分析中壓配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障智能選線

史迪康

摘 ?要：對(duì)于中壓配電網(wǎng)（3千伏至66千伏），為促使其供電更為穩(wěn)定，在中壓電網(wǎng)中一般都會(huì)選取“小電流接地方式”。在出現(xiàn)單相接地故障的情況下，短時(shí)間內(nèi)、精準(zhǔn)地開展選線，防止事故嚴(yán)重化，促使電力系統(tǒng)更加可靠與安全，這顯得是非常關(guān)鍵的。針對(duì)故障選線原理與方式，實(shí)行總結(jié)、探析與對(duì)比，歸納出還需處理的問題，同時(shí)給出相關(guān)的結(jié)論，以期能為有關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：中壓配電網(wǎng);單相接地;選線方式;小電流

引言：通過應(yīng)用小電流接地系統(tǒng)，促使電力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)得到了充分體現(xiàn)，可為行業(yè)的進(jìn)步起到較大的促進(jìn)作用。實(shí)際上在具體應(yīng)用中，往往會(huì)形成單相接地故障，這有礙于系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，為了確保系統(tǒng)能夠更好運(yùn)行，需要選擇行之有效的故障選線方式，在科學(xué)選線的基礎(chǔ)上，盡可能減小系統(tǒng)損失，同時(shí)切實(shí)提高了修復(fù)率，在確保系統(tǒng)工作質(zhì)量的同時(shí)，也促使其更加可靠與安全。

1.研究背景

現(xiàn)如今在中壓配電網(wǎng)（3千伏至66千伏）中，一般都會(huì)選擇小電流接地方式，其中包含著多種方式，比如中性點(diǎn)不接地。在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，因?yàn)殡娏鞑⒉淮?，同時(shí)線路電壓的高低沒有發(fā)生變化，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，電網(wǎng)能夠再工作兩個(gè)小時(shí)左右，促使供電變得更為可靠。事實(shí)上，伴隨線路的應(yīng)用，再加上饋線的變多，若配電網(wǎng)長期帶病工作，會(huì)造成故障擴(kuò)大化，致使整個(gè)系統(tǒng)過電壓，從而影響到電力裝置，引起其不能順利工作，降低系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，因此，需要短時(shí)間內(nèi)、有效地找到故障，同時(shí)進(jìn)行切除。

根據(jù)相關(guān)研究得知，小電流接地故障出現(xiàn)的幾率較大，以單相接地故障來看，大概占到其十分之七。因?yàn)楣收闲盘?hào)并不大，特別是選擇諧振接地方式，會(huì)進(jìn)一步使信號(hào)變?nèi)?，造成不易進(jìn)行故障選線，故而關(guān)于故障選線問題，長時(shí)間未獲得完美處理，對(duì)此相關(guān)人員開展了很多的研究。提出了很多的故障選線方法，比如穩(wěn)態(tài)以及暫態(tài)方法。本文總結(jié)了一些有關(guān)的故障選線方式，探究了它們的不足以及優(yōu)勢(shì)，選線原理以及應(yīng)用條件，歸納了相關(guān)的優(yōu)化措施，同時(shí)展望了今后選線技術(shù)。

2.小電流接地系統(tǒng)介紹

通常情況下，也被稱為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，則難以產(chǎn)生電流回路。與電流負(fù)荷進(jìn)行對(duì)比，接地短路電流是非常小的，這即為該系統(tǒng)名稱的由來，正是由于其電流電力偏小，所以在大部分電力系統(tǒng)中，都普及了該系統(tǒng)，同時(shí)根據(jù)有關(guān)調(diào)查表明，低于110千伏的電力系統(tǒng)，基本上都運(yùn)用了小電流接地系統(tǒng)[1]。顯而易見，國內(nèi)電力事業(yè)發(fā)展過程中，它為不可缺少的部分。

3.中壓配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障智能選線探析

該系統(tǒng)存在著電流較小的特征，基于這一優(yōu)勢(shì)，在電網(wǎng)方面使得其有著一定的地位，得到了較好的推廣，不過在具體應(yīng)用中還有著一定的不足，所以，在將來的發(fā)展中，需要不斷實(shí)行改進(jìn)，持續(xù)處理所出現(xiàn)的問題?；谥袎号潆娋W(wǎng)，對(duì)于怎樣更好進(jìn)行故障選線，本文主要從以下方面進(jìn)行探析，即：穩(wěn)態(tài)選線方法、暫態(tài)選線方法、其他故障選線方法（包含模型參數(shù)辨別方式、人工智能以及信息組合方式），旨在能為有關(guān)人士提供借鑒。

3.1穩(wěn)態(tài)選線方法

1）零序電流幅值對(duì)比。根據(jù)零序電流大小差異來開展故障選線，事實(shí)上，在中性點(diǎn)諧振接地的情況下，因?yàn)橄【€圈所形成的電流，能夠發(fā)揮補(bǔ)償?shù)男Ч?，零序電流差不多相等，因此難以通過該方式開展故障選線[2]。

2）零序電流方向法。根據(jù)電流流向相反來開展故障選線，實(shí)際上，在中性點(diǎn)諧振接地的情況下，在利用過補(bǔ)償時(shí)，零序電流流向一樣，特別針對(duì)間歇性接地故障，電流波形有著突出的畸變，造成難以有效計(jì)算相角，因此，難以精準(zhǔn)開展故障選線。

3）零序有功分量法。將有功電流分量進(jìn)行相加，即是零序有功分量，因?yàn)閮H通過故障線路，故而，根據(jù)電流幅值差異來開展選線。事實(shí)上，在形成的有功分量并不大，再加上極有可能被不平衡電流所干擾，需要在相同時(shí)間內(nèi)獲得電壓信號(hào)，難以有效檢測(cè)，難以確保其穩(wěn)定性。

4）五次諧波幅值法。通常情況下，在異常電流中存在著很多的諧波信號(hào)，尤其是五次諧波，因?yàn)樗纬傻母行噪娏鞑⒉淮?，故而用不著考慮。該信號(hào)在線路的幅值、大小差異，利用對(duì)比比幅以及比相等方式能夠開展故障選線。實(shí)際上，因?yàn)樵撔盘?hào)含量并不大，在出現(xiàn)電弧情況時(shí)，可靠性不理想，可能被多種因素所干擾，比如諧波源。采用多次諧波平衡方式，也難以完全處理諧波信號(hào)不大的問題。

5）零序?qū)Ъ{法。根據(jù)支路獲取零序電流以及電壓，對(duì)零序電導(dǎo)進(jìn)行計(jì)算，通過對(duì)導(dǎo)納分布象限的對(duì)比，從而來開展故障選線，結(jié)合零序?qū)Ъ{分布，導(dǎo)納處在第2、3象限，同時(shí)正常相的處于第1象限，據(jù)此來進(jìn)行選線。采取這一方式，可以確保準(zhǔn)確性，事實(shí)上，若出現(xiàn)間接性接地故障，該方式就難以有效選線。

6）負(fù)序電流法。當(dāng)出現(xiàn)小電流接地故障的情況下，從分布上來看，負(fù)序以及零序電流是差不多的，同時(shí)負(fù)序電流較大，因此針對(duì)負(fù)序電流，對(duì)其方向以及大小進(jìn)行對(duì)比，據(jù)此來進(jìn)行故障選線。事實(shí)上，在獲取上有著較大的困難，同時(shí)線路處于正常工作狀態(tài)，一般也會(huì)有著很多的負(fù)序電流，因此，這一方法選線穩(wěn)定性不理想，難以確保精準(zhǔn)度，不被經(jīng)常使用。

3.2暫態(tài)選線方法

1）暫態(tài)零序能量法。對(duì)暫態(tài)零序能量進(jìn)行積分，對(duì)比其大小以及極性，據(jù)此來進(jìn)行故障選線。實(shí)際上，有功分量的比例并不大，尤其為金屬性接地時(shí)，難以確保精準(zhǔn)性[3]。2）首半波法。在出現(xiàn)該類故障時(shí)，根據(jù)相位相反這一特點(diǎn)，對(duì)故障線路進(jìn)行識(shí)別，實(shí)際上，就暫態(tài)電流而言，其幅值并不大，同時(shí)極有可能被諧波所影響，因此，利用這一方式來進(jìn)行故障選線，可靠性并不理想，同時(shí)精準(zhǔn)性相對(duì)較低。3）小波分析法?，F(xiàn)如今，該方式被推廣于故障選線，通過對(duì)小波的使用，來對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行變換，從而獲取模極大值，按照其極性以及幅值，對(duì)故障線路進(jìn)行識(shí)別。因?yàn)闀簯B(tài)特性并不簡(jiǎn)單，尤其是頻率成分以及衰減特點(diǎn)，極有可能被故障條件所干擾。

3.3其他故障選線方法

1）模型參數(shù)辨別方式。針對(duì)配電網(wǎng)，為其制定饋線等值模型，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行求解，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下，利用參數(shù)吻合來開展選線。2）人工智能方式。現(xiàn)如今在智能算法中，常常會(huì)選擇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其按照映射進(jìn)行判斷。另外，就模糊控制而言，它結(jié)合輸入信號(hào)，通過當(dāng)下判據(jù)來開展選線，按照模糊理論，進(jìn)而可以獲取隸屬度函數(shù)，然后利用信息獲得故障線路。3）信息融合法。伴隨電網(wǎng)的持續(xù)進(jìn)步，使得電網(wǎng)故障變得更加復(fù)雜，單一判斷難以保證對(duì)全部種類的故障進(jìn)行有效判斷。通過對(duì)小波技術(shù)的使用，來對(duì)暫態(tài)信息進(jìn)行采集，其中存在著很多的暫態(tài)頻譜信息，可以促使故障檢測(cè)更加靈敏，實(shí)際上，抗干擾能力較弱，極有可能出現(xiàn)誤判，所以，借助穩(wěn)態(tài)故障檢測(cè)，進(jìn)一步來彌補(bǔ)這一不足，通過結(jié)合穩(wěn)態(tài)以及暫態(tài)選線判斷根據(jù)，有效辨別故障線路，獲得綜合判據(jù)來開展選線。

結(jié)論：對(duì)于小電流接地穩(wěn)態(tài)，因?yàn)檫@一方式被諸多因素所干擾，比如消弧線圈、檢測(cè)設(shè)備準(zhǔn)確性，所以選線精準(zhǔn)度以及穩(wěn)定性較為糟糕，難以保證保護(hù)裝置可以精準(zhǔn)動(dòng)作。通過暫態(tài)選線，即便可以彌補(bǔ)穩(wěn)態(tài)選線的不足，實(shí)際上，極有可能被諸多因素所影響，也就是故障類別以及時(shí)刻等。即便小波變換以及人工智能，二者結(jié)合了數(shù)學(xué)處理方式，從理論層面上來看，可以促使故障選線更為精準(zhǔn)，事實(shí)上，具體效果還需要深入檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李童. 配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線的研究[D].西安工程大學(xué)，2021.

[2]王銀杰. 中壓配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障智能選線研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2020.

[3]范斌. 配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法研究[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2019.