全系统接地选线技术实施及应用

胡海琴，汪柏胜，黄守华

（安徽黄山供电公司，安徽 黄山 245000）

0 引言

电力系统规程规定，小电流接地系统发生单相接地故障后仍然可以继续运行1～2 h［1］。但这种单相接地故障将引起正常相电压升高，过电压危害绝缘，会导致绝缘击穿造成故障扩大，因此应尽快找出接地故障线路并予以切除［2］。针对消除接地故障线路，目前采用的方法，一是现场装设小电流接地系统接地选线装置；二是值班调控员通过试拉法，逐条试拉线路寻找接地线路。多年来，广大学者对小电流接地系统接地选线技术进行了大量的研究，提出了多种方式的接地选线装置［3］。从实践运行效果来看，由于供电企业在装置配备、运维管理水平等各方面参差不齐，接地选线装置在电网发生故障时，往往未能充分发挥其应有的作用。随着近些年供电服务的不断提升，试拉线路严重影响供电的可靠性和连续性，不符合电力的优质服务要求［4］，且开关的频繁操作对电网造成冲击，同时增加了调度、监控人员负担。这两种方法存在的局限性：现场选线装置由设备管辖单位运维管理，但使用者为调度部门，管理者不关心装置选线准确性，使用者无法对装置进行持续改进，长期过后造成选线装置不能发挥效果；需每个变电站均配置接地选线装置，数量多，运维任务重；试拉法准确率不高，对供电服务影响大。

1 全系统接地选线技术原理

单相接地时，非故障线路每相电流的变化只受本线路电容电流变化及负荷电流自然变化的影响，变化相对较小。而故障线路接地相电流的变化除了受负荷电流自然变化的影响外，还叠加了流过接地点的所有线路电容电流，变化数值大。因此，通过对比所有线路接地相电流在接地前后的变化值，就可确定接地所在线路。该方法广泛应用在现场接地选线装置中［1］。全系统接地选线技术基于现场接地选线原理的基础上，突破原有按变电站判定母线接地线路的模式，将判据前移至调度端，拓展为全系统。即利用SCADA系统内丰富的负荷电流数据，对比每条线路的接地相相电流的变化值来综合判断接地线路，同时以图表形式，形象展示线路试拉顺序。

根据接地相接地前后所有线路相电流的变化值来进行对比，确定接地所在线路。具体实现方法：

1）取母线零序电压，即3U0值，如3U0大于30 V时，5 min后启动计算。

2）取母线三相对地电压值，电压降低相为接地相。

3）根据拓朴关系，计算接地所在母线上所有线路接地相与另一正常相（U相或W相）的电流在接地前后的变化值。接地前后的时间为5 min的整点数据，如 19∶48 接地，接地后一时刻可为 19∶50，前一时刻为19∶45。即△I1=接地相接地后一时刻的电流-接地相接地前一时刻的电流；△I2=正常相（U相或W相）接地后一时刻的电流-接地相接地前一时刻的电流。再取 I1与 I2的差值，即△I=I1－I2。选出△I最大的一条线路，即判定为接地线路。

如表1，黄口243线电流计算：△I1=15-8.5=6.5 A，△I2=6.74-8.21=-1.47 A，△I=6.5-（-1.47）=7.97 A。计算出所有线路的△I，报出△I最大的线路，或按大小顺序显示接地母线所有线路△I值。

表1 以芳村变2016-5-2 3∶58 35 kV母线U相接地为例

2 全系统接地选线技术方案实施

2.1 建立母线小电流接地监视表

建立一张母线小电流接地监视表，将所有需要监视的母线定义到表中 （定义母线关联的零序电压测点，定义母线所有关联线路），如图1所示。每条母线的监视记录设置以下信息：监视的母线ID；对应厂站ID；母线零序电压及母线零序电压门槛值设置为30 V；母线关联的线路ID，及线路差流值△I。

图1 建立母线小电流接地监视表

2.2 启动差流计算的条件

后台服务程序周期性 （5 s）检测母线零序电压（即母线3U0），当母线零序电压门槛值大于30 V时（也即系统发出单相接地报警），程序启动差流计算，从实时库中获取接地母线上所有线路在前后5 min的历史采样单相电流值进行计算。

2.3 搜索接地线路

根据给定判据，后台服务程序周期性启动并获所有母线零序电压。当母线零序电压大于设定的母线零序电压门槛值时，判定为母线发生单相接地，并将当前时间记录到母线接地发生时间。母线发生单相接地后的第一个整5 min时启动可疑接地线路判断逻辑，根据母线所连线路，获取所有线路单相电流值前后2个5 min历史采样值，根据接地判据，将计算所有线路△I写入对应线路上，并通过条图形式形象展示接地线路的概率。其中△I最大线路即可能为接地线路，将该线路写入实时库接地线路ID，并产生告警。当线路零序电压小于设定门槛值后（即接地消失），将该母线接地发生时间、接地线路、所有线路△I清零。

2.4 形象展示可疑线路

差值△I最大的判定为最有可能的接地线路，通过告警信号发出。对于其他线路，也有一定程度发生接地。在SCADA画面上以条图形式将母线小电流接地监视表作为列表进行母线接地及接地线路判断监视，如图2所示，按照条图高低顺序逐条试拉查找接地线路。

图2 以条图形式展示线路接地的概率

3 影响因素分析

对基于稳态电流数据，分析全系统接地选线技术准确性的影响因素有许多，下面作具体分析。

3.1 不完全接地的影响

不完全接地指接地相电压降低，但不到零，零序电压（3U0）大于 30 V（也有定为 20 V），小于 100 V。此时接地电容电流比金属性接地小，会导致接地线路接地相相电流的变化值减小，但对比其他正常线路，仍能得出正确的结果。

3.2 经消弧线圈接地

当采用消弧线圈接地时，故障线路零序电流为所有健全线路电容电流与消弧线圈电感电流之和，由于二者反向，其容性无功功率方向将由二者的大小关系确定。

非故障线路电容电流大小、方向与中性点不接地系统一样，但对故障线路来说，接地点增加了一个电感分量的电流，从接地点流回的总电流ID为二者之差。ID将随消弧线圈的补偿度而变，消弧线圈都采用过补偿方式，因此故障线路零序电流的大小和方向也随之改变。

通过调整消弧线圈补偿度，使得接地时ID在20 A左右，将能准确判别接地线路。

3.3 负荷变化的影响

由于线路所供负荷随时都在变化，相电流也在变化，但短时间内，变化数值较小，不影响对接地线路的判别，但也存在负荷电流突变的可能，此时就要引入另外一相电流作为判据。负荷电流突变通常是由于三相动力负荷改变引起的，因此三相电流同时突变，而接地导致的电流突变只有接地相，二者之间有明显的区别。

3.4 不稳定电弧的影响

单相接地故障中分间歇性接地和金属性接地故障。金属性接地故障的一般发展过程为：间歇性电弧接地→稳定电弧接地→金属性接地，间歇性电弧接地持续时间在0.2～2 s，稳定电弧接地持续时间在2～10 s，最后故障点被烧熔成金属性接地。由于此方法采用的是接地前后5 min整定数据，因此不稳定电弧对判别影响小。

4 方案实施效果

全系统接地选线技术于2016年底实施完成，对2017年选线结果进行了统计分析。

2017年有效接地55次，其中准确选线52次，有3次选线错误。全系统接地选线技术准确率达94.55%，按每次接地准确选线减少3条次线路短时停电计算，共减少156条次线路短时停电，大大提高了对用户的供电可靠性。

全系统接地选线技术未准确选线的原因分析：寨西变两次接地及潜口变一次接地未选出，原因为消弧线圈补偿所致。通过调整消弧线圈补偿度及最小补偿电流，就可以准确选线。

5 结论

全系统接地选线技术突破原有在变电站判定母线接地线路的模式，将选线判据布置在调度端，拓展为全系统。按照“谁使用谁管理”的要求，更利于对选线准确性进行统计分析和管理。随着自动化系统不断升级，可轻易将该技术应用到D5000和配电自动化系统等其他智能系统中。

［1］方柳，刘贤.小电流接地系统接地选线技术综述［J］.电气开关，2012（2）：1-6.

［2］丁爱佳，鲍炫羽，季玲玲，等.小电流接地系统单相接地故障选线方法研究［J］.浙江电力，2017（5）：8-11.

［3］刘谋海，王媛媛，曾祥君，等.基于暂态相电流特征分析的故障选线新方法［J］.电力系统及其自动化学报，2017（1）：30-36.

［4］刘强强，肖艳炜，黄坚，等.接地选线影响因素探究及其应对措施［J］.电力安全技术，2015（3）：9-12.