趙帥　徐祥征　胡文廣　王利娜

摘 要：隨著配電網電纜線路的使用比例逐漸增加，為了保證電網供電的可靠性，選擇了最佳的中性點接地方法.根據(jù)南昌市供配電線路統(tǒng)計，不同中性點接地方式失效時系統(tǒng)參數(shù)的特點，建立了包含故障電流、弧光接地過電壓和發(fā)生故障時的線路跳閘率在內的安全性能評價指標.建立Fuzzy-AHP模型，得到三個主要安全績效指標的隸屬函數(shù)，利用層次分析法得到的相應權重，進行模糊綜合評價，進行最優(yōu)中性點接地方式選擇，經過算例驗證了該方法的實用性和一定的工程參考價值.

關鍵詞：中性點接地;弧光接地;線路跳閘率;隸屬函數(shù)

中圖分類號：O159;TP301.6? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2020）03-0008-04

低壓配電網的中性點接地方法是集繼電保護，絕緣水平和系統(tǒng)運行的綜合問題[1]，世界各地由于網絡結構差異、電壓等級不同、用電端要求等原因，一直存在著中性點接地方式選擇的分歧，也缺少綜合性考慮且可行性較好的選擇方法[2].目前，中國低壓配電網的中性點接地方式有中性點不接地，小電阻接地，通過高阻接地，通過滅弧線圈接地等幾種方式，但都存在一些優(yōu)缺點[3-4].本文根據(jù)201X年南昌市供配電線路故障統(tǒng)計情況，進行簡要事故分析.并在變電站故障數(shù)據(jù)的基礎上，綜合分析了故障電流、弧光接地過電壓倍數(shù)、故障跳閘情況及系統(tǒng)規(guī)劃等因素，根據(jù)層次分析法總結其影響，利用模糊評價法對其進行分析，并根據(jù)綜合評分得出給定條件下中性點接地方式的最優(yōu)選擇.該選擇法綜合考慮了中性點接地方式與各大故障因素之間的關系，綜合電網要求，對中低壓配電網中性點選擇有著一定參考作用.

1 南昌市配電線路故障統(tǒng)計分析

根據(jù)南昌市201X年配電網絡變電站數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，故障電流、接地過電壓及跳閘情況具體數(shù)據(jù)在此隱去，部分故障統(tǒng)計情況如表1.

由數(shù)據(jù)可知南昌配電線路跳閘857條次，重合閘成功468條次，重合閘不成功389條次，重合閘成功率為54.61%;接地229條次，應急搶修342條次;因故障停電960條次，因用戶申請8條次，重合閘成功率為54.61%.變電站合計10kV線路跳閘超過10次的變電站有11個，變電站合計10kV線路跳閘超過5次的變電站有24個.線路跳閘超過3次及以上的線路有33條，其中跳閘超過5次的線路有15條，變電站10kV線路接地超過10次的變電站有9個，變電站接地超過5次的變電站有20個，頻繁接地線路超過5次及以上的線路有7條線路，接地超過3次及以上的線路有24條.

由此故障統(tǒng)計也可以看出，隨著南昌市區(qū)電力電纜應用的增多，消弧線圈的弊端也漸漸暴露，電容電流已達到了相當高的級別，主要體現(xiàn)在[5-6]：（1）消弧線圈補償殘流大，容易發(fā)生弧光接地過電壓.（2）消弧線圈無法有效補償高頻電流.（3）消弧線圈的容量受到限制.因此很多實際工程開始研制開關型消弧裝置.面對增加城市電纜比例的趨勢，變電站中性點接地方式的選擇對整個配電網的可靠性有著非常重要的影響.因此，需要一種更合理的中性點接地方法選擇方法，為提高電網的安全運行能力提供參考.

2 基于模糊評價-層次分析法的中性點接地選擇

2.1 安全性評價指標建立

根據(jù)對中性點接地方式影響因素程度的分析，選取了故障電流、弧光接地過電壓倍數(shù)及故障跳閘情況等作為此次數(shù)學模型分析的重點.其選擇流程結構如圖1所示.

2.1 Fuzzy-AHP模型

Fuzzy-AHP模型是基于層次分析法（Analytic Hierarchy Process）得出權重的模糊綜合評價方法，這種該綜合法根據(jù)模糊數(shù)學的隸屬度理論將定性評價轉化為定量評價.由于中性點接地方式的具體適用性難以量化，屬于典型的模糊非線性問題[8]，因此采用了Fuzzy-AHP模型對其進行處理.可以根據(jù)其清晰明確的結果進行系統(tǒng)地評價.

模糊評價方法需要根據(jù)評價量化體系，將評價分為：滿意度高、滿意度較高、滿意度一般、滿意度較低、滿意度低五個等級.具體如表2所示：

根據(jù)評估，構建并量化分層隸屬函數(shù)，并進行進一步的模糊評估處理.由于X1故障跳閘率、X2故障相接地電流/A、X3弧光接地過電壓倍數(shù)都屬于越小越良好型，于是有隸屬度函數(shù)：

對與某中性點接地選擇時，其測定量為U=（？覬1，？覬2，？覬3），其對應的評價指標的模糊關系矩陣為：

通過引進層次分析法對各安全影響指標進行權重分級，將其重要性進行量化，從而得到判斷矩陣.其判斷標準如表3所示：

根據(jù)此評價指標重要性量化分級準則，可以得到相應的判定矩陣A.通過計算一致性比例CR，來判斷矩陣一致性是否可接受[9].

經推導計算，得到各安全評價指標的權重向量Q=（q1，q2，q3），其中q1計算公式為：

則根據(jù)式（7）、式（8），可得綜合安全指標評價向量為：

3 實例驗證

本文選取南昌市某變電站10kV段，其線路參數(shù)如表4所示，利用ATP-EMTP進行仿真計算得到不同中性點接地方式，發(fā)生單相接地故障的故障電流與過電壓倍數(shù)，和相關統(tǒng)計的故障跳閘率，如表3-2所示，其中新型接地方式為仿真數(shù)據(jù)，所有電纜線路路為YJV22-240/10kV，架空線型號為JKLYJ-120/10kV其跳閘率按45%計算.

根據(jù)式（1）至式（5）所得的隸屬函數(shù)，得到相應的模糊關系矩陣：

計算得到一致性比率為0.0068，滿足一致性要求.隨后，根據(jù)式（8），求得權重向量為：Q=（0.52 0.27 0.14），最終得到綜合評價向量為：

P小電阻=（0.03 0.27 0.43 0.69 0.61）

P消弧線圈=（0.11 0.7 0.82 0.3 0.13）

P不接地=（0.1 0.27 0.92 0.75 0）

P新型=（0.03 0.27 0.43 0.57 0.73）

判定準則：取綜合評價向量max（pi）對應的評價指標重要性量化分級中的滿意度vi作為該中心的的評價結果，最終選取滿意度最高對應的中性點接地方式作為最優(yōu)選擇[7].

結果為小電阻接地方式滿意度為v4級別滿意度較高、經消弧線圈接地方式滿意度為v3級別滿意度一般、不接地系統(tǒng)接地方式滿意度為v3級別滿意度一般，新型接地方式滿意度為v5級別滿意度高，因此得出結論，新型接地方式理論上為接地方式改造的最優(yōu)選擇，其次是應用傳統(tǒng)的小電阻接地方式.

4 總結

本文根據(jù)201X年南昌市配電線路故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)的情況提出了評價方法，總結工作如下：

（1）總結了南昌市配電網故障的發(fā)生情況，并簡要分析了消弧線圈接地的中性點系統(tǒng)存在的問題;針對當今城區(qū)配電網絡電纜線路比例增大，配電網絡自動化建設的需求，提出中性點接地方式簡易選擇方法—層次分析法.

（2）針對不同中性點接地方式發(fā)生故障時的系統(tǒng)參數(shù)特點，建立包含故障電流、弧光接地過電壓和發(fā)生故障時的線路跳閘率在內的安全性能評價指標;建立Fuzzy-AHP模型，得出三大安全性能指標的隸屬函數(shù)，利用層次分析法得到的相應權重，進行模糊綜合評價，進行最優(yōu)中性點接地方式選擇.

（3）根據(jù)Fuzzy-AHP模型，經過算例驗證了該方法的實用性和一定的工程參考價值，

同時也驗證了本文提出的新型接地方式在配電網電纜比例結構逐漸增大的趨勢下，新型接地方式在供電可靠與系統(tǒng)安全運行對比傳統(tǒng)接地方式的優(yōu)勢，為其進行工程試驗提供理論依據(jù)與參考指導.

該方法理論思路清晰，可以通過大量的實際運行數(shù)據(jù)再與實際情況相結合，有著進一步改進優(yōu)化的潛力.

參考文獻：

〔1〕蘇繼鋒.配電網中性點接地方式研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013，41（08）：141-148.

〔2〕劉明巖.配電網中性點接地方式的選擇[J].電網技術，2004（16）：86-89.

〔3〕Kingrey， L.J.， Painter， R.， Locker， A.S.. Applying high resistance neutral grounding in medium voltage systems[P]. Petroleum and Chemical Industry Conference （PCIC）， 2010 Record of Conference Papers Industry Applications Society 57th Annual，2010.

〔4〕呂軍，陳維江，齊波，王曉剛，周毅.10kV配電網經高阻接地方式下過電壓及接地故障選線[J].高電壓技術，2009，35（11）：2728-2734.

〔5〕劉衍.開關型消弧方式激發(fā)PT過流的試驗與仿真研究[A].江西省電機工程學會.2017年江西省電機工程學會年會論文集[C].江西省電機工程學會：江西省電機工程學會，2018.6.

〔6〕劉衍，龍國華，周求寬，鄒陽，王羽，陳斌.開關型消弧激發(fā)PT過流的試驗與仿真研究[J].高壓電器，2017，53（02）：87-94.

〔7〕馬春雷，龍毅，丁健，楊明波，馬格土.基于模糊綜合評價方法的中壓配電網中性點接地方式選擇方法[J].電氣應用，2018，37（11）：70-74.

〔8〕肖峻，王成山，周敏.基于區(qū)間層次分析法的城市電網規(guī)劃綜合評判決策[J].中國電機工程學報，2004（04）：54-61.

〔9〕董仲慧.基于雙層模糊綜合評價的復雜產品維修決策方法[J].機械制造，2016，54（05）：93-96.