10千伏配网单相接地研判定位优化提升典型经验

典型经验

壹

专业管理的目标描述

贰

专业管理的主要做法

调控分中心在调度运行值班中，发现变电站母线接地告警异常情况，第一时间报至运维检修部及配网监测班并告知供电所准备抢修工作。

配网监测班第一时间于四区主站系统内召测该变电站接地母线下所属配网线路全量故障指示器、智能开关及配变终端运行监测数据。

配网监测班将召测到的配网自动化终端数据导入接地故障分析平台，小电流接地选线信号、变电站无功信号自动同步至故障分析平台。

接地故障分析平台根据导入及同步的设备运行监测数据进行自动研判，对该变电站母线下配网线路打分赋值排序，线路得分最高的代表相应接地概率为最高，同时自动定位相应线路故障点区域。

配网监测班将平台故障定位情况第一时间告知属地供电所开展现场故障巡视、抢修，并汇报运维检修部、调控分中心。

配电网发生单相接地时，系统的平衡被打破，三相电压之和不再等于零，故障处会产生零序电压。受零序电压的影响，故障线路和非故障线路都会产生零序电流，并呈现规律性特征，即系统各条线路出现零序电压，故障线路在零序电压的作用下产生零序电流，其大小等于所有非故障线路对地容性电流之和。非故障线路在零序电压的作用下产生零序电流，它的数值为自身线路各相对地容性电流之和。且前者的电流方向由线路到母线处，后者的电流方向由母线流向线路侧，因此它们的相位相差 180°。这些特征在主配网中以故障信息、数据变化表现，具体如下：

3.1.1主网特征变化

截止至目前，长兴电网110kV变电站24座，35kV变电站2座，110kV变电站已实现小电流接地选线装置全覆盖，35kV变电站暂未安装。当发生电网发生单相接地故障时，变电站10kV母线零序电压3U0越上限告警，同时小电流接地选线装置动作发信，接地母线下属线路无功功率突变。

3.1.2配网特征变化

随着配电自动化水平的提升，大量的量测终端设备安装在配电网中，截止到目前，长兴配电网中智能开关1215台、故障指示器2774台、配变6366台，这些终端设备在正常运行时，每15分钟终端与配电自动化四区主站系统通讯一次，将运行数据上传至四区主站系统。发生单相接地故障时，四区主站系统可以远程召测当前终端运行数据，智能开关和故障指示器零序电流会突变升高，配变三相电压突变下降，尤其在配网线路发生断线时，配变电压下降更为明显。

单相接地故障发生后，系统仍然允许运行2小时，配电自动化终端三相负荷电流变化不明显，需要从负荷电流中提取故障零序分量，实现故障区段精准定位。

根据电力系统对称分量法，三相负荷电流可以分解为正序、负序和零序的三相对称的三向量，电力系统ABC三相相序是顺时针旋转，以A相作为基准向量，B相超前A相240度，C相超前A相120度，零序电流表达式如下所示。

3.3.1单相接地故障选线建模

单相接地选线建模从小电流选线装置信息、变电站出线无功功率信息、故障指示器信息、智能开关信息、配变缺相四个视角进行研判分析，利用香农熵计算每个视角的权重，通过熵迭代优化每个视角的权重，从而在目标函数熵加权多视角核K-means算法迭代优化的过程中有效地调节各视角间的权重关系，使得空间划分明确的视角占的比重尽可能地大，受噪声干扰的视角或者无关视角所占的比重尽可能地小，最终实现目标值全局最优化，多视角聚类算法的目标函数为：

其中：ck是第k个聚类的中心；δik为一个标量，M为所需聚类的类别总数。当xi属于第k个聚类时，δik等于1；否则等于0。ωv是第v视角的权重向量，λ是正则化平衡因子。

3.3.2单相接地故障区段定位建模

单相接地故障区段建模从故障发生后故障指示器零序电流、智能开关零序电流、配变终端电压数据变化进行分析，形成故障定位辨识判据，依据此基本判据，建立模型，利用已有故障样本对该模型进行迭代优化，从而对判据库进行不断的丰富和积累，最终形成全面和准确的规则库，从而准确判断故障区域。

根据计算出的零序电流，从配电线路首段侧开始计算相邻采集终端间零序电流的相关系数Pm，两者间的相似系数大于设定的门槛值，则故障点位于两采集终端之间；若所有采集终端的相似系数均小于门槛值，则故障点位于最末一个采集终端的下游，并综合配变三相电压数据，根据缺相信息确定线路断线位置。

3.4.1 确定并搭建平台框架

经过前期摸索，确定通过后端基于Django、前端基于VUE框架搭建长兴电网单相接地故障分析平台（图2），数据库采用PostgreSQL，运用Python、JavaScript、HTML5等编程语言，开发模式采用B/S结构，开发和调用效率高，可移植性强，稳定性高，具有较高安全性，满足国家二级等保；实时数据通过接口动态更新，确保信息的准确性；人机界面友好，操作简便，搭配各种统计图表，数据直观展示。

3.4.2配电网模型的建立和运行数据的获取

后台服务器建立相关电网模型、运行方式的适用模型，通过接口或手动方式导入所需的信息，经整理、清洗，建立相互间关联，电网模型从上至下分别有变电站、主变、10kV母线、10kV馈线，馈线模型涵盖馈线段、开关闸刀、故障指示器、智能开关、配变等。前端页面采用Ajax获取后端电网拓扑数据，运用Echarts等组件，展示为电网拓扑图或格式化列表，在点击、右键等操作中传递ID参数给后端，根据各类操作返回前端联络关系、历史数据、历史运行方式等，用于在前端显示曲线、柱状图等图形显示。

2022年12月25日6:04分，大云变10kVII、IV段母线A相接地，零序电压3U0实测值越上限动作告警，根据open3000系统母线接地动作信息，获取相关系统数据导入接地分析平台进行研判，平台对变电站单相接地母线下的线路进行打分赋值排序，线路得分最高代表接地概率最高，同时给出线路的定位故障点，在单线图上直接点亮故障区域。平台研判结果：上窑704线接地选线研判得分66.8，接地可能性最大，故障点研判在北港反水支线3#杆后段，故障范围内有泥春斗1台配变缺相，故障点存在断线可能！现场实际接地故障点：上窑704线华鑫建材支线0—1#杆断线。实际接地点在平台研判范围内，研判结果正确，且告知现场抢修人员断线情况，有效降低现场巡线人员安全风险。

公司层面成立以生产副总担任组长，运维检修部、调控分中心主任担任副组长，供电所生产所长及班长、配电检测班班长、专职等技术人员参与的单相接地故障定位优化提升工作小组。

结合单相接地故障研判优化提升工作目标，明确单相接地故障处置过程相关指标的绩效考核要求，对故障处置全过程落实考核、评价，对故障处置情况达到目标要求的部门、单位进行绩效加分，对处置不力的部门、单位进行绩效扣分，从而进一步强化单相接地故障处置全过程管控。

叁

评估与改进

电网发生单相接地故障时，RPA自动到调度自动化open3000系统、配电自动化系统中获取相关数据信息，将获取的数据导入到单相接地辅助工具中进行分析计算，自动输出单相接地故障处置建议，同时采用Ajax获取后端电网拓扑数据，运用Echarts开源插件自动点亮单线图故障区域，操作自动、展示直观、结果准确，为基层班组人员提质增效。

本项目使电力企业减少了运营成本，提升了其自身的工作效率和优质服务水平，配网故障快速恢复，供电可靠率同比提升0.3个百分点，为深化电力体制改革，拓展电力市场发展提供了坚实的技术支撑，以实际行动助力长兴地区共同富裕水平。

1.3.1节省设备采购费用

由于单相接地选线的正确率提升，实现精准的接地故障定位，减少了单相接地检测仪的采购费用，全年共节省费用=供电所数量*仪器费用/个=8个*55000元/个=440000元。

1.3.2节省设备维修费用

由于单相接地选线的正确率提升，有效降低了电网设备接地时间，避免电网设备绝缘性破坏，减少设备维修，全年共节省费用65次*5000元/次=325000元。

1.3.3节省用户停电费用

由于单相接地选线的正确率和接地点定位的正确率提升，有效降低了用户停电时间，因接地故障造成用户平均停电时间缩短8min，全年平均停电用户容量406.52万千瓦，每年增加收益=增加售电量*（平均售电价-平均购电价）=406.52*8/60*(0.77-0.58)=102985元。

全年共可产生经济效益440000+325000+102985=867985元。

2.1配电自动化标准覆盖建设水平不高。

故障指示器已按省公司要求落实全面覆盖，但主干线分段、联络开关及分支线开关自动化改造涉及供电可靠性影响推进较为缓慢，单相接地故障研判定位精准率与配电自动化建设水平强相关。

2.2对配电自动化终端运行提出更高要求。

故障要精准定位要确保在运终端监测数据保持正常状态，目前自动化终端数量庞大，时常出现各类缺陷问题，尤其是故障故障指示器掉线、漏点、缺相问题频发，这部分缺陷终端若不及时消缺会影响研判准确率。

2.3研判过程中数据获取存在一定难度。

智能开关、故障指示器、配变数据获取数据只能通过人工批量召测，由于召测数量大，过程中时常出现召测失败、数据缺失等问题，影响研判分析效率。

针对目前存在问题和实际应用情况，长兴公司将在以下几个方面做好改进工作：一是加强参数优化，启动接地分析平台的触发条件为零序电压3U0越限告警，而零序电流经站内消弧线圈后，接地产生的容性电流会被部分补尝，需开发按县区单位配置前置参数功能，由县区单位根据属地情况优化调整前置参数。二是加强算法优化，目前算法是架空线的接地故障定位，在另外其余方面还是空白，随着城市电缆化发展，未来还需要在电缆型接地故障定位、有源配网故障定位方面深入研究。三是加强使用范围，目前仅在长兴电网架空型单相接地故障使用，分析数据不超过50起，准确研判度不超过85%，用例较少。后续多使用其余地区的故障情况进行程序研判，优化研判程序。四是需加强数据贯通，目前平台部署在长兴公司III区专网，从OPEN3000系统（调度自动化系统）开放接口获取线路无功数据和小电流接地选线信号。电网模型信息和线路拓扑信息从D5200系统（配电自动化系统I区）线下导入。故障指示器电流、智能开关电流以及配变电压数据从配电自动化系统Ⅳ区主站线下导入。数据贯通性差且存在线下环节，需要改进。

通过单相接地故障自动研判分析平台研发后的应用实践，该项工作值得推广。该平台应用通过小电流选线装置信息、变电站出线无功功率信息、故障指示器信息、智能开关信息及配变电压信息等主配网故障特征进行分析，利用方法进行深度学习，形成一种较为有效的单相接地故障综合研判定位方法，在架空型线路故障选线和故障定位过程中发挥了重要作用，有效提升单相接地故障处置效率，提升供电可靠性。