接地選線定位裝置的發(fā)展及應用

接地選線定位裝置的發(fā)展及應用 
摘　要：據大量的運行故障統(tǒng)計表明，小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障約占系統(tǒng)總故障率的80％左右。接地后兩相對地電壓的異常升高，加劇了對系統(tǒng)盡緣的危害，制約了供電可靠性的進步。因此，如何在較短的時間內，對發(fā)生單相接地故障的電力線路進行科學正確的在線選測與定位，改變傳統(tǒng)的人工試拉分路選擇、巡線登桿搖測的處理方法，把因接地而影響正常供電的范圍壓縮到最低限度，已成為科研及電力部分亟待解決的課題。
 
1　接地選線定位裝置的發(fā)展過程
20世紀70年代末，我國開始進行小電流系統(tǒng)單相接地自動選線方法的研究和探索，陸續(xù)研制出一些小電流系統(tǒng)接地自動選線裝置。就其工作原理而言，大致可分為以下幾種：電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器| 多用表| 驗電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計| 電力測量儀| 光度計| 電壓計| 電流計| 
①零序功率方向原理；
②故障線路零序電流最大原理；
③暫態(tài)零序電壓方向原理(首半波原理)。上述裝置經歷了從晶體管分立元件到集成電路和微機測控的發(fā)展過程�；�于上述三種原理的產品是靠定值或功率方向原理動作的，而在實際運行過程中，當系統(tǒng)運行方式發(fā)生變化或運行線路長度差異較大時，由于受零序電流互感器角度誤差和丈量誤差及環(huán)境天氣的影響，時常發(fā)生誤判而達不到理想的使用效果。也有人試圖將GPS衛(wèi)星定位技術用于小電流接地系統(tǒng)單相接地的選線與定位，但因受小電流接地系統(tǒng)運行結線復雜、分支較多的原因制約，導致研制及運行投進本錢過高，用戶難以接受其昂貴價格而放棄。近些年，除新建綜合自動化變電所微機測控裝置帶有接地自動選線功能外，大部分未進行技術改造的常規(guī)變電所，還是利用傳統(tǒng)的交流盡緣監(jiān)察裝置來指示接地相別和接地程度，不能進行自動選線與定位。

2　幾種小電流系統(tǒng)接地選線裝置原理的簡單分析比較
(1)零序電流原理：該原理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，區(qū)分出故障與非故障線路的保護裝置，但這種原理在系統(tǒng)電容電流較小且存在長線路的情況下，較難滿足選擇性的要求，同時當接地點存在電阻時(非金屬接地)易發(fā)生拒動現象。
(2)首半波原理：該原理是基于接地故障對相電壓接近最大值瞬間這一假設，利用故障線路中故障后靜態(tài)零序電流第一個周期的首半波與非故障線路相反的特點來實現選擇性保護。該原理不能反映相電壓較低時的接地故障，且受過渡電阻影響較大，一定程度上存在有工作死區(qū)。
(3)零序功率方向原理：該原理是基于故障線路零序電流滯后零序電壓90°，非故障線路零序電流超前零序電壓90°的特點來實現接地選線的，該原理裝置對主變中性點經消弧線圈接地的系統(tǒng)效果不太理想。
(4)非凡電流信號原理：用高頻諧波監(jiān)測方法和靜態(tài)小波分析方法的原理作雙重判據，在接地線路中注進一非凡的諧波電流信號來加強接地線路的諧波強度，然后用無線接收的方法來接收高頻諧波信號，以實現真正的自動選線與定位。該裝置的最大特點是與線路高電壓非電氣接觸，用電子傳感器取代零序電流互感器，非凡適用于常規(guī)變電所技術改造，施工安裝勿需線路停電，接線調試較為方便。但在電磁干擾較強的場所，對電子傳感器的抗干擾級別要求較高，否則會產生誤判誤報。
(5)模糊數字控制與中心微處理器原理：該原理是基于線路發(fā)生單相接地后的三個特征作為判據，即電壓突變量、五次諧波電流增大、連續(xù)接地時間。但該裝置在系統(tǒng)運行方式變化而導致系統(tǒng)電容電流較小時，可能發(fā)生拒動現象。

3　接地選線定位裝置在淅川縣電業(yè)局的應用
根據我縣多山區(qū)、少平原的實際情況，按照"技術先進、性能可靠、功能實用、價格公道、操縱方便、易于推廣"的原則，決定在我縣供電半徑大負荷重的城郊110kV變電所，采用非凡電流信號原理的智能消弧接地選線定位裝置和模糊數字控制與中心微處理器原理的線路短路，接地故障指示器相配合的接地選線定位系統(tǒng)。
(1)接地選線裝置性能：
微機采用486工控機，WINDOWS98軟件，大屏幕顯示，操縱簡便，界面友好。當線路發(fā)生單相接地故障有接地信號產生時，振蕩器產生特定頻率，經放大后輸出至接地線路，電子傳感器將接收到的接地線路的特定信號經選頻放大，再經D/A轉換后送至工控機進行邏輯
判定處理。經4s后，選出接地線路和接地相別。同時顯示器上該相別和線路編號將變成紅色閃變信號并報出提示音響。選出接地線路后，將工控機主接口放在定位位置，巡線職員可在線路帶電的情況下，距接地線路10m，手持定位儀沿線路選線丈量，當信號忽然變小時，前一基桿即為接地故障點。該裝置適用于城市、平原且供電半徑不大、交通便利的供電網絡。山區(qū)供電網絡因受線路走徑的地理環(huán)境及交通條件的限止，在規(guī)定的2h以內帶電沿線查找出故障較為困難。
(2)短路接地故障指示器性能：
裝置采用模糊數字控制與中心微處理器原理，最大特點是不需在變電所加裝任何附加裝置，只需將該指示器懸掛到事先公道規(guī)劃的主干線路相關斷聯(lián)及分支線斷聯(lián)的三相導線上即可。指示器懸掛安裝到線路三相導線后，其內部邏輯判定電路根據其自適應能力，很快對其所處以下線路的運行狀態(tài)自動進行評價、記憶、比較和判定。一旦發(fā)現所處以下線路運行狀態(tài)有接地或短路現象，且達到預設的動作值后發(fā)出指令，讓其動作電路驅動，驅使內部旋轉體偏轉，窗口由正常白色信號變?yōu)榧t色信號。巡線職員根據信號指示斷開斷路器，對故障線路進行隔離查找，故障消除后，指示器信號自動復位。
該裝置也可用在沒有接地選線裝置的常規(guī)變電所的配電線路出線套管處，一旦控制室有接地信號報出，值班職員可根據各分路出口指示器動作情況判明是哪條線路接地，減少不必要的試拉出線選擇而造成的瞬時停電損失。
(3)應用后的效果：
①故障停電范圍大為縮小，傳統(tǒng)的做法是，變電運行職員發(fā)現主控制室中心信號有永久性接地信號報出，采用試斷、合各分路分路開關的方法來選擇出發(fā)生單相接地故障線路名稱，操縱選擇過程中，即使投進線路重合閘，也要對用戶造成瞬時沖擊，有可能對供電有非凡要求的用戶造成不利影響。在選擇出接地線路后，須將該線路全線停電進行查找處理，故障處理過程中造成的少供電量的經濟損失是十分可觀的。該聯(lián)合裝置投進運行后，運行職員可根據所內裝置的在線選測結果，匯報調度通知其維護治理單位帶電巡線。巡線職員可利用一切交通工具，沿故障線路事先規(guī)劃安裝的主干線分段斷聯(lián)及分支線斷聯(lián)處的線路短路故障指示器處查找，根據指示器和定位儀的指示情況，有目的再往下查找。減少了盲目性，進步了針對性。
②故障查排時間大為縮短：傳統(tǒng)做法是，當選擇出發(fā)生接地故障線路，變電所停電后，線路治理維護單位須將連接在該干線上的全部分支斷路器斷開，由變電所對該線路進行試送，試送不成功，說明故障在主干線，反之說明故障在某分支線。若試送成功，再逐分支依次試送，哪條分支線試送后，變電所仍有接地信號報出，再斷開哪條分支斷路器，爾后做進一步的登桿搖測處理。若故障發(fā)生在交通、通訊條件困難的山區(qū)線路，則故障的查排時間將會更長，一般需要6～20h。現在故障處理時間，縣城區(qū)配電線路30～45min以內，非凡山區(qū)1～2h以內即可排除故障。進步工效5至8倍。安全及經濟效果十分明顯。
科學技術的迅猛發(fā)展，給進步電網技術裝置水平開創(chuàng)了廣闊遠景。建議有關部分，在進步原已投放市場運行智能化設備的基礎上，應將小電流系統(tǒng)接地選線定位功能考慮到斷路器測控部分邏輯電路中，以適應各種運行方式下安全可靠供電的需要。電力部分要根據自身情況，嚴把線路質量，加強維護治理，完善電網結構，進步裝備水平，增強職員素質，以適應全社會愈來愈高的供電需求。