郭晶 唐冬來 喻梅

摘? 要：我國的0.4 kV配電網(wǎng)缺少監(jiān)測手段，供電公司僅依靠客戶報修被動發(fā)現(xiàn)故障。該文提出了基于零序電流監(jiān)測的0.4 kV配電網(wǎng)故障研判設(shè)備及系統(tǒng)，首先，設(shè)備通過基于零序電流檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)的故障點;其次，復用用采通道將故障信息傳輸?shù)街髡?最后，建立配網(wǎng)健康狀態(tài)評估模型，預(yù)測可能會出現(xiàn)的故障，提醒臺區(qū)經(jīng)理進行故障消缺。項目應(yīng)用后，實現(xiàn)了配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控、預(yù)警、故障研判及決策分析，降低配電網(wǎng)故障搶修時間，提高供電可靠性。

關(guān)鍵詞：0.4 kV配電網(wǎng);故障研判;態(tài)勢感知決策;零序電流檢測

中圖分類號：TM762? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

長期以來，我國電網(wǎng)公司一直沿用低效的定期檢修制度對配電網(wǎng)網(wǎng)設(shè)備進行檢修和被動式的搶修，當配電網(wǎng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，依靠配電網(wǎng)檢修人員的設(shè)備巡視和用電客戶的報修電話才知道，不能主動發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生的故障和異常預(yù)警。目前，我國的電網(wǎng)公司對配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)缺乏監(jiān)測手段影響了供電服務(wù)效率和可靠性，因此，亟需研發(fā)0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備故障研判系統(tǒng)，利用智能終端采集配電設(shè)備的電氣狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立起0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備大數(shù)據(jù)分析模型，采用零序電流檢測技術(shù)定位單相接地故障，通過電流監(jiān)測判斷短路故障等，實現(xiàn)對0.4 kV配電網(wǎng)異常故障主動實時告警和故障診斷;通過0.4 kV配電網(wǎng)健康狀態(tài)評估，實現(xiàn)0.4 kV配電網(wǎng)異常狀態(tài)提前預(yù)警，為0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)檢修工作提供技術(shù)支持，從而提升電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備故障研判系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括4部分，具體內(nèi)容如下。

1.1 配電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)解析算法

由于0.4 kV配網(wǎng)自動化設(shè)備設(shè)計的算法的跨專業(yè)性與集成性，需要對各類監(jiān)測算法進行深入分析，完成各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的高效解析，保證各類監(jiān)測算法的有效性，避免TTU、智能總保、戶表等配電網(wǎng)各類監(jiān)測設(shè)備僅完成數(shù)據(jù)采集，而無法進行數(shù)據(jù)高級分析的處理。

1.2 配電網(wǎng)故障定位模型

基于零序電流檢測的0.4 kV配電網(wǎng)故障定位模型，能夠監(jiān)測線路運行參數(shù)，檢測各類短路、接地故障，監(jiān)測裝置分A、B、C三相監(jiān)測裝置單元，分別監(jiān)測配電網(wǎng)線路中的A、B、C三相線路。0.4 kV配電網(wǎng)線路故障指示器可以在線路發(fā)生故障時快速準確地識別故障區(qū)域并遠傳故障信息，大大縮短了故障查找時間，為快速排除故障、恢復正常供電提供了有力保障。在正常運行時，通過0.4 kV配電網(wǎng)線路故障指示器可以實時監(jiān)測0.4 kV配電網(wǎng)的運行狀況，可為配電網(wǎng)運行方式的優(yōu)化提供支撐。

1.3 多源異構(gòu)的配電網(wǎng)監(jiān)測終端數(shù)據(jù)采集及傳輸技術(shù)

研究多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實現(xiàn)了配電網(wǎng)多種監(jiān)控設(shè)備之間的數(shù)據(jù)聚合、智能路由和高速傳輸。包括實現(xiàn)對不同配電網(wǎng)監(jiān)測設(shè)備的不同作用模式分析，對TTU、無功補償裝置等不同的監(jiān)測終端應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、功能架構(gòu)進行研究和設(shè)計;研究監(jiān)測類型管理（切換到相應(yīng)的監(jiān)測方式，應(yīng)用將自動切換通信方式）、檢測基本參數(shù)管理、數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)聚合和智能路由，突破了配電網(wǎng)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)輪詢周期長、適應(yīng)性差的局限，有效地解決了0.4 kV配電網(wǎng)多種監(jiān)控設(shè)備之間的數(shù)據(jù)聚合、智能路由和高速傳輸?shù)膯栴}。

1.4 配電網(wǎng)設(shè)備健康狀態(tài)評估模型

針對0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備的特點，建立基于0.4 kV配電網(wǎng)線路的數(shù)據(jù)模型，將地理信息、設(shè)備位置、設(shè)備臺賬和健康狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)等進行集中呈現(xiàn)，統(tǒng)一調(diào)度;并對0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備在狀態(tài)、風險和經(jīng)濟等多個角度進行評估，做到對0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備的故障研判及狀態(tài)預(yù)警。

2 基于零序電流的故障定位技術(shù)

采用“零序電流基波幅值法”對0.4 kV配電網(wǎng)故障進行判斷，首先，在0.4 kV配電網(wǎng)中安裝三相的零序電流互感器;其次，實時監(jiān)測A、B、C三相的零序電流，當出現(xiàn)單相故障接地時，接地相零序電流增加，通過判斷零序電流增加項即可判斷故障發(fā)生相位。

在我國的三相供電0.4 kV配電網(wǎng)中，不對稱的三相向量可分解為正序分量、負序分量、零序分量。

設(shè)三相相量分量分別為Fa、Fb、Fc，角標2、1、0分別代表正序分量、負序分量、零序分量，即：

Fa= Fa1+ Fa2+ Fa0

Fb= Fb1+ Fb2+ Fb0

Fc= Fc1+ Fc2+ Fc0 （1）

在0.4 kV配電網(wǎng)運行時，正常情況下，系統(tǒng)中只存在正序分量。當系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，則系統(tǒng)保護3種不對稱分量，零序分量在發(fā)生接地故障后出現(xiàn)，向量關(guān)系如圖1所示。

例如，當配電網(wǎng)在D點發(fā)生單相接地故障時，接地的相位為A相，則UDa=0;另外，在配電網(wǎng)D點處，三相對地的電阻不同，配電網(wǎng)的三相電壓、電流也不對稱，產(chǎn)生了ID0配電網(wǎng)線路的零序電流，如圖2所示。

對于配電網(wǎng)中的接地點故障，當D點發(fā)生故障時，配電網(wǎng)A相的零序電流分量的計算如下：

UDa=0;IDb=0;IDc=0? ? ? （2）

據(jù)式（2）所示，配電網(wǎng)D點發(fā)生故障后，電壓的方程式入式（3）所示：

UDa=-ZD0×ID0? （3）

在0.4 kV配電網(wǎng)線路發(fā)生單相接地故障時，由于故障點前后的零序電流相位相反，通過裝在故障點前后的配電網(wǎng)故障監(jiān)測裝置，采集故障點前后零序電流的相位關(guān)系，對照出兩者相反的情況，即可判斷配電網(wǎng)故障發(fā)生的區(qū)間范圍。

當0.4 kV配電網(wǎng)線路發(fā)生故障時，該系統(tǒng)可以及時確定故障區(qū)段、發(fā)出故障報警指示（或信息）并上報主站，大幅縮短了故障區(qū)段查找時間。

3 應(yīng)用成效

0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備與分析系統(tǒng)在四川某地市公司上線運行2年以來，能夠有效發(fā)現(xiàn)0.4 kV配電網(wǎng)存在的單相接地故障、短路等停電等故障，解決了以往0.4 kV配電網(wǎng)單相接地故障點發(fā)現(xiàn)難的問題，為0.4 kV配電網(wǎng)運維搶修提供了豐富的問題分析手段，并能及時通過短信通知配電網(wǎng)運維搶修人員處理問題，依托該系統(tǒng)實現(xiàn)了0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)全景監(jiān)測，實現(xiàn)了配電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控、預(yù)警、故障研判及決策分析，降低0.4 kV配電網(wǎng)故障搶修時間，提高供電可靠性，支撐配電網(wǎng)經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

綜上所述，基于零序電流檢測的0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備故障研判系統(tǒng)實現(xiàn)了對0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的全景監(jiān)控，實現(xiàn)對0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備故障的告警。故障研判及決策分析，精準定位故障點及故障發(fā)生原因，能通過對0.4 kV配電網(wǎng)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)的變化分析，進行配電網(wǎng)健康狀態(tài)評估，提前消除配電網(wǎng)故障隱患。配電網(wǎng)設(shè)備故障研判系統(tǒng)降低配電網(wǎng)故障發(fā)生率及處理時間，發(fā)揮在電力物聯(lián)網(wǎng)對配電網(wǎng)的支撐作用，確保我國電網(wǎng)公司的配電網(wǎng)可靠、經(jīng)濟、穩(wěn)定的運行。

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