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接地选线定位装置的发展及应用
接地选线定位装置的发展及应用
摘要：据大量的运行故障统计表明，小电流接地系统发生单相接地故障约占系统总故障率的80％左右。接地后两相对地电压的异常升高，加剧了对系统绝缘的危害，制约了供电可靠性的提高。因此，如何在较短的时间内，对发生单相接地故障的电力线路进行科学准确的在线选测与定位，改变传统的人工试拉分路选择、巡线登杆摇测的处理方法，把因接地而影响正常供电的范围压缩到最低限度，已成为科研及电力部门亟待解决的课题。
关键词：接地、定位、发展、应用
一、接地选线定位装置的发展过程
20世纪70年代末，我国开始进行小电流系统单相接地自动选线方法的研究和探索，陆续研制出一些小电流系统接地自动选线装置。就其工作原理而言，大致可分为以下几种：
①零序功率方向原理；
②故障线路零序电流最大原理；
③暂态零序电压方向原理(首半波原理)。上述装置经历了从晶体管分立元件到集成电路和微机测控的发展过程。基于上述三种原理的产品是靠定值或功率方向原理动作的，而在实际运行过程中，当系统运行方式发生变化或运行线路长度差异较大时，由于受零序电流互感器角度误差和测量误差及环境气候的影响，时常发生误判而达不到理想的使用效果。也有人试图将GPS卫星定位技术用于小电流接地系统单相接地的选线与定位，但因受小电流接地系统运行结线复杂、分支较多的原因制约，导致研制及运行投入成本过高，用户难以接受其昂贵价格而放弃。近些年，除新建综合自动化变电所微机测控装置带有接地自动选线功能外，大部分未进行技术改造的常规变电所，仍是利用传统的交流绝缘监察装置来指示接地相别和接地程度，不能进行自动选线与定位。
二、几种小电流系统接地选线装置原理的简单分析比较
(1)零序电流原理：该原理是基于故障支路零序电流大于非故障支路零序电流的特点，区分出故障与非故障线路的保护装置，但这种原理在系统电容电流较小且存在长线路的情况下，较难满足选择性的要求，同时当接地点存在电阻时(非金属接地)易发生拒动现象。
(2)首半波原理：该原理是基于接地故障对相电压接近最大值瞬间这一假设，利用故障线路中故障后静态零序电流第一个周期的首半波与非故障线路相反的特点来实现选择性保护。该原理不能反映相电压较低时的接地故障，且受过渡电阻影响较大，一定程度上存在有工作死区。
(3)零序功率方向原理：该原理是基于故障线路零序电流滞后零序电压90°，非故障线路零序电流超前零序电压90°的特点来实现接地选线的，该原理装置对主变中性点经消弧线圈接地的系统效果不太理想。
(5)模糊数字控制与中心微处理器原理：该原理是基于线路发生单相接地后的三个特征作为判据，即电压突变量、五次谐波电流增大、连续接地时间。但该装置在系统运行方式变化而导致系统电容电流较小时，可能发生拒动现象。
三、接地选线定位装置在淅川县电业局的应用
根据我县多山区、少平原的实际情况，按照"技术先进、性能可靠、功能实用、价格合理、操作方便、易于推广"的原则，决定在我县供电半径大负荷重的城郊110kV变电所，采用特殊电流信号原理的智能消弧接地选线定位装置和模糊数字控制与中心微处理器原理的线路短路，接地故障指示器相配合的接地选线定位系统。
(1)接地选线装置性能：
微机采用486工控机，WINDOWS98软件，大屏幕显示，操作简便，界面友好。当线路发生单相接地故障有接地信号产生时，振荡器产生特定频率，经放大后输出至接地线路，电子传感器将接收到的接地线路的特定信号经选频放大，再经D/A转换后送至工控机进行逻辑
判断处理。经4s后，选出接地线路和接地相别。同时显示器上该相别和线路编号将变成红色闪变信号并报出提示音响。选出接地线路后，将工控机主接口放在定位位置，巡线人员可在线路带电的情况下，距接地线路10m，手持定位仪沿线路选线测量，当信号突然变小时，前一基杆即为接地故障点。该装置适用于城市、平原且供电半径不大、交通便利的供电网络。山区供电网络因受线路走径的地理环境及交通条件的限止，在规定的2h以内带电沿线查找出故障较为困难。
(2)短路接地故障指示器性能：
装置采用模糊数字控制与中心微处理器原理，最大特点是不需在变电所加装任何附加装置，只需将该指示器悬挂到事先合理规划的主干线路相关断联及分支线断联的三相导线上即可。指示器悬挂安装到线路三相导线后，其内部逻辑判断电路根据其自适应能力，很快对其所处以下线路的运行状态自动进行评价、记忆、比较和判断。一旦发现所处以下线路运行状态有接地或短路现象，且达到预设的动作值后发出指令，让其动作电路驱动，驱使内部旋转体偏转，窗口由正常白色信号变为红色信号。巡线人员根据信号指示断开断路器，对故障线路进行隔离查找，故障消除后，指示器信号自动复位。
该装置也可用在没有接地选线装置的常规变电所的配电线路出线套管处，一旦控制室有接地信号报出，值班人员可根据各分路出口指示器动作情况判明是哪条线路接地，减少不必要的试拉出线选择而造成的瞬时停电损失。
(3)应用后的效果：
①故障停电范围大为缩小，传统的做法是，变电运行人员发现主控制室中央信号有永久性接地信号报出，采用试断、合各分路分路开关的方法来选择出发生单相接地故障线路名称，操作选择过程中，即使投入线路重合闸，也要对用户造成瞬时冲击，有可能对供电有特殊要求的用户造成不利影响。在选择出接地线路后，须将该线路全线停电进行查找处理，故障处理过程中造成的少供电量的经济损失是十分可观的。该联合装置投入运行后，运行人员可根据所内装置的在线选测结果，汇报调度通知其维护管理单位带电巡线。巡线人员可利用一切交通工具，沿故障线路事先规划安装的主干线分段断联及分支线断联处的线路短路故障指示器处查找，根据指示器和定位仪的指示情况，有目的再往下查找。减少了盲目性，提高了针对性。
②故障查排时间大为缩短：传统做法是，当选择出发生接地故障线路，变电所停电后，线路管理维护单位须将连接在该干线上的全部分支断路器断开，由变电所对该线路进行试送，试送不成功，说明故障在主干线，反之说明故障在某分支线。若试送成功，再逐分支依次试送，哪条分支线试送后，变电所仍有接地信号报出，再断开哪条分支断路器，尔后做进一步的登杆摇测处理。若故障发生在交通、通讯条件困难的山区线路，则故障的查排时间将会更长，一般需要6～20h。现在故障处理时间，县城区配电线路30～45min以内，特殊山区1～2h以内即可排除故障。提高工效5至8倍。安全及经济效果十分明显。
科学技术的迅猛发展，给提高电网技术装置水平开创了广阔前景。建议有关部门，在提高原已投放市场运行智能化设备的基础上，应将小电流系统接地选线定位功能考虑到断路器测控部分逻辑电路中，以适应各种运行方式下安全可靠供电的需要。电力部门要根据自身情况，严把线路质量，加强维护管理，完善电网结构，提高装备水平，增强人员素质，以适应全社会愈来愈高的供电需求。
发布日期：2007-1-30 【返回】