曹力力，王 煒

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

目前10kV和35kV電壓等級系統(tǒng)普遍采用中性點不接地的運行方式。這種運行方式容易產(chǎn)生間隙性弧光接地過電壓，使單相接地故障發(fā)展為相間短路或多點重復(fù)性接地故障。為了避免單相接地故障時產(chǎn)生間隙性弧光接地過電壓，中性點不接地運行普遍采用消弧線圈小電流接地的方式減小單相接地故障時的故障電流，以減少間隙性弧光接地過電壓對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響。

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，流經(jīng)消弧線圈的電感電流能有效補償電網(wǎng)的對地電容電流，減小故障點殘流，使故障相接地電弧兩端的電壓恢復(fù)速度降低，故障接地電流小于發(fā)生電弧的最小電流，從而避免電弧的產(chǎn)生，也不會產(chǎn)生諧振過電壓的現(xiàn)象。因此，消弧線圈是小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置中的核心設(shè)備。

1 消弧線圈的原理和應(yīng)用

消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后提供電感電流，補償接地的電容電流，使接地電流減小、故障相接地電弧兩端的電壓恢復(fù)速度降低，達(dá)到熄滅電弧的目的。

當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時，不僅可以有效減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機率，還可以有效抑制過電壓的幅值，同時也最大程度地減小故障點的熱破壞作用。所謂正確調(diào)諧，是指電感電流接近或等于電容電流，工程上用脫諧度V來描述調(diào)諧程度，V=（IC-IL）/IC。當(dāng)V等于零時，稱為全補償；V大于零時為欠補償；V小于零時為過補償。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對值越小越好，最好是處于全補償狀態(tài)，即調(diào)至諧振點上。但是在電網(wǎng)正常運行時，小脫諧度的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過電壓，因此當(dāng)電網(wǎng)未發(fā)生單相接地故障時，希望消弧線圈的脫諧度越大越好，最好是退出運行。

目前，國內(nèi)外對消弧線圈的試驗手段主要為停電檢修，尚缺乏有效的實時監(jiān)測、事故預(yù)警和輔助決策的手段。

2 PI實時數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用

2.1 設(shè)計思路

通過PI實時數(shù)據(jù)庫從湖州電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)中調(diào)取與消弧線圈運行情況有關(guān)的實時參數(shù)，并通過運算和運用ProcessBook的相關(guān)工具進(jìn)行分析，判斷消弧線圈的運行狀況。

PI系統(tǒng)的主要硬件包括PI系統(tǒng)服務(wù)器、PI Web服務(wù)器、NAS（Network Attached Storage，全局?jǐn)?shù)據(jù)存貯中心），以及PI與實時系統(tǒng)的接口計算機。由于實時系統(tǒng)和PI系統(tǒng)位于不同的安全區(qū)域，在PI和各實時系統(tǒng)之間均加裝了隔離裝置，并分別設(shè)置了各自與PI進(jìn)行實時數(shù)據(jù)通信的計算機。PI系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及存貯活動的信息流向為：SCADA－PI通信機把SCADA數(shù)據(jù)的名稱、屬性、數(shù)值、計量單位等信息傳給PI接口機，然后由PI接口機對其進(jìn)行組織、加工處理后，通過PI系統(tǒng)存入NAS中。PI接口機和各實時系統(tǒng)通信機之間采用雙向通信方式，使用TCP/IP協(xié)議。

《10kV～66kV消弧線圈運行規(guī)范》、《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》中關(guān)于消弧線圈發(fā)生嚴(yán)重缺陷的定義是：消弧線圈在最大補償電流檔位運行，而脫諧度大于5%；中性點位移電壓大于15%相電壓。因此，脫諧度、中性點位移電壓是最能反映小電流接地系統(tǒng)運行狀態(tài)的兩個主要實時參數(shù)。同時，電容電流、電感電流、殘流、和諧度也是反映小電流接地系統(tǒng)狀況的輔助實時參數(shù)。

運用ProcessBook的相關(guān)工具對PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中兩個主實時參數(shù)和其他4個輔實時參數(shù)進(jìn)行調(diào)取、運算和分析，實現(xiàn)對湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)中消弧線圈進(jìn)行運行狀態(tài)監(jiān)視、事故預(yù)警與輔助決策的目的。

2.2 功能模塊

湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置的監(jiān)視、事故預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)共有主參數(shù)監(jiān)視、輔參數(shù)監(jiān)視、主參數(shù)預(yù)警3個功能模塊。

2.2.1 主參數(shù)監(jiān)視

本功能模塊通過ProcessBook中的趨勢圖工具反映小電流接地系統(tǒng)中消弧線圈的脫諧度、中性點位移電壓的實時數(shù)據(jù)和一定時間范圍內(nèi)的變化情況，并通過時間控件對趨勢圖的控制實現(xiàn)對任意時間段脫諧度、中性點位移電壓數(shù)據(jù)的查詢和分析功能。

目前的自動調(diào)諧接地補償裝置能夠?qū)崿F(xiàn)全補償運行或很小的脫諧度，主要是由于在消弧線圈的一次回路中串入了大功率的阻尼電阻，降低中性點電壓的幅值，使之達(dá)到相電壓的5%～10%。當(dāng)系統(tǒng)的電容電流與消弧線圈工作電流相等時，即諧振時中性點電壓限制在允許值以下，就可實現(xiàn)全補償方式，這是殘流最小的最佳工作方式。在低壓電網(wǎng)中由于中性點不對稱電壓很小，為提高測量精度，采用特制的中性點專用互感器來提高檢測靈敏度。

通過對湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)中消弧線圈脫諧度和中性點位移電壓實時數(shù)據(jù)的監(jiān)視，可以得到湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置的主要運行狀況；同時通過對不同時間段的脫諧度、中性點位移電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置的檢修策略制定提供依據(jù)，實現(xiàn)相關(guān)狀態(tài)檢修工作的輔助決策。

2.2.2 輔助參數(shù)監(jiān)視

本功能模塊通過ProcessBook中的趨勢圖工具反映湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)中消弧線圈的電容電流、電感電流、殘流的實時數(shù)據(jù)，通過ProcessBook中的柱狀圖工具反映了湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)中消弧線圈和諧度的實時數(shù)據(jù)和一定時間范圍內(nèi)的變化情況。

電容電流又稱位移電流。不同于電荷定向移動形成的電流，電容電流是由于電容充放電引起的等效電流；對于交流電，這種等效電流是始終存在的。電網(wǎng)中小電流接地系統(tǒng)諧振裝置上的電容電流值的大小取決于10kV及35kV低壓母線上所連接的線路和設(shè)備。

小電流接地系統(tǒng)諧振裝置上的電感電流是消弧線圈為低壓母線提供的補償感性電流，與消弧線圈的自身參數(shù)和運行檔位有關(guān)。

殘流是小電流接地系統(tǒng)諧振裝置上電容電流與電感電流的差值。若殘流過低，可能造成消弧線圈實際工作點過于接近諧振點，脫諧度接近于零，會使中性點位移電壓偏大，從而使系統(tǒng)不平衡加劇，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；若殘流過大，則會影響消弧線圈的補償效果。

和諧度是小電流接地系統(tǒng)諧振裝置上電感電流和電容電流的比值。和諧度反映的是該消弧線圈運行的穩(wěn)定程度。

通過對消弧線圈電容電流、電感電流、殘流等實時數(shù)據(jù)的監(jiān)視以及對和諧度實時數(shù)據(jù)的趨勢分析，可以反映小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置的運行狀況。

2.2.3 主參數(shù)預(yù)警

本功能模塊通過ProcessBook中的柱狀圖工具反映湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)中中性點位移電壓和脫諧度的實時數(shù)據(jù)，可以在湖州電網(wǎng)任一變電站小電流接地系統(tǒng)中性點位移電壓或脫諧度超標(biāo)時發(fā)出預(yù)警信號，并可進(jìn)入該變電站的主監(jiān)視界面查看小電流接地系統(tǒng)的具體運行情況。

在電網(wǎng)阻尼率一定的情況下，消弧線圈接地系統(tǒng)中性點電壓的大小與脫諧度有關(guān)。脫諧度越小，中性點電壓越高；脫諧度等于零即諧振全補償時，中性點電壓最高。當(dāng)中性點位移電壓超過系統(tǒng)相電壓的15%或脫諧度超過5%時，預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信息。因此，本系統(tǒng)可以通過對湖州電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)中消弧線圈中性點位移電壓和脫諧度實時數(shù)據(jù)的預(yù)警功能，及時發(fā)現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)的不良工況，使檢修部門及時發(fā)現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生故障，并采取相應(yīng)對策，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.3 運行環(huán)境要求

硬件要求CPU為Pentium4 2.0 GHz及以上，內(nèi)存為512MB及以上，硬盤為40GB及以上，顯示器分辨率設(shè)置為1024×768及以上。

軟件環(huán)境要求操作系統(tǒng)為Windows XP/2000/7，使用 PI ProcessBook。

3 結(jié)語

通過對PI數(shù)據(jù)庫中與小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和運算，實現(xiàn)對小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置的事故預(yù)警與檢修輔助決策。本系統(tǒng)集成了小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置中脫諧度和中性點位移電壓的實時數(shù)據(jù)監(jiān)控和趨勢圖輔助分析，以及電容電流、電感電流、殘流、和諧度等輔助實時參數(shù)的實時監(jiān)控，通過以上功能對消弧線圈的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、分析和事故預(yù)警，提高了小電流接地系統(tǒng)諧振接地裝置的事故監(jiān)控和輔助決策能力。

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