王智彬
（广东电网有限责任公司清远供电局，广东清远，511500）
摘要：目前，对单相接地线路的识别和接地故障点的定位始终是配网单相接地故障处置中的痛点和难点。只有实现单相接地线路的快速定位和故障隔离，才能减少不必要的用户停电，缩短故障停电时间。本文基于配电物联网在单相接地故障抢修精准指挥中的应用展开论述。
关键词：配电物联网；单相接地故障；抢修精准指挥中的应用
引言
配电自动化系统以具备遥测、遥信、遥控功能的智能开关和配电终端为基础，实现配电网实时监测和相间短路故障智能自愈，有效减少配网故障停电时间，提高供电可靠性。但现已推广使用的配电自动化系统仅具备相间短路故障自愈功能，而对占到配网故障８０％的单相接地故障却无有效的处理手段，使得接地故障处理难度大，停电时间长，无法满足客户对可靠供电的要求，减弱了配电自动化系统的应用成效。
1研究的背景及意义
对于以架空线路为主的电网，由于电弧重燃的周期较长且高频电流较小可以忽略，发生在非故障相的弧光接地过电压一般不会超过３．５倍的相电压，故障相最大过电压为２倍的相电压。尽管３～４倍的电网内部过电压不会造成绝缘的直接击穿，但会因局部放电导致绝缘介质的局部损伤。这种绝缘介质的局部损伤，对于充油电缆和架空线路的可恢复性绝缘构不成威胁，因为随着过电压的消失局部放电停止后，绝缘能够恢复到原来的水平。我国中压电网多采用非有效接地方式，系统发生单相接地故障后要求尽量能维持运行至少２ｈ。而随着架空线路被电缆线路取代，如今系统发生单相弧光接地故障后已远远不能维持２ｈ。电缆系统发生单相接地后，流过接地点的稳态电弧电流就是系统对地电容电流。与架空线路相比，同样长度电缆线路的电容电流是架空线路的２５～５０倍，电弧对故障点释放的热量要比同样规模的架空电网增加６２５～２５００倍。另一方面，发生接地故障后，流过接地故障点的还有高频电流。由于绝缘老化导致的对地绝缘击穿基本都是在相电压峰值附近发生的，已经充电到相电压峰值的故障相对地电容就会向故障点放电，就会产生一个高频的放电电流。同时，电缆电网接地电弧中的高频电流的幅值比架空电网增加至少十几倍甚至数十倍，而且高频电流的作用时间也大大延长。
2配网单相接地故障简介
单相接地故障是１０ｋＶ电力系统出现概率最大的一种故障。对于架空线路，发生单相接地故障的具体原因主要有：雷击线路断线、设备绝缘不良，发生绝缘击穿接地；小动物、漂浮物及吊车等外力破坏等；而对于纯电缆线路，发生单相接地故障的原因多为由道路施工的外力破坏引起。为保证人身安全，我国１０ｋＶ配电系统多采用小电流接地系统，其特点是中性点不直接接地。发生单相接地故障时，故障相电压大幅降低或为０，其他两相电压明显高于额定相电压或等于额定线电压，３Ｕ０超过动作整定值，变电站内发出接地告警信息。由于三相线电压依然保持对称，对供电影响小，依据调规程规定当小电流接地系统发生单相接地故障时，系统可继续运行不超过２ｈ。配网单相接地故障，容易对正常运行设备的绝缘造成破坏，同时对人身安全及配网设备稳定运行产生威胁。因此，在１０ｋＶ配电线路发生接地故障时，必须在规程规定的时间内消除接地故障，才能保证配电网安全稳定运行。然而，目前对单相接地线路的识别和接地故障点的定位始终是配网单相接地故障处置中的痛点和难点。只有实现单相接地线路的快速定位和故障隔离，才能减少不必要的用户停电，缩短故障停电时间。
3现有的接地故障选线定位装置分析
可将目前配网中应用较广泛的接地选线定位装置主要分为两大类：一类是安装在变电所侧的选线装置，分别是保护装置投入零序电流告警辅助选线功能、专用小电流接地选线装置（如南瑞PCS9657D）；另一类是安装在线路设备上的接地定位装置，分别是智能柱上开关（FTU）接地告警、架空线路（电缆线路）故障指示器、数据传输单元（datatransferunit,DTU）等配电自动化装置。1）保护装置投入零序电流告警辅助选线功能。该方法以变电所侧出线间隔的零序电流互感器（currenttransformer,CT）电流为依据，其原理为零序电流比幅法。该选线方法应用广泛，但选线原理单一，经消弧线圈补偿后稳态零序电流过小，容易造成没有选线结果或选线错误，在实际应用中选线准确率基本只能达到50%左右。2）专用小电流接地选线装置（如南瑞PCS9657D）。该方法以变电所侧出线间隔的暂态零序CT电流为依据，通过暂态比相法、暂态功率方向法和暂态比幅法这3种方法进行判断。该装置因具有多种判断方法，故准确率较高。3）智能柱上开关接地告警。该方法以分支线路智能开关的零序CT电流为依据，通过零序电流比幅法选线进行判断。其优点是能具体到某线支线，故障查找速度快，停电范围小，4）故障指示器。根据实现的功能可将其分为短路电流故障指示器、单相接地故障指示器和接综合故障指示器。现广泛使用的指示器大部分都是短路电流故障指示器，不具有单相接地告警功能。小电流接地选线装置是处理单相接地故障的重要手段，其在配网发生单相接地故障时能够正确选择故障线路，准确率可达９５％以上。该文将小电流接地选线装置接入配电自动化系统，当发生单相接地故障时，选线装置将接地信号和选线结果发送至配电自动化系统。鉴于中性点非直接接地系统发生单相接地时允许持续运行，配电自动化系统通过顺序分合选线出线断路器及分段智能开关的方式，实时监测单相接地故障信号变化，判断故障区间，并实现故障隔离和负荷恢复。
4零序电流保护
零序电流保护与剩余电流保护有许多相似的地方，同时也有一些不同点。例如零序电流保护测量用到的同样是零序CT，与剩余电流保护不同的是零序CT仅将A相、B相、C相穿入一个零序CT，正常情况下，3根线的向量和Ia+Ib+Ic≈0，零序电流互感器无零序电流流过。当发生单相接地故障时Ia+Ib+Ic≠0，与剩余电流保护所不同的是、故障状态下零序CT测量的故障电流较大，从几十安到几千安。零序电流保护另一种穿线方式是仅在N相上穿一个零序CT，其检测效果一样，当检测到单相接地故障电流超过限制时，保护器件动作将故障切除或者发出报警信号。零序电流保护的整定电流一般为（0.4~0.8）In，动作时间0.1~0.5s，实际应用根据不同的情况整定。零序电流保护适用于TN-S系统、TN-C-S系统、IT系统，不适用于TT系统。在工程应用中，零序保护比较适用于配电距离较长，三相负荷平衡的系统，其适用范围比剩余电流保护要小些。
结束语
依靠配电自动化系统，集成配电线路在线监测系统、集中监控智能分析及辅助决策系统、配变智能终端系统、营销系统等多个数据平台；同时接入故障指示器、智能开关、配变终端数据等多维数据源，使原本分散的各类故障信息得以集中化处理，并通过配电自动化系统智能研判遴选相关故障信息，做短信实时推送，从而全面提升调控员对于故障信息的感知力。
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