摘要:隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣,利用分布安裝于10kV饋線線路各節(jié)點(diǎn)上的饋線終端單元(FTU),對(duì)線路電壓、電流等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,并通過(guò)光纖、無(wú)線、載波等通信方法將檢測(cè)的各種接地特征電氣量上送到配電自動(dòng)化子站或主站。在子站/主站上,綜合應(yīng)用整個(gè)配電線路各節(jié)點(diǎn)的特征量,通過(guò)模糊技術(shù)、人工智能技術(shù)、小波技術(shù)等方法尋找故障點(diǎn),并通過(guò)通信方法控制開(kāi)關(guān),隔離故障區(qū)域。這種方法可提高對(duì)配電線路的接地故障特別是小電流接地故障檢測(cè)的精確性。
　　關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)自動(dòng)化；饋線終端單元（FTU）；接地故障；檢測(cè)
　　1接地故障檢測(cè)方案
　　因配電網(wǎng)自動(dòng)化“三遙”改造需要,在10kV饋線線路上按照負(fù)荷分配的要求分段安裝配電終端FTU并進(jìn)行實(shí)時(shí)通信,通過(guò)這些FTU檢測(cè)線路故障下的信息特征量進(jìn)行接地故障。在配電線路各節(jié)點(diǎn)安裝FTU,并構(gòu)成圖1所示的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。
　　
　　圖1典型的配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　配電線路的FTU具備與接地故障檢測(cè)相關(guān)的特性:(1)FTU可快速采集三相電流及電壓,并從中分解出各種相關(guān)的特征量；(2)FTU可以同時(shí)監(jiān)測(cè)故障電流以及正常負(fù)荷電流,并具有0.2%～0.5%的精度；(3)FTU在檢測(cè)到故障或測(cè)量值變化的情況下,能夠主動(dòng)地向子站/主站傳送變化量；(4)配電主站/子站可通過(guò)對(duì)時(shí)命令,使分散于各處的FTU的時(shí)間保持一致；(5)配電主站/子站通過(guò)通信可獲得任意點(diǎn)FTU的信息,并綜合比較,通過(guò)分析各FTU處的接地特征量確定出故障線路及故障區(qū)段。
　　對(duì)于大電流接地系統(tǒng),其故障接地點(diǎn)的判斷較為容易,可以把故障電流作為檢測(cè)接地的特征量。如配電線路的FTU2、FTU3之間發(fā)生接地故障,則FTU1、FTU2均可檢測(cè)到較大的接地電流,而FTU3未檢測(cè)到此電流。這些信息上送到子站后,可較為方便地判斷出故障點(diǎn)在FTU2與FTU3之間,并能指出某相發(fā)生接地故障。主/子站下發(fā)命令使FTU2、FTU3控制的開(kāi)關(guān)跳閘,隔離故障區(qū)域使接地故障不影響非故障區(qū)域的供電。
　　小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地后零序電壓升高,但對(duì)于配電線路(特別是架空線路)零序電流通常較小,為了提高故障判斷的準(zhǔn)確性,需要從中提取其他的輔助特征量。
　　2配電自動(dòng)化終端FTU檢測(cè)的接地故障特征量
　　2.1裝置采集量
　　FTU通過(guò)輸入的三相電壓、三相電流,采用離散傅里葉變換(DFT)計(jì)算可分解出如下的電壓、電流諧波分量:
　　Ưa(1…13)、Ưb(1…13)、Ưc(1…13)、İa(1…13)、İb(1…13)、İc(1…13)。
　　其中,(1…13)表示1到13次諧波分量。
　　2.2零序電壓特征量
　　該特征是基于線路在小電流接地情況下,系統(tǒng)零序電壓上升的特點(diǎn)而提出。
　　
　　Ư0=Ưa（1）+Ưb（1）+Ưc（1）（1）
　　式中：Ư0為零序電壓；Ưa（1）、Ưb（1）、Ưc（1）為A、B、C三相電壓的基波相量值。
　　在線路故障下,線路上相關(guān)的FTU均檢測(cè)到零序電壓超過(guò)整定值,此時(shí)主/子站可以此判據(jù)啟動(dòng)系統(tǒng)的接地故障判別程序；同時(shí)FTU記錄超過(guò)定值前后一段時(shí)間的電壓、電流的波形,并上傳主/子站。
　　2.3零序電流特征量
　　該特征是基于故障支路零序電流大于非故障支路零序電流的特點(diǎn)而提出。
　　İ0=İa（1）+İb(1)+İc(1)(2)
　　式中：İ0為零序電流；İa（1）、İb(1)、İc(1)為三相電流的基波相量值。
　　在線路電容電流較大的情況下,如10kV電纜線路及架空出線支路較多,此特征具有較高的精度；且在故障點(diǎn)前后所檢測(cè)到的零序電流有較大的變化,通過(guò)此點(diǎn)可檢測(cè)出接地故障點(diǎn)。
　　2.4零序功率方向特征量
　　該特征是基于故障線路零序電流滯后零序電壓90o,非故障線路零序電流超前零序電壓90o的特點(diǎn)而提出。
　　Q=|Ư0|×|İ0|×sin(a)(3)
　　式中:Q為零序無(wú)功；U0、I0為通過(guò)式(1)、式(2)計(jì)算得到的零序電壓、電流；α為U0、I0的夾角。
　　若某條線路上FTU檢測(cè)到的零序無(wú)功為正而其他FTU為負(fù),則表明故障在該線路上。
　　2.55次諧波特征量
　　該特征是基于線路發(fā)生單相接地后故障點(diǎn)處電壓突變量、5次諧波電流增大的特點(diǎn)提出。
　　İ0=İa（5）+İb(5)+İc(5)(4)
　　△I0（5）＞Iset；△U＞Uset
　　式中:I0（5）為矢量疊加后的零序5次諧波；İa（5）、İb(5)、İc(5)為三相電流中通過(guò)傅里葉變換后計(jì)算生成的5次諧波；△I0（5）、△U為配電終端檢測(cè)到的零序電流5次諧波及零序電壓的突變,當(dāng)其大于設(shè)定的Iset、Uset后,認(rèn)為發(fā)生接地故障。
　　3主站或子站啟動(dòng)判斷故障
　　配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的各FTU檢測(cè)到的信息通過(guò)通信上報(bào)后,由主站或子站全盤考慮整個(gè)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的故障信息,決定是否發(fā)生故障及接地區(qū)域。其啟動(dòng)量主要有:變電站3U0突變；配電網(wǎng)單點(diǎn)接地狀態(tài)突變；配電網(wǎng)多點(diǎn)接地狀態(tài)突變。主站判斷系統(tǒng)故障區(qū)域的算法可根據(jù)實(shí)際的通信方法及電網(wǎng)接地方式、結(jié)構(gòu)來(lái)編制不同的接地算法,主要有小波變換、模糊算法及人工智能算法。
　　4結(jié)論
　　利用目前配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)量眾多的分布安裝FTU及快速的通信,通過(guò)主站系統(tǒng)的全局綜合分析判斷系統(tǒng)接地情況,使得精確解決小電流接地問(wèn)題已成為可能。該方法已在南瑞集團(tuán)公司DAT系列配電自動(dòng)化終端中推廣使用。相比傳統(tǒng)的接地選線方法,基于配電自動(dòng)化的接地區(qū)域檢測(cè)具有的較高性能,在技術(shù)上能夠很好地解決困擾配電網(wǎng)運(yùn)行的小電流接地問(wèn)題。     論文發(fā)表網(wǎng)