基于小电流接地故障查巡的配网自动化系统

电力18讯：    
陕西省凤县供电分局  李煜 李岩 汤怀收

摘要：针对我国当前农村10 kV配电线路单相接地故障多、故障难以查找的现状，该文介绍了一种基于小电流接地故障查巡的配网自动化系统，该系统不仅使配网的自动化水平提高了，而且使自动查找单相接地故障点，并将故障区段隔离成为现实。

关键词:小电流接地；配电网；自动化

中图分类号：TM734 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)11-0029-03

近几年来，随着我国输电网自动化程度的提高，地、县调系统及无人值守变电站的综合自动化程度也迅速发展与提高。随之而来的是大家对配电网的重要性有了新的认识，意识到了加快配电网自动化的发展，是提高配电网供电可靠性的一个关键环节。

1 制定设计方案

凤县供电分局处于秦岭山区，其配电线路多，并且大部分呈辐射状，供电半径长，地形复杂，在配网自动化改造方面非常困难。针对以上情况我们决定开发一种结构简单、安装方便、立足于山区农村配网的多功能（能检测单相接地故障）实用型配网自动化系统，为此凤县供电分局从2006年5月开始对配电自动化技术进行调研，整个系统方案的制定立足于以下几个方面。

立足于国情，配电网的实际要求是结合配电网的实际问题，以符合供电可靠性及用户供电的要求，不搞形式、不追潮流、不盲目，结合技术和经济比较将有限的资金投入到较为实际有效的电网改造中去，解决较为突出的技术问题。

以保证供电可靠性为前提，确保电力用户用电的时效性，满足电力用户的供电需求。无论电力能源紧缺，还是电力富裕从用户用电的实际要求为出发点，做好用户用电的服务工作避免其它事故所造成供电的影响，体现用户是电力经营部门的需要。

提高网络的供电能力，减少用户的停电机率，网络的互供能力主要反应在网络接线、负荷的合理调整。

采用自动化装备，提高设备的故障判断能力和自动隔离故障，恢复非故障线路的供电条件，选择自动化程度较高的自动化设备。

解决配电网用设备的技术性能，提高设备的自身可靠性运行能力，尤其是配电网开关设备的操动机构及内部结构适应于户外（户内）运行条件，做到不检修周期长，设备运行可靠。大大地减轻运行人员的劳动强度和维护费用。

便于系统的监控，方便配电网的经济调度，历史数据的记录和查备，事件记录的查询规划。

2 系统组成

基于小电流接地故障查巡的配网自动化系统是由软件管理系统A、测试信号发生装置B、安装于断路器上的FTU装置C、接地点故障巡查装置D四部分组成，如图1所示。


图1　基于小电流接地故障查巡的配网自动化系统图
软件管理系统A：主要用于接收、分析处理线路上各FTU发回的在线检测数据，实时监控线路的运行状况，分合断路器进行负荷调控。当发生线路故障时，系统可快速确定故障区段，并远程控制FTU以隔离或切除相应故障区段。

信号发生装置B：安装于变电站内或故障线路，当线路发生单相接地故障时，该装置可向线路中性点注入检测信号，用于FTU进行检测。

安装于断路器上的FTU装置C：在线检测线路运行状况，并将检测数据发送到软件管理系统，具备以下功能特点：

•工作电源取自于运行线路导线负荷电流感应所产生的能量，并且可以实现零负荷启动。避免了受自然环境的影响，使用简便、可靠、终生免维护。

•不用自行建设通讯网络，系统采用GSM/CDMA通讯方式，通讯费用低廉，网络稳定可靠、免维护。

•可在线检测线路负荷大小，可检测出相间短路故障区段，可检测出单相接地故障区段。

•可接收软件管理系统的控制命令，远程控制断路器分合。

•内部采用微功耗芯片，停电后利用内部蓄电池还可连续工作12 h以上。

•外壳采用双层屏蔽设计，具有抗恶劣环境工作能力。

接地点故障巡查装置D：为手持可移动测量装置，用于确定单相接地故障点。在线路运行情况下也可检测线路负荷电流的大小。

3 故障检测原理及流程

单相接地故障检测，如图2所示，变电站中性点经消弧线圈接地。


图2　单相接地故障检测图
当线路发生单相接地故障时信号发生装置B可向线路发送检测信号（灰色箭头所示），该检测信号为一特殊频率的低频信号（采用低频信号主要是为了减小线路分布电容对该检测信号的衰减）。FTU通过内部测量TA采集线路电流信号，该信号经过滤波模块滤除工频信号，并对剩下的信号发生装置所发出的检测信号进行处理。如果该信号强度超过所<