黎力葦 劉翔

摘 要：配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)分為通信層、主站層、子站層及終端層，依托其特有的“四遙”功能實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)備的動(dòng)態(tài)化、持續(xù)化監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并妥善處理線路故障。在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中提升接地故障定位技術(shù)可以有效推動(dòng)配電系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定良好運(yùn)行。本文就此展開了分析。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化;自動(dòng)化系統(tǒng);接地故障;區(qū)段定位

1配網(wǎng)故障定位模式

1.1基于重合器的故障定位

基于重合器的故障定位主要指在配電線路斷路器上專業(yè)規(guī)范地裝配一個(gè)重合器，提前設(shè)定新裝置的動(dòng)作次數(shù)，保證配電線路開關(guān)運(yùn)行正常，有效發(fā)揮其控制、保護(hù)功能，并且保證新裝配的重合器的閉鎖、自動(dòng)復(fù)位這兩項(xiàng)功能正常。根據(jù)圖1能夠了解到，在電網(wǎng)保持穩(wěn)定安全的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)R0分閘，而剩下的開關(guān)則保持合閘狀。如果配電線路L1上k1點(diǎn)出現(xiàn)問題或者故障，那么出線開關(guān)R1就會(huì)馬上斷開，此時(shí)，線路L1也不再有電流經(jīng)過，由此造成分段開關(guān)S1、S2、S3斷開。待過了t1時(shí)間后，R1重合。1）如果k1屬于瞬時(shí)故障，R1重合后，S1、S2首次有效重合，S3合閘，故障排除，繼續(xù)供電。2）如果k1屬于永久性故障，R1重合后，S1、S2首次有效重合，R1會(huì)由于故障而斷開，執(zhí)行1）動(dòng)作。需要注意的是，因故障電流并未徹底清除，加之出線開關(guān)、分段開關(guān)已提前設(shè)定具體的重合閘次數(shù)，它們無法無限制地不斷重合閘，在提前設(shè)定的次數(shù)是兩次的情況下，若S1、S3重合兩次均以失敗告終，就會(huì)自動(dòng)閉鎖，S3繼續(xù)分閘，所以，S2、S3能夠有效隔離故障點(diǎn)。一定延時(shí)后，聯(lián)絡(luò)開關(guān)R0動(dòng)作合閘，R0-S3段這一正常區(qū)域不受影響，保持正常通電狀。對(duì)于基于重合器的故障定位模式來講，它最突出的特征和最大優(yōu)勢(shì)是無需啟動(dòng)和應(yīng)用配電自動(dòng)化系統(tǒng)，分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)與重合器之間協(xié)同合作即可完成對(duì)現(xiàn)有故障點(diǎn)的準(zhǔn)確判定及快速隔離，恢復(fù)非故障區(qū)間的供電。此模式經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，非常適合通信設(shè)施較為落后的地區(qū)。此模式在實(shí)際應(yīng)用過程中，整條線路的穩(wěn)定運(yùn)行高度依賴于配電線路出線開關(guān)的重合操作，可靠性有所欠缺。另外，由于尚不具有通信功能，不能對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)持續(xù)監(jiān)控，故難以快速有效地確定最優(yōu)故障處理方案。

1.2基于FTU的故障定位

FTU是裝配于配電網(wǎng)中柱上開關(guān)的智能終端，而DTU則裝配在電纜環(huán)網(wǎng)柜上，能夠全面監(jiān)控并精準(zhǔn)采集線路信息，比如電壓、電流等，借助通信模塊實(shí)現(xiàn)和主站的穩(wěn)定化、持續(xù)化通信，主站會(huì)根據(jù)獲取到的各種數(shù)據(jù)信息判斷并隔離故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的控制和保護(hù)。根據(jù)圖1能夠了解到，所有開關(guān)都配備了FTU。如果k1運(yùn)行過程中突發(fā)異常，那么出線開關(guān)R1的FTU則立即啟動(dòng)并快速切斷故障線路L1。主站將結(jié)合獲取到的各種信息對(duì)當(dāng)前出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行嚴(yán)格準(zhǔn)確地判定，比如明確其具體類型、所在地點(diǎn)等，借助遙控功能向S2、S3快速下達(dá)遙控分閘命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)高效精準(zhǔn)隔離，之后合閘遙控出線開關(guān)R1、聯(lián)絡(luò)開關(guān)R0，R0-S3、R1-S1保持正常運(yùn)行。

2配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中接地故障區(qū)段定位方法

2.1故障選線與定位

非有效接地系統(tǒng)中若出現(xiàn)接地故障，非故障會(huì)從原本的地電壓變?yōu)榫€電壓，尤其是當(dāng)間接性弧光接地出現(xiàn)的情況下，受到電荷的限制，中性點(diǎn)無法有效釋放通路，從而導(dǎo)致弧光接地過電壓威脅線路絕緣，持續(xù)情況下會(huì)進(jìn)一步發(fā)展成為相間短路，此時(shí)就需要及時(shí)快速地定位故障線路，并排除故障。故障選線具體是指從同一母線下連的多條線路中，識(shí)別選擇產(chǎn)生接地故障線路并進(jìn)行進(jìn)一步判斷的過程[1]。故障定位具體是指繼續(xù)依據(jù)故障信息特征對(duì)故障區(qū)間進(jìn)行定位，并準(zhǔn)確找到發(fā)生故障支路的過程，其描述示意圖。在配網(wǎng)線路上合理設(shè)置故障檢測(cè)點(diǎn)，將相鄰的多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)相連形成的邊界線可進(jìn)一步準(zhǔn)確定位線路區(qū)間，提升故障接線和故障定位的效率。不同類型的配電網(wǎng)上設(shè)置的檢測(cè)點(diǎn)作用也存在差異性，變電站配網(wǎng)母線上的檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)用于零序電壓向量的獲取，這類功能的檢測(cè)點(diǎn)若僅應(yīng)用于故障定位則將其稱之為普通線路檢測(cè)點(diǎn)，若這類功能檢測(cè)點(diǎn)同時(shí)應(yīng)用于饋線控制則將其稱之為特殊線路檢測(cè)點(diǎn)。當(dāng)相鄰的檢測(cè)點(diǎn)中包括普通線路檢測(cè)點(diǎn)，那么以之為邊界線所確定的線路區(qū)間是段，相鄰檢測(cè)點(diǎn)均為特殊線路檢測(cè)點(diǎn)，那么以之為邊界線確定的線路區(qū)間是區(qū)。

2.2輻射性接線方式

通常情況下，配電網(wǎng)會(huì)采取閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行的建設(shè)模式，不同系統(tǒng)線路在雙電源的連接下與開關(guān)相連并形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。在配電網(wǎng)正常運(yùn)行使用過程中，雙電源處的連接開關(guān)斷開，配電線路自變電站引出開始進(jìn)行開環(huán)運(yùn)行，此時(shí)輻射型連線方式呈現(xiàn)樹狀結(jié)構(gòu)，這是現(xiàn)階段我國(guó)配電網(wǎng)系統(tǒng)較為普遍的一種接線模式。

2.3獲取接地故障特征信息

2.3.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障特征

基于配網(wǎng)線路支路繁雜、距離較遠(yuǎn)的特點(diǎn)，進(jìn)行人工巡線故障定位具有一定的難度，這時(shí)選擇固定檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行故障零序電流的監(jiān)測(cè)受到信號(hào)衰減的影響較少。當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中某定點(diǎn)出現(xiàn)了單相接地故障，就如同在這一定點(diǎn)處增加了零序電壓源，線路感抗較低且經(jīng)過的零序電流偏小，整個(gè)線路上承受的零序電壓基本相等[2]。從理論角度分析，當(dāng)未出現(xiàn)故障現(xiàn)象時(shí)零序電壓應(yīng)為0，但零序電壓同時(shí)還受到不對(duì)稱線路等其他因素的干擾，因此將線路零序電壓故障閥值設(shè)為α，當(dāng)流經(jīng)零序電壓超過這一規(guī)定值則視為小電流接地故障的發(fā)生并運(yùn)行故障定位功能。

2.3.2消弧線圈接地系統(tǒng)故障特征

消弧線圈接地故障是接地故障的又一重要表現(xiàn)形式，在整個(gè)電力運(yùn)行系統(tǒng)中，因消弧線圈帶有補(bǔ)償性能（過補(bǔ)償），在其影響下故障處線路流經(jīng)的零序電流相位，相比于未出現(xiàn)故障部位的線路相位并未呈現(xiàn)出明顯差異。但若將兩處的電流幅值進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，則可顯示出故障處零序電流幅值比較低的問題[3]。在配網(wǎng)線路產(chǎn)生故障后，其電網(wǎng)仍可在一定時(shí)間范圍內(nèi)繼續(xù)使用，電網(wǎng)將針對(duì)消弧線圈的運(yùn)行模式加以持續(xù)干預(yù)控制，線圈在此期間不斷呈現(xiàn)過度補(bǔ)償和缺乏補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)，此時(shí)通過觀察零序電流相量即可察覺其變化。

2.4故障分段定位

法故障分段定位法可以實(shí)現(xiàn)各檢測(cè)點(diǎn)零序電流相量參數(shù)的自動(dòng)采集和收集，并及時(shí)判斷出產(chǎn)生故障的線路段位得出分析結(jié)論。在單電源輻射結(jié)構(gòu)線路中，包含普通線路檢測(cè)點(diǎn)的相連檢測(cè)點(diǎn)將其劃分為不同的段，一個(gè)段內(nèi)可能同時(shí)存在2個(gè)或多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行界定和判斷[4]。其中，單電源輻射線路故障段流經(jīng)的零序電流具有一定的方向，在進(jìn)行故障段的定位處理過程中變電站根測(cè)點(diǎn)只負(fù)責(zé)零序電壓相量參數(shù)的采集工作，其中故障點(diǎn)一定位于這一根測(cè)點(diǎn)的下游;而將葉節(jié)點(diǎn)作為假設(shè)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，故障點(diǎn)一定位于葉節(jié)點(diǎn)的上游。

結(jié)語：

綜上所述，現(xiàn)如今，智能配電網(wǎng)的覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，環(huán)狀結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用。配電自動(dòng)系統(tǒng)的核心功能是根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)優(yōu)化配電網(wǎng)，使其始終保持穩(wěn)定安全的運(yùn)行狀態(tài)，一旦線路出現(xiàn)異常，便于電網(wǎng)調(diào)度工作人員高效精準(zhǔn)地鎖定并排除故障。實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)接地故障定位的高效化和精準(zhǔn)化可為維修檢測(cè)人員帶來極大的便利，并為饋電線路的控制和保護(hù)提供了極富價(jià)值的理論參考。因此在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中提升接地故障定位技術(shù)可以有效推動(dòng)配電系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定良好運(yùn)行。

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