徐曉靜，陳永平

(國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南株洲412000)

2012年，株洲供電公司EMS換型，投入使用某公司研發(fā)的OPEN3000系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在總結(jié)以往能量管理系統(tǒng)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上采用新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)而研制出的新一代標(biāo)準(zhǔn)化、開放式EMS系統(tǒng)產(chǎn)品，采用總線式構(gòu)架，具有較強(qiáng)的應(yīng)用擴(kuò)展能力〔1〕。目前，OPEN3000系統(tǒng)已經(jīng)成為株洲地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的“千里眼”，為株洲地區(qū)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。

1 小電流接地告警現(xiàn)狀分析

變電站10 kV電網(wǎng)中大多采用小電流接地方式，單相接地故障在線路總體故障中出現(xiàn)幾率較高。小電流接地故障發(fā)生后，供電仍能保證線電壓對稱，故障電流較小，不影響對負(fù)荷供電，不必立即跳閘，允許系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行1～2 h，這大大提高了電網(wǎng)的可靠性。但是，隨著系統(tǒng)容量的增加，饋線增多，導(dǎo)致系統(tǒng)電容電流增大，在發(fā)生單相接地故障后，如果長時(shí)間帶故障運(yùn)行容易誘發(fā)持續(xù)時(shí)間長、影響面廣的間歇性電弧過電壓，從而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行。因此必須盡早發(fā)現(xiàn)10 kV電網(wǎng)中的小電流接地故障，在最短時(shí)間內(nèi)采取有效措施避免故障擴(kuò)大化，提高電網(wǎng)的安全可靠性〔2-3〕。

目前，株洲城區(qū)110 kV以上變電站已全部實(shí)現(xiàn)無人值班，調(diào)度控制中心通過EMS系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確獲取電網(wǎng)運(yùn)行情況并及時(shí)控制調(diào)整電網(wǎng)安全運(yùn)行。電網(wǎng)中絕大多數(shù)變電站已安裝了小電流接地選線裝置，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)能正確上報(bào)接地告警信號。但有個(gè)別老變電站仍未安裝小電流接地裝置，當(dāng)發(fā)生小電流接地時(shí)不能產(chǎn)生接地告警信號，只能依靠監(jiān)控人員檢查10 kV三相電壓對稱性來發(fā)現(xiàn)接地故障，不僅耗時(shí)費(fèi)力，且不能在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，增大了故障擴(kuò)大的幾率。

2 基于OPEN3000系統(tǒng)的解決方案

2.1 提出方案

10 kV電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)三相電壓是對稱的，中性點(diǎn)對地電壓為零，電網(wǎng)中無零序電壓。當(dāng)某條線路發(fā)生單相小電流接地故障時(shí)，三相電路的對稱性受到破壞，故障點(diǎn)出現(xiàn)明顯的不對稱，其相連母線對應(yīng)的故障相對地電壓降為零，非故障相相電壓升高至線電壓，零序電壓由零上升至正常時(shí)的相電壓。如當(dāng)A相發(fā)生單相接地故障后，電壓變化情況是:A相對地電壓為零，而B相和C相對地電壓升高到原來的倍，零序電壓由零上升至正常時(shí)的相電壓〔2〕。

根據(jù)小電流接地時(shí)線路對應(yīng)的10 kV母線各相電壓變化情況，基于OPEN3000系統(tǒng)平臺提出如下解決方案:在OPEN3000系統(tǒng)中新增“小電流接地告警”計(jì)算遙信點(diǎn)，根據(jù)對應(yīng)10 kV母線電壓變化情況賦值給該遙信點(diǎn)。當(dāng)滿足小電流接地故障電壓變化條件時(shí)，計(jì)算遙信點(diǎn)值為1，啟動小電流接地告警信號動作;當(dāng)故障消除，電壓恢復(fù)正常時(shí)，計(jì)算遙信點(diǎn)值為0，告警信號復(fù)歸。如果是某相TV保險(xiǎn)熔斷或TV損壞等情況出現(xiàn)，只會造成某相電壓降為0，其它2相電壓和零序電壓并不會升高，所以不會啟動“小電流接地告警”計(jì)算遙信點(diǎn)。

2.2 方案實(shí)施

M變電站需增加10 kVⅠ母小電流接地告警信號，先在OPEN3000系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中增加“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警”計(jì)算遙信點(diǎn)，在計(jì)算公式工具中設(shè)置信號賦值公式:

其中

@1代表計(jì)算遙信點(diǎn)“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警”

@2代表“M變電站10 kVⅠ母Ua”

@3代表“M變電站10 kVⅠ母Ub”

@4代表“M變電站10 kVⅠ母Uc”

@5代表“M變電站10 kVⅠ母Uo”//如Uo未采集可不設(shè)此條件

當(dāng)M變電站10 kVⅠ母Ua，Ub，Uc中有1相下降接近于0，而其它兩相增大接近于10 kV、零序電壓上升接近原相電壓時(shí) (實(shí)際電壓有波動，接近理想值)，計(jì)算遙信點(diǎn)值為1，事項(xiàng)告警窗口報(bào)“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警動作”。當(dāng)接地故障消除，Ua，Ub，Uc，Uo電壓恢復(fù)正常時(shí)，計(jì)算遙信點(diǎn)值為0，事項(xiàng)告警窗口報(bào)“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警復(fù)歸”。

為確保監(jiān)控人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，在“小電流接地告警”事項(xiàng)上告警窗的同時(shí)，增加小電流接地語音報(bào)警。

3 效果檢驗(yàn)

實(shí)施基于OPEN3000系統(tǒng)的小電流接地告警方案后，在系統(tǒng)中選擇M變電站10 kVⅠ母母線作為測試對象，模擬設(shè)置母線某相相電壓為0，其余兩相相電壓為10 kV，零序電壓為5.8 kV，滿足小電流接地故障現(xiàn)象，告警窗口能正確快速產(chǎn)生“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警動作”的告警信號。取消模擬設(shè)置后，告警窗口報(bào)“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警復(fù)歸”。在變電站遠(yuǎn)動裝置上作了類似的模擬試驗(yàn)，也能產(chǎn)生同樣效果。之后近1年時(shí)間里，當(dāng)變電站10 kV線路出現(xiàn)小電流接地故障，引起對應(yīng)母線電壓變化時(shí)，均能正確快速產(chǎn)生“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警動作”告警信號，并語音告知調(diào)度監(jiān)控人員。故障消除后，產(chǎn)生“M變電站10 kVⅠ母小電流接地告警復(fù)歸”信號。

4 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)規(guī)模的飛速發(fā)展和無人值班變電站的推廣，作為溝通調(diào)度控制中心和變電站橋梁的EMS系統(tǒng)占據(jù)了越來越重要的地位。OPEN3000系統(tǒng)作為集先進(jìn)性、可靠性與實(shí)用性為一體的新一代EMS系統(tǒng)，有很強(qiáng)的應(yīng)用擴(kuò)展能力。

文中基于OPEN3000系統(tǒng)先進(jìn)平臺，針對株洲地區(qū)個(gè)別變電站無法上傳“小電流接地告警”信號的問題進(jìn)行了分析，提出并實(shí)施了解決方案，試驗(yàn)和實(shí)踐結(jié)果表明此方案準(zhǔn)確、快速、經(jīng)濟(jì)，在不增加資金投入的情況下，解決了個(gè)別變電站因設(shè)備限制無法上傳小電流接地告警信號的問題，使調(diào)度監(jiān)控人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，大大提高了故障處理效率和電網(wǎng)的安全性。

〔1〕國電南瑞.OPEN3000工程化手冊〔S〕.2006.

〔2〕熊信銀，張步涵.電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)〔M〕.武昌:華中科技大學(xué)出版社，2003:156-193.

〔3〕肖白，束洪春，高峰.小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法綜述〔J〕.繼電器.2001，29(4):16-17.