自適應(yīng)小電流接地選線方法研究

尹凱　葛立青　金巖磊

摘要：文章對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)的小電流接地選線方法進(jìn)行了研究，提出了一種自適應(yīng)接地選線方法，可自動(dòng)適應(yīng)不同通訊規(guī)約及不同類型的保護(hù)或測控裝置，方便、迅速地選出故障線路，通過試跳協(xié)助進(jìn)行故障處理。文章中的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)智能變電站，并取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：小電流接地；故障選線；變電站監(jiān)控系統(tǒng)；智能變電站；接地故障 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM711 文章編號(hào)：1009-2374（2015）27-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.068

1 概述

目前，我國110kV以下電網(wǎng)普遍采用不接地與經(jīng)消弧線圈接地這兩種非有效接地方式。采用這種運(yùn)行方式，在發(fā)生單相接地故障后，故障特征不明顯，故障電流很小，故稱為小電流接地故障。由于小電流接地故障三相之間的線電壓基本保持不變，因此可允許電網(wǎng)在單相接地的情況下繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，不影響負(fù)荷供電。但需要注意的是故障后非故障相電壓要升高3倍，長期帶故障運(yùn)行會(huì)破壞絕緣，引發(fā)更為嚴(yán)重的相間故障。因此，當(dāng)發(fā)生了小電流接地故障后應(yīng)盡快選出故障線路，以便運(yùn)行人員及時(shí)采取措施加以處理。

在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，進(jìn)行小電流接地選線無需獨(dú)立的采集裝置并鋪設(shè)二次電纜，但傳統(tǒng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)小電流接地選線算法往往依賴于本公司特定型號(hào)的保護(hù)或測控裝置上送的故障信息。然而同一變電站內(nèi)保護(hù)或者測控裝置有可能來源于不同制造商或者相同制造商的不同型號(hào)。這種情況下，變電站監(jiān)控系統(tǒng)往往無法進(jìn)行有效的小電流接地選線。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本文首先分析了站內(nèi)接地故障信息的數(shù)據(jù)來源，然后通過定義線路接地故障發(fā)生條件和可能性公式，自動(dòng)適應(yīng)不同通訊規(guī)約及不同類型的保護(hù)或測控裝置，方便、迅速地選出接地故障線路。

2 小電流接地故障信息數(shù)據(jù)流

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)橫向可以分為站控層網(wǎng)絡(luò)、間隔層網(wǎng)絡(luò)及過程層網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層次。如圖1所示。

對(duì)變電站站控層監(jiān)控系統(tǒng)遵循DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)與間隔層測控、保護(hù)裝置的進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。間隔層測控、保護(hù)裝置通過GOOSE網(wǎng)、SV網(wǎng)過程層網(wǎng)絡(luò)獲得設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。故障錄波文件格式采用GB/T22386。同步相量測量裝置（PMU）數(shù)據(jù)傳輸格式采用Q/GDW 131。

2.2 小電流接地故障信息數(shù)據(jù)流分析

從上文可知，變電站內(nèi)涉及小電流接地故障信息的數(shù)據(jù)來源包括以下設(shè)備：測控、保護(hù)、故障錄波器、同步相量測量裝置。數(shù)量來源較為復(fù)雜。這些數(shù)據(jù)可以分為以下類型：穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)。表1總結(jié)了小電流接地故障信息數(shù)據(jù)流：

從表1中可以看出，小電流接地故障信息數(shù)據(jù)來源眾多，包括穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)；涉及不同設(shè)備、系統(tǒng)；不同來源的數(shù)據(jù)時(shí)效性也不相同。由于同步相量測量裝置多種高電壓等級(jí)配備，而對(duì)于小電流接地故障多發(fā)生于110kV以下電網(wǎng)，因此變電站監(jiān)控系統(tǒng)用于分析小電流接地故障數(shù)據(jù)來源主要為保護(hù)、測控和故障錄波器。這些設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸格式、時(shí)效性各有不同，因此需要一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)來屏蔽這些差異。

2.3 信息集成

由以上小電流接地故障信息數(shù)據(jù)流分析可知，變電站監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)小電流接地選線的前提是統(tǒng)一的全景數(shù)據(jù)平臺(tái)，即實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一建模、統(tǒng)一采集。全景數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集與處理模式如圖2所示：

由圖2可知，全景數(shù)據(jù)平臺(tái)改變了變電站各個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用不同編碼規(guī)則、不同數(shù)據(jù)庫平臺(tái)所形成的若干信息孤島。將原獨(dú)立設(shè)置的各類子系統(tǒng)功能經(jīng)過整理全部融合，在統(tǒng)一平臺(tái)上進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)的利用率和互動(dòng)性。

3 自適應(yīng)小電流接地選線

3.1 線路接地故障發(fā)生條件定義

根據(jù)不同的裝置定義不同的接地故障發(fā)生條件，接地故障發(fā)生條件定義為遙信動(dòng)作、遙信返回、一定時(shí)間內(nèi)遙測值大于設(shè)定值以及一定時(shí)間內(nèi)遙測值小于設(shè)定值中的一種或者幾種，當(dāng)存在多種條件時(shí)，各種條件之間通過與、或、非邏輯運(yùn)算輸出定義結(jié)果，接地故障發(fā)生條件按照裝置類型建立索引并儲(chǔ)存于變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。接地故障發(fā)生條件定義流程如圖3所示。

3.2 線路接地可能性公式定義

根據(jù)不同的保護(hù)裝置或測控裝置而定義不同的接地故障發(fā)生條件，接地故障發(fā)生條件定義為遙信動(dòng)作、遙信返回、一定時(shí)間內(nèi)遙測值大于設(shè)定值以及一定時(shí)間內(nèi)遙測值小于設(shè)定值中的一種或者幾種，當(dāng)存在多種條件時(shí)，各種條件之間通過與、或、非邏輯運(yùn)算輸出定義結(jié)果，接地故障發(fā)生條件按照裝置類型建立索引并儲(chǔ)存于變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。線路接地可能性公式定義流程如圖4所示。

3.3 故障選線

自適應(yīng)小電流接地選線方法包括以下步驟：（1）線路接地故障發(fā)生條件定義；（2）線路接地可能性公式定義；（3）根據(jù)裝置類型獲得步驟（1）中接地故障發(fā)生條件定義，當(dāng)監(jiān)測到滿足線路接地故障發(fā)生條件時(shí)，根據(jù)裝置ID獲得步驟（2）中接地可能性公式算子列表，通過前置系統(tǒng)收集線路接地可能性公式計(jì)算所需要的線路故障信息，并按照公式算子先后順序儲(chǔ)存于變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；（4）根據(jù)裝置ID獲得步驟（2）中接地可能性公式定義，讀取步驟（3）中變電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的算子，將算子代入線路接地可能性公式進(jìn)行接地可能性計(jì)算；（5）根據(jù)可能性由大到小對(duì)可能發(fā)生接地故障的線路進(jìn)行排序；（6）根據(jù)排序結(jié)果對(duì)線路進(jìn)行試跳，并根據(jù)試跳結(jié)果判斷接地故障線路。整體流程如圖5所示：

根據(jù)排序結(jié)果對(duì)線路進(jìn)行試跳，試跳命令發(fā)出后，如果在一定時(shí)間內(nèi)所有線路接地故障消除則提示選線成功；如果超過一定時(shí)間線路接地故障仍存在則選線失敗，自動(dòng)對(duì)線路進(jìn)行重合閘，進(jìn)行下一條線路的試跳。

4 結(jié)語

本文首先對(duì)變電站內(nèi)小電流接地故障信息的數(shù)據(jù)流進(jìn)行了分析，提出建立全景數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)一建模、統(tǒng)一采集，采用自適應(yīng)方法進(jìn)行故障線路的選擇、試跳。自適應(yīng)小電流接地選線方法通過定義不同的線路接地故障發(fā)生條件及線路接地可能性公式，利用變電站內(nèi)現(xiàn)有的裝置和站控層網(wǎng)絡(luò)無需獨(dú)立的采集裝置并鋪設(shè)二次電纜，可以自動(dòng)適應(yīng)不同通訊規(guī)約及不同類型的保護(hù)或測控裝置，方便、迅速地選出故障線路，通過試跳協(xié)助運(yùn)行人員進(jìn)行故障的處理。

參考文獻(xiàn)

[1] 李孟超，王允平，李獻(xiàn)偉，等.智能變電站及技術(shù)特點(diǎn)分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，39（5）.

作者簡介：尹凱（1981-），男，南京南瑞繼保電氣有限公司工程師，碩士，研究方向：廠站自動(dòng)化的研究和開發(fā)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）