胡海琴，汪柏勝，黃守華

（安徽黃山供電公司，安徽 黃山 245000）

0 引言

電力系統(tǒng)規(guī)程規(guī)定，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后仍然可以繼續(xù)運(yùn)行1～2 h［1］。但這種單相接地故障將引起正常相電壓升高，過(guò)電壓危害絕緣，會(huì)導(dǎo)致絕緣擊穿造成故障擴(kuò)大，因此應(yīng)盡快找出接地故障線路并予以切除［2］。針對(duì)消除接地故障線路，目前采用的方法，一是現(xiàn)場(chǎng)裝設(shè)小電流接地系統(tǒng)接地選線裝置；二是值班調(diào)控員通過(guò)試?yán)ǎ饤l試?yán)€路尋找接地線路。多年來(lái)，廣大學(xué)者對(duì)小電流接地系統(tǒng)接地選線技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，提出了多種方式的接地選線裝置［3］。從實(shí)踐運(yùn)行效果來(lái)看，由于供電企業(yè)在裝置配備、運(yùn)維管理水平等各方面參差不齊，接地選線裝置在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，往往未能充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。隨著近些年供電服務(wù)的不斷提升，試?yán)€路嚴(yán)重影響供電的可靠性和連續(xù)性，不符合電力的優(yōu)質(zhì)服務(wù)要求［4］，且開關(guān)的頻繁操作對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，同時(shí)增加了調(diào)度、監(jiān)控人員負(fù)擔(dān)。這兩種方法存在的局限性：現(xiàn)場(chǎng)選線裝置由設(shè)備管轄單位運(yùn)維管理，但使用者為調(diào)度部門，管理者不關(guān)心裝置選線準(zhǔn)確性，使用者無(wú)法對(duì)裝置進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，長(zhǎng)期過(guò)后造成選線裝置不能發(fā)揮效果；需每個(gè)變電站均配置接地選線裝置，數(shù)量多，運(yùn)維任務(wù)重；試?yán)?zhǔn)確率不高，對(duì)供電服務(wù)影響大。

1 全系統(tǒng)接地選線技術(shù)原理

單相接地時(shí)，非故障線路每相電流的變化只受本線路電容電流變化及負(fù)荷電流自然變化的影響，變化相對(duì)較小。而故障線路接地相電流的變化除了受負(fù)荷電流自然變化的影響外，還疊加了流過(guò)接地點(diǎn)的所有線路電容電流，變化數(shù)值大。因此，通過(guò)對(duì)比所有線路接地相電流在接地前后的變化值，就可確定接地所在線路。該方法廣泛應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)接地選線裝置中［1］。全系統(tǒng)接地選線技術(shù)基于現(xiàn)場(chǎng)接地選線原理的基礎(chǔ)上，突破原有按變電站判定母線接地線路的模式，將判據(jù)前移至調(diào)度端，拓展為全系統(tǒng)。即利用SCADA系統(tǒng)內(nèi)豐富的負(fù)荷電流數(shù)據(jù)，對(duì)比每條線路的接地相相電流的變化值來(lái)綜合判斷接地線路，同時(shí)以圖表形式，形象展示線路試?yán)樞颉?/p>

根據(jù)接地相接地前后所有線路相電流的變化值來(lái)進(jìn)行對(duì)比，確定接地所在線路。具體實(shí)現(xiàn)方法：

1）取母線零序電壓，即3U0值，如3U0大于30 V時(shí)，5 min后啟動(dòng)計(jì)算。

2）取母線三相對(duì)地電壓值，電壓降低相為接地相。

3）根據(jù)拓樸關(guān)系，計(jì)算接地所在母線上所有線路接地相與另一正常相（U相或W相）的電流在接地前后的變化值。接地前后的時(shí)間為5 min的整點(diǎn)數(shù)據(jù)，如 19∶48 接地，接地后一時(shí)刻可為 19∶50，前一時(shí)刻為19∶45。即△I1=接地相接地后一時(shí)刻的電流-接地相接地前一時(shí)刻的電流；△I2=正常相（U相或W相）接地后一時(shí)刻的電流-接地相接地前一時(shí)刻的電流。再取 I1與 I2的差值，即△I=I1－I2。選出△I最大的一條線路，即判定為接地線路。

如表1，黃口243線電流計(jì)算：△I1=15-8.5=6.5 A，△I2=6.74-8.21=-1.47 A，△I=6.5-（-1.47）=7.97 A。計(jì)算出所有線路的△I，報(bào)出△I最大的線路，或按大小順序顯示接地母線所有線路△I值。

表1 以芳村變2016-5-2 3∶58 35 kV母線U相接地為例

2 全系統(tǒng)接地選線技術(shù)方案實(shí)施

2.1 建立母線小電流接地監(jiān)視表

建立一張母線小電流接地監(jiān)視表，將所有需要監(jiān)視的母線定義到表中 （定義母線關(guān)聯(lián)的零序電壓測(cè)點(diǎn)，定義母線所有關(guān)聯(lián)線路），如圖1所示。每條母線的監(jiān)視記錄設(shè)置以下信息：監(jiān)視的母線ID；對(duì)應(yīng)廠站ID；母線零序電壓及母線零序電壓門檻值設(shè)置為30 V；母線關(guān)聯(lián)的線路ID，及線路差流值△I。

圖1 建立母線小電流接地監(jiān)視表

2.2 啟動(dòng)差流計(jì)算的條件

后臺(tái)服務(wù)程序周期性 （5 s）檢測(cè)母線零序電壓（即母線3U0），當(dāng)母線零序電壓門檻值大于30 V時(shí)（也即系統(tǒng)發(fā)出單相接地報(bào)警），程序啟動(dòng)差流計(jì)算，從實(shí)時(shí)庫(kù)中獲取接地母線上所有線路在前后5 min的歷史采樣單相電流值進(jìn)行計(jì)算。

2.3 搜索接地線路

根據(jù)給定判據(jù)，后臺(tái)服務(wù)程序周期性啟動(dòng)并獲所有母線零序電壓。當(dāng)母線零序電壓大于設(shè)定的母線零序電壓門檻值時(shí)，判定為母線發(fā)生單相接地，并將當(dāng)前時(shí)間記錄到母線接地發(fā)生時(shí)間。母線發(fā)生單相接地后的第一個(gè)整5 min時(shí)啟動(dòng)可疑接地線路判斷邏輯，根據(jù)母線所連線路，獲取所有線路單相電流值前后2個(gè)5 min歷史采樣值，根據(jù)接地判據(jù)，將計(jì)算所有線路△I寫入對(duì)應(yīng)線路上，并通過(guò)條圖形式形象展示接地線路的概率。其中△I最大線路即可能為接地線路，將該線路寫入實(shí)時(shí)庫(kù)接地線路ID，并產(chǎn)生告警。當(dāng)線路零序電壓小于設(shè)定門檻值后（即接地消失），將該母線接地發(fā)生時(shí)間、接地線路、所有線路△I清零。

2.4 形象展示可疑線路

差值△I最大的判定為最有可能的接地線路，通過(guò)告警信號(hào)發(fā)出。對(duì)于其他線路，也有一定程度發(fā)生接地。在SCADA畫面上以條圖形式將母線小電流接地監(jiān)視表作為列表進(jìn)行母線接地及接地線路判斷監(jiān)視，如圖2所示，按照條圖高低順序逐條試?yán)檎医拥鼐€路。

圖2 以條圖形式展示線路接地的概率

3 影響因素分析

對(duì)基于穩(wěn)態(tài)電流數(shù)據(jù)，分析全系統(tǒng)接地選線技術(shù)準(zhǔn)確性的影響因素有許多，下面作具體分析。

3.1 不完全接地的影響

不完全接地指接地相電壓降低，但不到零，零序電壓（3U0）大于 30 V（也有定為 20 V），小于 100 V。此時(shí)接地電容電流比金屬性接地小，會(huì)導(dǎo)致接地線路接地相相電流的變化值減小，但對(duì)比其他正常線路，仍能得出正確的結(jié)果。

3.2 經(jīng)消弧線圈接地

當(dāng)采用消弧線圈接地時(shí)，故障線路零序電流為所有健全線路電容電流與消弧線圈電感電流之和，由于二者反向，其容性無(wú)功功率方向?qū)⒂啥叩拇笮￡P(guān)系確定。

非故障線路電容電流大小、方向與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，但對(duì)故障線路來(lái)說(shuō)，接地點(diǎn)增加了一個(gè)電感分量的電流，從接地點(diǎn)流回的總電流ID為二者之差。ID將隨消弧線圈的補(bǔ)償度而變，消弧線圈都采用過(guò)補(bǔ)償方式，因此故障線路零序電流的大小和方向也隨之改變。

通過(guò)調(diào)整消弧線圈補(bǔ)償度，使得接地時(shí)ID在20 A左右，將能準(zhǔn)確判別接地線路。

3.3 負(fù)荷變化的影響

由于線路所供負(fù)荷隨時(shí)都在變化，相電流也在變化，但短時(shí)間內(nèi)，變化數(shù)值較小，不影響對(duì)接地線路的判別，但也存在負(fù)荷電流突變的可能，此時(shí)就要引入另外一相電流作為判據(jù)。負(fù)荷電流突變通常是由于三相動(dòng)力負(fù)荷改變引起的，因此三相電流同時(shí)突變，而接地導(dǎo)致的電流突變只有接地相，二者之間有明顯的區(qū)別。

3.4 不穩(wěn)定電弧的影響

單相接地故障中分間歇性接地和金屬性接地故障。金屬性接地故障的一般發(fā)展過(guò)程為：間歇性電弧接地→穩(wěn)定電弧接地→金屬性接地，間歇性電弧接地持續(xù)時(shí)間在0.2～2 s，穩(wěn)定電弧接地持續(xù)時(shí)間在2～10 s，最后故障點(diǎn)被燒熔成金屬性接地。由于此方法采用的是接地前后5 min整定數(shù)據(jù)，因此不穩(wěn)定電弧對(duì)判別影響小。

4 方案實(shí)施效果

全系統(tǒng)接地選線技術(shù)于2016年底實(shí)施完成，對(duì)2017年選線結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

2017年有效接地55次，其中準(zhǔn)確選線52次，有3次選線錯(cuò)誤。全系統(tǒng)接地選線技術(shù)準(zhǔn)確率達(dá)94.55%，按每次接地準(zhǔn)確選線減少3條次線路短時(shí)停電計(jì)算，共減少156條次線路短時(shí)停電，大大提高了對(duì)用戶的供電可靠性。

全系統(tǒng)接地選線技術(shù)未準(zhǔn)確選線的原因分析：寨西變兩次接地及潛口變一次接地未選出，原因?yàn)橄【€圈補(bǔ)償所致。通過(guò)調(diào)整消弧線圈補(bǔ)償度及最小補(bǔ)償電流，就可以準(zhǔn)確選線。

5 結(jié)論

全系統(tǒng)接地選線技術(shù)突破原有在變電站判定母線接地線路的模式，將選線判據(jù)布置在調(diào)度端，拓展為全系統(tǒng)。按照“誰(shuí)使用誰(shuí)管理”的要求，更利于對(duì)選線準(zhǔn)確性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和管理。隨著自動(dòng)化系統(tǒng)不斷升級(jí)，可輕易將該技術(shù)應(yīng)用到D5000和配電自動(dòng)化系統(tǒng)等其他智能系統(tǒng)中。

［1］方柳，劉賢.小電流接地系統(tǒng)接地選線技術(shù)綜述［J］.電氣開關(guān)，2012（2）：1-6.

［2］丁愛佳，鮑炫羽，季玲玲，等.小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法研究［J］.浙江電力，2017（5）：8-11.

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［4］劉強(qiáng)強(qiáng)，肖艷煒，黃堅(jiān)，等.接地選線影響因素探究及其應(yīng)對(duì)措施［J］.電力安全技術(shù)，2015（3）：9-12.