测量单元，收集相量数据，并在小电流故障定位算法的基础上实现故障精准定位。

结语

综上所述，在电力系统的运行中，为了保证配网调度工作质量，满足用户的用电需求，一定要不断完善配网系统的自动化功能，提升配网系统的可靠性和安全性，针对当前配网系统中的单相接地故障，完善系统智能故障定位和自愈技术，并结合当前实际應用中存在的问题，深入分析，优化配网自动化功能，提升电力系统供电质量。

参考文献

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