农网配变接地极在线监测技术研究

国网甘肃省电力公司平凉供电公司 何 森 林玉郎

在电力系统中，接地保护是防止设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行重要措施。目前部分智能变电站的变压器和超高压、特高压线路上已经有接地极故障的在线分析和诊断，而农网中配变接地极的故障监测还处于盲区状态。本文针对农网配变接地极的现状分析，提出一种适用于农网配变接地极监测系统设计方法，为农网后续改造的智能化、数字化提供一种参考思路。

1 引言

接地是为保证电力设备正常工作和人身安全而采取的一种用电安全措施，通过金属导线与接地装置连接的方式实现。常用的接地保护方式有：保护接地、工作接地、防雷接地、屏蔽接地、防静电接地等。接地装置将生产设备上可能产生的漏电电流、静电荷以及雷电电流等引入地下，从而防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行。

2 农网配变接地极的现状分析

2.1 故障危害性大

接地是防雷工程和继电保护最重要的环节。相比于高楼包围的城网，农网更易受到雷击，不论是直击雷防护还是雷电的静电感应、电磁感应和雷电波入侵的防护技术，最终都是把雷电流送入大地。因此没有良好的接地技术，就不可能有合格的防雷过程。而保护接地则为一次设备安全运行及二次设备提供地电位。农网配变接地极一旦出现故障，将大大增加配变及漏保、零线的运行危险，当发生意外时，会出现设备误动、拒动、断零、火灾，甚至人体触电的危险。

2.2 故障隐蔽性强

接地极深埋于地下是与土壤直接接触的金属导体，提供电力设备与大地之间电气连接。腐蚀是接地极常见的故障之一，腐蚀会导致接地电阻发生变化，起不到接地的应有效果。而此过程一般是缓慢变化的，常见的表卡读的手段不容易发现，而能发现时已经是彻底故障的地步。

2.3 维护管理跟不上

在我国的西部地区，因地理环境和历史原因，大部分区域地广人稀，农网改造的进度和程度比东部和沿海城市略慢，农网设备智能化水平不高，监测体系不够完善，与之相对的是西部地区技术人员的缺乏，农网的设备问题往往是在接到故障停电投诉后才处理的，不能做到评估和预判。像接地极这种大量使用的设备，常被检修巡视人员忽视，不能及时的发现和解决问题。

3 农网配变接地极在线监测设计思路

在现有农网改造工作中，部分已经加入了配变一次、二次设备运行状况监测的设备，比如零线温度、配变油温、谐波、局部放电、变压器本体震动、防盗等，这些设备或独立成系统或并入配网自动化系统，能有效的辅助相关人员，实现对设备运行环境监测及缓慢性老化、早期故障的评估。

基于上述研究，本文考虑设计一种针对农网配变接地极的在线监测系统。将线路或变电站的接地极在线监测系统进行改造，使之适用于农网配变接地极监测，使配变接地极运行状况可视化。通过监测数据的存储对比，可以直观了解接地极状况和老化趋势，掌握接地极老化情况和生命周期，提前安排检修。另外，设置关键数据警戒值，通过监测平台或配网自动化系统对关键数据周期巡检，一旦数据达到警戒值就向相关人员推送告警，提醒相关人员及时检查和处理接地极故障，避免发生意外造成更大的经济损失。

接地极的监测数据，还可以为产品质量管理、施工工艺管理及运行环境提供参考依据，对腐蚀严重、效果不佳、老化过快的配变接地极，安排人员排查问题，从供货产品质量、施工工艺、安装运行环境各角度分析，如果是供货质量问题可以将同供应商或同批次设备安排二次抽检，避免不合格产品安装至现场带来的隐患；如果是施工工艺不达标，则强化相关工艺和制度要求严格把关；如果是安装运行环境问题，就进行填土改造，避免腐蚀老化问题频繁更换接地极。

4 农网配变接地极在线监测的数据通信问题分析及方案设计

不同于变电站及高压线路上的监测环境，农网配变有点多、分布广、无固定通讯通道等特点。在变电站和高压线路可以用的光纤采集通道不再适用于农网配变接地极监测。单独为每个配变的接地极监测设备配一套APN数据传输设备又会产生大量的通讯成本，不利于推广应用。

考虑到农网具有所处环境地域空旷，配变与配变之间间隔一般在3公里以内，无高楼阻隔，无线干扰小等运行特点，采用无线中继自组网的方式进行通信。目前市面上已经有工业级通讯距离达到8公里的无线传输电台，当有距离较远或有一定干扰的配变台区，可以在用户表箱位置加装中继，以目前无线通讯技术，中继10级不会出现信号丢失，覆盖面积可达30公里以上。接地极监测采集频率无需过快，数据量并不大，只需要将就近分组的无线局域网内数据，通过APN传输设备统一上传至监测平台或配电自动化系统，就可以实现数据在线浏览和存储。

在数据实时在线化监测基础上，通过监测平台实现变化趋势分析与预警，以达到周期巡检、实时监测、早期故障预警的目的。

5 结语

对接地极的监测可以实现以自动化监测警戒代替人员巡视，使检修工作目的性更强；以事前预警代替事后抢修，使设备运行更加安全，供电可靠性更高。接地极监测系统的数据也可以为其他事故抢修提供一定的参考依据。将配变接地极运行状况的可视化进行评估，可以有效的防止接地极故障失去应有的保护效果，保障电气设备安全运行，稳定供电可靠性，保障人身安全。

接地作为保障电力设备正常运行，保护人身安全的一种重要安全措施，接地设备一旦故障会大大提高电力设备运行风险，应当受到更多的重视。接地极的监测也应当是配网智能化、数字化、可视化中的一环，后续的农网改造中可以考虑将接地极监测与温度、局放、防盗等合并为运行状况监测平台，为农网设备安全稳定运行提供有力支撑。