不同接地方式下的馈线自动化实施方案
摘要:本文论述了两种不同的接地方式进行馈线自动化改造的实
施方案。特别提出,经消弧线圈接地方式的配电网在单相接地故障时
稳态电流微弱,在确定馈线自动化实施方案时,与经小电阻接地方式下
的不同,此时配电终端需要增加单相接地故障的识别算法,对于基于电
气暂态量的识别算法,配电终端需要具备瞬时提高采样率的能力;对于
基于残留增量法的识别算法,配电终端需要具备与消弧线圈联动的功
能。
关键词:消弧线圈 配电网 馈线自动化 配电终端
配电自动化系统是应用现代电子技术、通信技术、计算机及网络
技术,将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地
理信息进行安全集成,构成完整的自动化及管理系统,实现配电网正常
运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理[1]。馈线自动化
作为配电自动化的核心组成部分,在正常状态下,可进行远方测量、监
视和设备状态的遥控;在事故情况下可实现故障段的自动识别判断、
自动隔离,并采取措施进行转供电,恢复对非故障段的供电,有利于提
高供电可靠性,减少用户的停电,提高用户满意度。
大城市经济发达,高新技术产业集中,对供电可靠性的要求非常高,
因此,研究城市配电网的馈线自动化实施方案具有重要的意义。本文
将重点从故障定位与隔离角度出发,讨论不同接地方式下的馈线自动
化实施方案
1 配电网接地方式的选择
当中压配电网由架空或由架空、电缆混合线路组成时,宜采用中
性点经消弧线圈接地方式。因为此方式下的配电网中,线路发生单相
接地故障时,由于系统的线电压仍然保持对称,用户不会感觉到故障的
存在,此时线路可继续供电1～2 h,可有效提高配电网的持续供电能力
[2]。同时,由于消弧线圈自身的感性电流对接地故障容性电流的补偿,
降低了接地故障点的故障电流,配电网的自动熄弧能力得以提高。此
方式下的配电网大部分单相接地故障为瞬时性接地故障,此时利用消
弧线圈实现补偿,使故障电流小于一定值而自动灭弧,系统可正常运
行。因此对架空线路集中的城郊地区,适合采用经消弧线圈接地方式。
当中压配电网仅由电缆线路组成时,宜采用中性点经小电阻接地
方式。以电缆为主的配电网的单相接地故障多为电缆在一定条件下由
于自身绝缘缺陷造成的击穿,多为永久性故障,此时线路的持续运行一
般会造成事故扩大。为保证故障的迅速切除且限制过电压水平,配电
网可采用中性点经小电阻接地方式,通过简单的配置零序过流或限时
速断保护迅速断开故障线路。城市中心区基本实现全电缆出线,因此
适合采用经小电阻接地方式。
2 小电阻接地方式下的馈线自动化实施方案
已有大量的文献对小电阻接地方式下的馈线自动化实施方案进
行了讨论[3-8],文献[3]提出的馈线自动化方案包括:带时限电压型馈
线自动分段方案[4]、重合器馈线自动化方案、配电终端集中决策解
决方案、配电终端接地解决方案和保护方式馈线自动化解决方案。带
时限电压型馈线自动分段方案和重合器馈线自动化方案模式简单实
用,无需通信系统的支持,见效快,但其对开关性能要求高,且多次操作
影响用户的供电可靠性,目前的配电自动化实施多不采用这两种方
案。配电终端集中决策解决方案是目前最主要的馈线自动化实施方案
[5～7]。这一解决方案中,安装在线路环网柜内(DTU)、柱上开关上
(FTU)的配电终端采集负荷开关的开关位置、相电流和零序电流等信
息,并传送至配电自动化主站(或子站),根据只有断路器至故障位置之
间的配电终端会通过故障电流这一特征实现故障区段的定位与隔离
[8]。其中几种解决方案此处不再赘述。另外还有利用故障指示器进
行故障定位的方案[9]。
3 经消弧线圈接地方式下的馈线自动化实施方案
采用经消弧线圈接地方式的配电网,其特征在于单相接地故障时
稳态电流微弱,利用传统的过电流故障检测方法较难实现故障的识
别。对于经消弧线圈接地方式的配电网,在发生相间短路故障时,故障
特征明显,其故障自动定位技术与经小电阻接地方式下的配电网中的
要求类似;此方式下的配电网发生架空线单相接地故障的概率大,且在
发生单相接地故障时,故障电流微弱,配电终端很难简单地判断是否有
故障电流流过,这就对配电终端提出了更高的要求,甚至对CT/PT的安
装方式同样也会提出新的要求,从而影响到馈线自动化实施方案的选
择[10]。
相较于经小电阻接地方式下的馈线自动化实施方案,经消弧线圈
接地方式的方案主要在单相接地故障下的故障判断识别上有较大的
区别,对应于不同的单相接地故障识别算法,其实施方案会各有特点。
3.1 配电终端采样率
目前而言,单相接地故障识别算法主要利用单相接地故障时的电
气量变化特征,集中在基于故障暂态量的方法,如首半波法、能量法等。
在经消弧线圈接地的配电网发生单相接地故障时,暂态过程持续时间
较短,一般持续一个周波左右,因此,在发生单相接地故障时,故障信号
的精确可靠采集特别重要,需要配电终端的采样率瞬时提高。同时,有
些算法利用的相电压与相电流的关系进行判断,此时还需要在配电自
动化实施中加装相应的CT和PT。
3.2 配电终端的联动
在已提出的单相接地故障识别算法上,还有一种方法是残留增量
法,其原理是线路故障发生后调节变电站内消弧线圈的补偿电流,利用
调节前后配电终端测量到的零序电流变化量信息确定故障区段。此时
就需要配电终端与消弧线圈联动,同时需要可靠的通信,以便实时接收
消弧线圈的动作情况,定位故障。
4 结论
本文重点从故障定位与隔离角度出发,讨论经小电阻接地方式、
经消弧线圈接地方式下的馈线自动化技术。分析表明,由于经消弧线
圈接地方式下的单相接地故障的故障特征微弱,因此需要配电终端增
加相应的算法实现单相接地故障的识别,根据算法的不同,需要配电终
端的采样率能够瞬时提高,或者与消弧线圈实现联动。
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