周耀辉 ，李 永 ，梁学良 ，高 虎 ，李勋涛

（1.国网陕西安康供电公司 陕西 安康 725000；2.国网陕西省电力公司 陕西 西安 710000）

小电流接地系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，多发生在潮湿、多雨天气。发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2 h，这也是小电流接地系统的最大优点。但是若发生单相接地故障时电网长期运行，因非故障的两相对地电压升高1.732倍左右，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。还可能使电压互感器铁心严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。同时弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行，我局曾多次发生因单相接地导致的电压互感器或站用变损坏的情况。安康地区的雷雨、潮湿天气较多，发生单相接地故障的几率较大，据调控中心监控班的统计，在日常监控运行工作中，处理受控变电站母线单相接地，进行接地推拉占到了日常监控工作量的1/6，因此，迫切需要一种发生接地后能快速、正确地寻找出故障线路的手段进行故障检测。

1 传统单相接地故障检测方法

1.1 单相接地故障的判定

常见母线出现电压异常的原因及故障信息：

1)高压熔丝熔断。在一相、二相高压熔丝熔断时，熔断相二次电压将显著降低，电压互感器二次侧开头三角形输出的零序电压升高，现场的小电流接地选线装置会据此发出“母线接地”信号。在未完全熔断时，可能不会发出“母线接地”信号。

2)单相接地。当单相接地时，接地相电压接近于0，其余两相相电压升高为线电压，电压互感器二次侧开头三角形输出的零序电压升高，现场的小电流接地选线装置会据此发出“母线接地”信号。

3)现场小电流接地选线装置发出的选线信号。小电流接地选线装置根据故障线路和正常线路的零序电流方向相反的特点进行选线。故障线路流过的零序电流是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电流。故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路。

实际运行中监控人员发现某变电站母线电压异常或接地报警信号后，根据该变电站的母线线电压、各相相电压及接地信号动作情况，根据上述特征来判断是否发生单相接地。

1.2 接地故障线路的检测

监控员在判定受控变电站发生单相接地故障后，根据《地区电网监控运行规程》处理原则，结合小电流接地选线装置选出的接地馈路和母线接地报警信号，通过对该母线供电线路按单相接地试拉序位表进行试拉，来检测出发生接地故障的线路。

举例：110 kV关庙变的10 kV部分一次接线图如图1所示。监控员根据历史运行经验编制该站的10 kV单相接地试拉序位表见表1，对于曾经频繁发生接地的线路，其拉路序号排在前面，首先进行接地推拉，对于小水电或重要专线、保电用户等馈路的拉路序号靠后，例如169金州变线路就是给330 kV金州变备用站用变供电的线路，线路质量好，发生接地的概率小，供电可靠性要求高，排在拉路序位表的最后。假设关庙变10 kVⅠ母上的某一条出线发生A相接地。

1.2.1 故障后的监控信息

图1 关庙变10 kV部分一次接线图Fig.1 GuanMiao substation10 kV wiring diagram

表1 关庙变10 kV单相接地试拉序位表Tab.1 GuanM iao substation 10 kV single-phase grounding test sequence Atab le

遥测信息：10 kVⅠ母电压 U ab、U bc、U ca=10 kV；U a=0 kV；U b、U c=10 kV；遥信信息“小电流接地_10 kVⅠ母接地”等信号动作。监控员根据上述监控信息，可判断发生单相接地。

1.2.2 试拉线路

监控员向调度汇报发生单相接地，调度许可进行推拉试验后，监控员按图1核对运行方式，结合表1的拉路序位表，逐条线路进行拉路试验。试拉流程：监控遥控“拉开XX线路开关”—监控观察接地信号及母线电压是否恢复正常—监控遥控“合上XX线路开关”。按试拉线路顺序，反复进行上述试拉流程，直到试拉XX线路时接地瞬间消失，即可判定该线路为故障线路。

1.3 传统检测方法存在的问题

1)传统检测方法依赖于现场小电流选线装置的正常工作。由于零序电流较小、干扰大、配网运行方式变化频繁、电容电流波形不稳定等原因，导致约60%变电站的小电流接地选线装置难以准确选线，在国网公司最新的典型监控信息表中，已将具体馈路的接地信号不再列入监控员的监控范围，要求依据母线接地信号进行推拉试验；甚至部分变电站的小电流现场装置故障或现场无此装置，难以判断出母线接地故障，需要监控员依据遥测数据的变化判断是否发生单相接地故障，工作压力大。

2）逐条线路推拉耗时较长。在单相接地故障检测过程中，监控员进行操作需进行反复发令、汇报，监控每次进行遥控操作均需输入操作人、监护人密码。根据估算，将一条线路推拉一次，整个报警、汇报、判定、排序、试拉过程至少需2min，对于一条有9条出线的关庙变，推拉一次约需要20min左右，耗时较长。

2 单相接地故障研判高级应用模块

2.1 单相接地故障研判自动试拉模块的支撑环境

随着变电站监控信息接入工作的开展，目前已有50座变电站的自动化信息接入安康电网调度自动化系OPEN3000系统；结合状态估计遥测合格率指标提升活动的开展，OPEN3000系统的网络模型和参数日益完善；加强自动化缺陷处置，基础数据质量不断提升，系统的可观测性和量测冗余度也大大提高，保证了系统的实用性、准确性和安全性，从而具备了开发单相接地故障研判模块所需要的数据和模型基础。

2.2 单相接地故障研判模块的功能

该模块能够实现自动监视母线电压，当判断母线单相接地时报警；实现自动搜索出该故障母线所关联的开关，并按调度人员预先设定的选择原则及试拉序位生成遥控序列；实现按生成的试拉序列进行开关按序分、合操作；实现在分、合操作过程中快速确定故障线路。

2.2.1 母线单相接地的判定

该模块启动以后，系统自动监视所有网络建模范围内低压（35 kV、10 kV）母线，并结合监控责任区功能，设置了母线表的预留域值3，设置只显示本责任区的低压母线。显示观察母线线电压、三相电压的遥测值。根据1.1所述单相接地表象特征，按运行经验设定电压判据（任一相相电压降低至标准值的50%以下，其他两相相电压升高至线电压的80%以上），与母线3Uo动作信号建立与门逻辑关系，来判定该母线发生单相接地故障，并通过状态描述提示“单相接地”，如图2所示。

图2 单相接地监视程序界面Fig.2 Single-phase groundingmonitor interface

2.2.2 生成试拉遥控序列

利用网络拓扑生成试拉遥控序列：根据设备图元对象的端点坐标位置自动搜索确定原始拓扑关系,即设备图元的连接关系，基于连接规则和节点融合的快速拓扑分析算法,根据原始拓扑关系确定各支路与母线的连接情况。

以关庙变为例，利用OPEN3000系统网络拓扑功能，该模块可以实现在系统自动搜索出该母线所关联的开关 （合闸状态），如图1所示。为了保证生成的试拉遥控序列过滤掉不在试拉序列表（表1）中的开关（如主变、电容器开关等），可以事先按变电所单相接地试拉序位表将对应的线路开关指定域进行序位设定，通过建立应用模块与开关指定域的关联，过滤掉未设定序位的开关，并根据开关指定域的序位自动生成该母线试拉遥控序列，如图3所示。

图3 单相接地监视程序控制界面Fig.3 Single-phase groundingmonitor control interface

2.2.3 遥控序列执行

应用模块生成试拉遥控序列后，由运行人员决定是否按序列执行（可通过选项屏蔽重要线路不试拉，如保电线路等）。运行人员执行遥控，一次性输入密码后将通过SCADA进行批量遥控。每条试拉线路开关进行分、合操作一次（间隔10秒），以便于模块实时进行检测接地母线的接地信号、电压变化，来判断该线路是否接地。如判断该线路接地，模块将在控制界面的状态描述显示“该线路接地”。每条线路开关试拉后，SCADA会请求进行下一条线路开关试拉操作，运行人员可根据应用模块的状态描述决定是否继续，如状态描述显示 “该线路接地”，则可选择“遥控取消”，终止后续的操作，如图4所示。

图4 批量遥控操作界面Fig.4 Batch remote control interface

2.3 单相接地故障研判模块评价

该模块在系统发生单相接地故障后，利用遥测数据作为判据，研判定位故障母线并报警。执行查找故障线路，除在执行批量遥控时需一次性输入遥控密码外，基本不需要人为干预。整个处理流程中避免了人为的疏忽，同样以关庙变为例，整个过程执行预计不超过7分钟。

3 结束语

针对无人值守集中监控运行中出现的单相接地故障漏判和接地推拉工作量大等问题，充分利用安康电网调度自动化OPEN3000系统采集的实时信息和计算分析功能，结合安康电网小电流接地系统单相接地故障处理原则及运行经验。提出了基于调度自动化系统集中进行单相接地故障研判和自动拉路的方案，开发了基于OPEN3000平台的高级应用模块。该高级应用模块在电网发生接地故障后，利用遥测数据变化研判定位故障母线，通过监控运行人员的辅助决策，能正确、快速地寻找出发生单相接地故障的线路，从而缩短电网故障时间，保障电网稳定运行和设备安全。对于结构复杂、线路较多且发生单相接地故障概率较高的10 kV配网，单相接地故障研判高级应用模块有着广泛的应用空间。

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