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        基于配網(wǎng)數(shù)據(jù)的10 kV線路接地故障精確定位的研究

        2022-09-26 09:40:20岑榮佳史純清趙世欽
        農(nóng)村電氣化 2022年9期
        關(guān)鍵詞:選線變電站計(jì)量

        周 輝,史 磊,岑榮佳,史純清,徐 懿,趙世欽

        (貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司都勻供電局,貴州 都勻 558000)

        1 配網(wǎng)接地故障的發(fā)生及危害

        由于10 kV 線路分布廣,地理?xiàng)l件復(fù)雜,跨越道路、河流、森林、山谷,且接線方式復(fù)雜,有單電源線路,也有手拉手的聯(lián)絡(luò)線路,除主線外,支線如蛛網(wǎng)一般密布,除部分電纜線路與架空絕緣線路外,大多數(shù)的裸導(dǎo)線線路易發(fā)生因瓷瓶損壞,避雷器遭雷擊損壞或通道內(nèi)樹(shù)木倒伏至線路上等原因造成單相接地的現(xiàn)象[1-3]。當(dāng)接地故障發(fā)生時(shí),主要影響有3 個(gè)方面:(1)對(duì)系統(tǒng)電壓的影響:從線電壓來(lái)看,仍維持在10 kV,但從相電壓看,接地相的相電壓在接地點(diǎn)最低,金屬性接地時(shí)為0,經(jīng)過(guò)渡電阻發(fā)生的接地,接地點(diǎn)電壓接近0,變電站10 kV母線接地相別的電壓也明顯降低,非故障相電壓升高,極端情況下升高至線電壓,對(duì)系統(tǒng)及非接地線路一次設(shè)備會(huì)造成過(guò)電壓影響[4-5]。(2)配網(wǎng)線路在接地點(diǎn)附近存在人員觸電的風(fēng)險(xiǎn),在線路接地時(shí),多數(shù)情況是帶電的導(dǎo)線墜落于地面,此時(shí)有對(duì)人員造成觸電傷害的可能。如某供電局就發(fā)生過(guò)10 kV線路單相斷線后墜落到地面造成接地,因跨步電壓的存在,對(duì)途經(jīng)的村民放電致使3 人觸電死亡的事故。(3)存在供電可靠性降低及電量損失的影響。由于無(wú)法確定故障區(qū)段,不得不對(duì)整條線路進(jìn)行停電查找故障,增加了故障查找的時(shí)間,降低了供電可靠性的同時(shí),還造成了電量的損失。

        2 配網(wǎng)接地故障的傳統(tǒng)查找方式

        若干年前自動(dòng)裝置未普及以前,常用人工逐回線路依次通過(guò)接地檢查按鈕瞬時(shí)拉閘的方式查找接地,此方式查找接地故障雖然準(zhǔn)確,但存在對(duì)正常線路進(jìn)行短時(shí)停電,影響客戶正常的用電?,F(xiàn)在已采用自動(dòng)裝置進(jìn)行判斷,也就是小電流接地選線裝置判斷,基于穩(wěn)態(tài)法、暫態(tài)法、注入信號(hào)法、阻抗法、行波法、五次諧波法等原理實(shí)現(xiàn)[6-16],在此不一一對(duì)其進(jìn)行贅述。

        3 配網(wǎng)接地故障精確定位的新思路

        3.1 新思路的提出

        隨著配變監(jiān)測(cè)終端及負(fù)控裝置(以下簡(jiǎn)稱:計(jì)量終端)的安裝并逐步實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋,以及配網(wǎng)大數(shù)據(jù)的深入應(yīng)用,使得配網(wǎng)接地故障查找可以不再以單一的從變電站觀測(cè)到的電壓與電流的變化作為其判斷的唯一依據(jù),而可以將配網(wǎng)接地還原到故障本身的特征上來(lái),也就是說(shuō):越靠近接地點(diǎn)的電壓越低,哪一臺(tái)(或幾臺(tái))計(jì)量終端所采集到的電壓最低,接地故障就處于這條線路靠近這臺(tái)(或幾臺(tái))計(jì)量終端之間。利用這種依托配網(wǎng)大數(shù)據(jù)進(jìn)行配網(wǎng)接地查找的方式,不僅僅能夠準(zhǔn)確地定位到線路,而且可以定位到線路的區(qū)段或者支線上,將大大地提高了配網(wǎng)接地故障查找的準(zhǔn)確度和精確度。

        3.2 實(shí)現(xiàn)方式

        研發(fā)一套可以采集各種配網(wǎng)大數(shù)據(jù)的系統(tǒng),暫時(shí)稱其為:接地故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過(guò)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)及配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng),采集配網(wǎng)計(jì)量終端數(shù)據(jù)、配網(wǎng)開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)、變電站母線電壓、小電流接地選線系統(tǒng)數(shù)據(jù)等,并進(jìn)行分析與判斷,在配網(wǎng)接地發(fā)生后,進(jìn)行快速選線、定位。以圖1 所示的電力系統(tǒng)為例。

        圖1 配網(wǎng)接地故障示意圖

        具體工作原理:當(dāng)線路上FZ02開(kāi)關(guān)后段發(fā)生A相接地故障時(shí),與其相鄰的計(jì)量終端所測(cè)量到的A相電壓為全網(wǎng)最低,這時(shí),由接地故障診斷系統(tǒng)將變電站10 kV母線電壓值及變電站所有10 kV出線計(jì)量終端的電壓值進(jìn)行采集并上傳至后臺(tái),由系統(tǒng)分析,得出故障點(diǎn)位于003 線路FD01 與FD02 之間的FZ02開(kāi)關(guān)后段,并將此策略發(fā)送給調(diào)度及配網(wǎng)相關(guān)運(yùn)維人員,調(diào)度可以依據(jù)此信息,將FZ02 開(kāi)關(guān)斷開(kāi),將故障縮小到最小范圍,在隔離故障的同時(shí),減少了對(duì)用戶停電的范圍,同時(shí)也為供電所快速查找故障提供依據(jù)。在快速切除故障的同時(shí),既提高了供電可靠性,也縮短了故障的查找及恢復(fù)時(shí)間。

        4 存在的問(wèn)題及處理措施

        4.1 采用此方法判斷配網(wǎng)線路接地,存在死區(qū)的問(wèn)題

        由于該方法是對(duì)比變電站10 kV 母線與接地點(diǎn)之間的電壓差為原理進(jìn)行接地的定位,當(dāng)接地點(diǎn)非??拷冸娬径耍瑫r(shí)是金屬性接地時(shí),將發(fā)生10 kV母線與接地點(diǎn)的故障相電壓均為0 V,從而無(wú)法進(jìn)行選線及定位。

        解決辦法:與小電流接地選線裝置進(jìn)行配合。因?yàn)榇藭r(shí)產(chǎn)生的零序電流最大,小電流接地選線裝置最靈敏,判斷最準(zhǔn)。

        4.2 存在低壓側(cè)電壓不能反映高壓側(cè)接地的問(wèn)題

        配網(wǎng)計(jì)量終端種類繁多,包括有TTU、FTU、DTU等,其電壓采集有兩種,一種是高壓計(jì)量、另一種是低壓計(jì)量。對(duì)于高壓計(jì)量而言,電壓值可以準(zhǔn)確的反映出10 kV 系統(tǒng)接地信息;對(duì)于低壓計(jì)量而言,因?yàn)榕渥兪遣捎肶-△接線方式,低壓側(cè)沒(méi)有中性點(diǎn),所以低壓側(cè)不能反映10 kV 側(cè)的接地狀態(tài)下電壓值。

        解決辦法:用于系統(tǒng)運(yùn)算的電壓數(shù)據(jù),僅采集高壓計(jì)量的裝置即可。

        4.3 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的問(wèn)題

        由于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中對(duì)各個(gè)計(jì)量終端的數(shù)據(jù)采集是每15 min采集一個(gè)點(diǎn),無(wú)法滿足快速查找故障的要求,因此在發(fā)生故障時(shí),由系統(tǒng)向各計(jì)量終端發(fā)出一個(gè)召測(cè)指令,各終端收到指令后,將實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng),用于故障判斷。

        解決辦法:(1)設(shè)置召測(cè)指令的優(yōu)先級(jí),確保快速收集數(shù)據(jù);(2)將來(lái)對(duì)計(jì)量終端通信方式進(jìn)行升級(jí),改造為5G通信,滿足實(shí)時(shí)性的要求。

        4.4 配網(wǎng)運(yùn)行方式變化

        由于配網(wǎng)存在互倒互供的線路,所以對(duì)于變電站出線的數(shù)量,出線上所帶的配變臺(tái)數(shù)以及配網(wǎng)終端的數(shù)量是隨著運(yùn)行方式的變化而不斷變化的。

        解決辦法:通過(guò)采集各配網(wǎng)開(kāi)關(guān)位置,進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

        4.5 與小電流接地選線裝置投跳閘的時(shí)限配合問(wèn)題

        小電流接地選線裝置投跳閘時(shí),其延時(shí)定值應(yīng)大于接地故障診斷系統(tǒng)判斷故障的時(shí)間,否則一旦小電流接地選線裝置出口跳閘,接地故障診斷系統(tǒng)將得不到計(jì)量終端的數(shù)據(jù),無(wú)法對(duì)接地故障進(jìn)行定位。

        5 推廣的意義

        以變電站觀察到的電氣量進(jìn)行接地線路的判斷,是以主網(wǎng)的眼光查接地,但接地是在配網(wǎng)上的,所以應(yīng)該用配網(wǎng)的眼光和資源來(lái)對(duì)配網(wǎng)接地故障進(jìn)行查找,依托配網(wǎng)大數(shù)據(jù)進(jìn)行配網(wǎng)接地查找的方法,是一種新的接地故障查找的方法,從原理上彌補(bǔ)了變電站端小電流接地選線裝置的不足,可以與小電流接地選線裝置配合,達(dá)到100%的選線正確并定位。同時(shí)采用此原理進(jìn)行接地故障選線及定位,不須要對(duì)現(xiàn)有配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行改造或者安裝設(shè)備,僅僅安裝軟件就能實(shí)現(xiàn),具有易于安裝、易于推廣的優(yōu)點(diǎn)。

        隨著社會(huì)生活水平的提高,社會(huì)對(duì)公共安全的重視,配網(wǎng)如何安全、可靠運(yùn)行是電網(wǎng)公司必須面對(duì)的重要課題,在發(fā)生配網(wǎng)接地時(shí),能夠快速、準(zhǔn)確的巡線與定位,是電網(wǎng)公司所應(yīng)該承擔(dān)的義務(wù)與責(zé)任,基于這一原理實(shí)現(xiàn)的接地故障診斷系統(tǒng)將為此做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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