如何提高城市電網(wǎng)供電可靠性？

一、供電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行安全性與可靠性

1、影響安全性因素

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的用電量不斷增加，人們對(duì)配電網(wǎng)供電安全可靠性相關(guān)問題倍受關(guān)注。配網(wǎng)小電阻接地方式可快速地切斷線路單相接地故障，縮短線路故障時(shí)間，有效避免了接地故障導(dǎo)致電壓升高進(jìn)而損害電氣設(shè)備，提高了電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)對(duì)單相接地故障檢測(cè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。電力系統(tǒng)可靠性包括對(duì)故障的充裕度和穩(wěn)定運(yùn)行安全性兩個(gè)方面。

2、影響連續(xù)供電因素

中性點(diǎn)零序小電阻接地方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不接地接地系統(tǒng)成為大城市配電網(wǎng)升級(jí)改造的首選，一定程度上改善了城市中電流增長(zhǎng)速度帶來的壓力，但是同時(shí)也帶來了許多新的問題。供電可靠性是指供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力。

電力系統(tǒng)可靠性是通過定量的可靠性指標(biāo)來度量的，可以是故障對(duì)電力用戶造成的不良影響的概率、頻率、持續(xù)時(shí)間，也可以是故障引起的期望電力損失及期望電能量損失等。

二、中性點(diǎn)零序接地系統(tǒng)

1、中性點(diǎn)不接地

我國(guó)配電網(wǎng)廣泛采用中性點(diǎn)不接地與消弧線圈接地（稱為小電流接地）方式，且允許帶接地點(diǎn)運(yùn)行一段時(shí)間。這一做法有利于瞬時(shí)性接地故障電弧自行熄滅，減少跳閘率，提高供電可靠性；長(zhǎng)期以來，我國(guó)配電網(wǎng)在不同的程度上存在消弧與消諧裝置運(yùn)行不正常、接地選線與定位裝置檢測(cè)精度不高。在電源端安裝接地檢測(cè)裝置經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。所以采用中性點(diǎn)小電阻接地方式成為了無奈選擇。

2、就近隔離接地故障

國(guó)家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)都在修訂配電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程，要求快速就近隔離小電流接地故障。以消除事故擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提高供電安全性與可靠性。

3、零序三相不對(duì)稱

對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式下電網(wǎng)故障診斷的時(shí)間減少效率高。當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，三相電路的對(duì)稱性受到破壞，故障點(diǎn)就出現(xiàn)明顯三相的不對(duì)稱，通過檢查零序電壓和電流能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。

4、高阻接地危害性

單相接地故障大多是因?yàn)榻^緣劣化或過電壓損傷，發(fā)生間歇性或瞬時(shí)性弧光接地，受線路電容電流影響，故障點(diǎn)電流的變化很小甚至沒有變化，在變電站側(cè)就難以檢測(cè)到。單相電弧光接地故障發(fā)生時(shí)對(duì)空氣放電，電弧溫度很高，電流是很小，并不影響電網(wǎng)供電，但由于電弧對(duì)設(shè)備溫度升高對(duì)絕緣體破壞嚴(yán)重，所以在變電站還沒有跳閘以前，最好要能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，這樣就起到了單相弧光接地故障的預(yù)警作用。

5、并聯(lián)小電阻方式

為實(shí)現(xiàn)單相弧光接地故障能快速發(fā)現(xiàn)切除，目前有效的方法是將變電站不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈模式改為并聯(lián)中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。改造過程需要在變電站保護(hù)系統(tǒng)中加裝接地變、電阻柜并在接地變中性點(diǎn)處安裝零序電壓互感器、接地變保護(hù)中加裝零序保護(hù)裝置和控制器。

三、中性點(diǎn)小電阻接地保護(hù)弊大于利

1、漏報(bào)

中性點(diǎn)接地時(shí)電流環(huán)境發(fā)生變化，接地電氣參數(shù)設(shè)置與接地電流匹配不一致，使接地故障零序電流保護(hù)值的整定難度加大，誤報(bào)漏報(bào)經(jīng)常發(fā)生。

2、上下級(jí)保護(hù)難以配合

小電阻接地方式運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的相對(duì)缺乏和二次設(shè)備的配合問題是制約其供電可靠性提高的主要不利因素。

3、誤動(dòng)

中性點(diǎn)小電阻接地方式下小電流選線裝置原理方面存在缺陷，單相接地小電流被中性點(diǎn)接地小電阻放大，雖然能準(zhǔn)確檢出，但是達(dá)到了速斷定值引起接地保護(hù)跳閘。

4、誤差大

在面臨單相接地電弧高阻、間歇性等故障時(shí)，系統(tǒng)仍然不能準(zhǔn)確檢出故障。若發(fā)生單相接地故障時(shí)線路繼續(xù)運(yùn)行，因非故障的兩相對(duì)地電壓升高，就要引起網(wǎng)絡(luò)的其它部分絕緣被擊穿，發(fā)展成為相間短路。單相接地故障要跳閘，相間短路也要跳閘，是早跳閘好還是晚跳閘好，又是一個(gè)兩難選擇。目前采用的三相零序互感器檢測(cè)接地故障，是沒有辦法區(qū)分是單相故障跳的？還是相間短路故障跳的。

5、保護(hù)動(dòng)作

按照目前已有的數(shù)據(jù)分析，經(jīng)變電站速動(dòng)跳閘隔離的單相接地故障的準(zhǔn)確性只有40%，其余的60%的小電阻接地系統(tǒng)單相接地故障保護(hù)動(dòng)作不能確定原因。變電站改造成小電阻接地系統(tǒng)雖然能夠快速檢測(cè)接地故障，同時(shí)也帶來接地保護(hù)誤動(dòng)率過高問題。過多的跳閘反而使故障事態(tài)擴(kuò)大，全線停電影響用戶用電。同時(shí)還會(huì)引起線路殘存電容過電壓無處泄放，進(jìn)而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行。

四、改進(jìn)故障檢測(cè)方法

1、接地保護(hù)參數(shù)整定

小電阻接地保護(hù)系統(tǒng)下，由于改變了故障的電氣特征，但是接地保護(hù)參數(shù)要不斷的重新整定，浪費(fèi)大量人工，而且效率很低。每一次接地故障的電氣參數(shù)都不一樣，變電站出口接地保護(hù)裝置就難以判斷準(zhǔn)確。

2、分布式診斷

引入分布式的智能環(huán)網(wǎng)柜故障診斷技術(shù)架構(gòu)，利用配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備自帶接地故障檢測(cè)裝置是有效方法。配電網(wǎng)故障檢測(cè)和診斷是配電網(wǎng)日常運(yùn)行維護(hù)面臨的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。利用智能環(huán)網(wǎng)柜分布式故障檢測(cè)方法對(duì)單相接地故障進(jìn)行分析和判斷。

3、分析接地故障特征

通過對(duì)接地故障特征進(jìn)行深度挖掘分析，尋求具有廣泛適應(yīng)性的接地故障特征，提高故障判研精度?；趩蜗嘟拥毓收咸卣鞯男滦?a href="http://ttokpm.com/v/tag/2562/" target="_blank">算法研究，制定新型可靠單相接地故障檢測(cè)方法。

4、結(jié)合先進(jìn)的AI技術(shù)

引入智能環(huán)網(wǎng)柜將故障信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，直接采用現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)柜檢測(cè)電網(wǎng)接地故障診斷策略。建立配電網(wǎng)單相接地故障特征診斷模型，使得電網(wǎng)單相接地故障的診斷的效率和精度明顯提高。通過實(shí)景應(yīng)用準(zhǔn)確檢出大量接地故障數(shù)據(jù)。

5、實(shí)現(xiàn)故障綜合監(jiān)測(cè)

應(yīng)用先進(jìn)的軟硬件設(shè)計(jì)方法，以配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控過程數(shù)據(jù)為分析基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)小電流單相接地選線。應(yīng)用錄波技術(shù)和超大規(guī)模邏輯電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集完全硬件化；應(yīng)用同步采樣技術(shù)，保證了分析數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)。程序算法針對(duì)難度最大的正反序功率角計(jì)算開發(fā)成功了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心算法。裝置還運(yùn)用其它多種算法使選線運(yùn)算更加可靠、穩(wěn)定。裝置還具有先進(jìn)的分析機(jī)制，能夠區(qū)分除單相接地以外，引發(fā)零序電壓升高的電網(wǎng)諧振及其他電網(wǎng)異常事件。裝置實(shí)現(xiàn)了低阻接地選線正確率達(dá)到１００％，高阻接地選線正確率99％（不誤動(dòng)）的準(zhǔn)確度。

五、綜合檢測(cè)解決方案

1、變電站保護(hù)配合

在變電站方式單相接地保護(hù)跳閘后還需要派人現(xiàn)場(chǎng)巡線查找故障點(diǎn)。依靠配網(wǎng)自動(dòng)化裝置的優(yōu)勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)上快速檢測(cè)單相接地故障。

2、智能環(huán)網(wǎng)柜

采用智能環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)檢測(cè)隔離一次完成，實(shí)現(xiàn)小電流接地故障準(zhǔn)確率100%。智能環(huán)網(wǎng)柜自動(dòng)化成套設(shè)備配合變電站接地保護(hù)信息，能夠?qū)崿F(xiàn)故障定位、故障隔離、負(fù)荷監(jiān)控、線路轉(zhuǎn)供、帶電合環(huán)轉(zhuǎn)供等技術(shù)流程。

編輯：jq