配电自动化系统中相间短路故障处理策略

配电自动化系统中相间短路故障处理策略

杜鹏

（国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山063000）

摘要：据统计，超过85%的故障停电是由于配电网故障造成的，因此配电网故障处理技术对于提高供电可靠性具有重要意义。相间短路故障处理是配电自动化系统最重要的功能之一，该领域一直都是研究热点，已经取得了大量的研究成果，但是许多配电自动化系统的故障处理模块并没有充分利用这些成果，而且已有成果也尚不能解决在工程应用中遇到的一些实际问题。为此本文面向故障处理需要进行进一步完善。

关键词：配电自动化；相间短路；故障处理

1电力系统的配电自动化

20世纪70年代开始，国家电网建设相关部门的工作人员为能够更好的顺应时代发展的全新局势，逐渐开始提升了对电力系统自动化配电输送工作研究的重视程度。经过数十年时间的发展，我国电力能源远程运输网络的构建已经取得了惊人的研究成果。研究至今的电力系统配电自动化，主要包括馈电线路自动化以及配电系统的自动化管理。所谓馈电线路的自动化，其具体指的就是电力能源远距离输送过程中容易出现的用电故障、对相应电路的自动化检测和维修的自动化。对于配电自动化的系统来说，其是由不同的模块组成的。比如，配电监控、信息采集模块等，每个模块都有着其独特的作用，只有组合到一起才能充分的发挥出自动化的作用，所以在配电运行中，如果发现其中出现问题要对进行及时的处理。在整个自动化系统中，通信是非常关键的一项技术，一般是采用无线或者光纤模式从而达到通信的良好效果。不过在通信的主干线上主要是采用光纤，只有这样才能保证配电自动化系统有效的运行。

2配电自动化系统中相间短路故障处理

2.1相间短路故障定位判据

配电自动化系统广泛采用的相间短路故障定位判据已经非常成熟。对于开环运行的情形，若一个区域的一个端点上报了短路电流信息，并且其他所有端点均未上报短路电流信息，则反映该区域内发生了相间短路故障；若其他端点中至少有一个也上报了短路电流信息，则反映故障不在该区域内。对于闭环运行的情形，若一个区域的所有经历了短路电流端点的故障功率方向都指向该区域内部，则反映该区域内发生了相间短路故障；若至少有一个经历了短路电流端点的故障功率方向指向该区域外部，则反映故障不在该区域内。上述判据适用于区域内相间短路故障，对于区域间相间短路故障(如：两相短路接地)，则需要分别针对发生短路接地的各个相别应用上述判据进行接地定位。

2.2多重相间短路故障的分辨性判据

实际当中，经常遇到多重故障的情形，本文提出多重故障的可分辨性判据。第一，多重区域内相间短路故障的分辨性。若存在长辈与晚辈关系的区域同时发生区域内相间短路故障，则这些区域内相间短路故障无法分辨，其余情况下的多重区域内相间短路故障都可分辨。第二，多重区域间相间短路接地故障的分辨性。对每个发生接地的相别而言，若存在长辈与晚辈关系的区域同时发生接地，则这些接地位置无法分辨，其余情况下的接地位置都可分辨。只有所有相别的接地位置都可分辨时，相应的多重区域间相间短路故障才可以分辨。第三，容错相间短路故障定位。在配电自动化主站能够完全正确地收到故障信息的情况下，一中描述的判据可以准确地判断出故障所在区域，但是由于配电设备、配电自动化系统和通信网络都是工作在户外恶劣环境下，难免发生漏报或错报故障信息的现象，因此实际应用当中要实现可靠的故障定位还必须针对上述非健全信息的情形采取容错故障定位措施。对于给定的配电网拓扑结构，来自各个位置的故障信息之间存在相互关联，并且发生相间故障时至少可以采集到来自两相的故障信息，利用故障信息的上述冗余，在存在少量故障信息漏报和错报的情况下，可实现容错定位。

2.3主站的相间短路故障定位流程

在发生相间短路故障后，主站根据上报故障信息的自动化终端所在馈线是开环运行还是闭环运行、是否包含分布式电源以及其容量是否在适应范围、所涉及的自动化终端是否都具有方向元件、收到的故障信息是否健全等的差别，恰当运用本节论述的各种故障定位方法。

3实例分析

3.1事故概况

某GIS变电站进线间隔在运行过程发生A、B两相相间短路故障而跳闸，随后自动重合闸不成功，通过测距仪器确定故障点约在线路11.6km处，对线路进行检查未发现异常后再次对该线路进行试送电，但还是发生A、B相间短路跳闸。试送电不成功后排查线路开关设备，SF6气体成分分析结果显示SO2含量已超出仪器测量范围，从而确定故障部位为GIS设备进线电缆侧三工位1043隔离开关气室处。

3.2故障原因分析

1043隔离开关气室发生绝缘故障前，系统无操作、无恶劣天气、无过电压、保护装置及系统无异常，因此可排除放电故障是由外部原因引起。初步推断导致1043隔离开关气室A、B相间绝缘棒绝缘击穿的原因为：（1）绝缘棒自身缺陷引起的放电。因产品质量不良、固化工艺不良导致绝缘棒内存在气泡、杂质，这使得绝缘棒在运行过程出现局部放电现象，导致绝缘劣化，从而发生相间短路故障。（2）绝缘棒表面吸附灰尘杂质引起的沿面放电。绝缘棒表面吸附灰尘杂质主要是由于厂内安装或现场安装工艺控制不良所致，气室内的灰尘杂质在强电场作用下，逐渐形成放电通道，从而引发相间短路故障。下面通过X光检测、玻璃化转变温度试验以及密度检测等方法对绝缘棒断裂原因进行逐一排查分析。

3.3处理措施

通过分析，认为在设备组装过程中对环境控制不严，导致灰尘杂质进入气室内，是造成该起GIS绝缘故障的主要原因。为避免此类故障再次发生，应做到以下几点：（1）对于厂内组装的GIS部件，应加强品控工作，尤其是加强设备绝缘试验（如耐压试验、局放试验以及雷电冲击试验）的考核。品控工作经验表明，绝缘试验结果能够反映GIS设备厂内组装工艺以及安装环境控制缺陷。（2）对于GIS设备现场安装工作，设备厂家应明确施工环境及安装工艺要求，且在施工过程中要严格执行工艺要求，使之符合技术条件及相关标准。在产品安装环节，确保导体、屏蔽罩及绝缘子表面彻底清理干净，使产品安全可靠。（3）在GIS设备运维过程中，采用超声波以及超高频法，加强局部放电测试工作，多方位对GIS设备进行排查，已达到提前发现设备隐患的目的，保证设备安全稳定运行。

4结束语

综上，配电自动化主站的故障定位流程需根据收到的故障信息来自的子网络是开环还是闭环运行、接入的分布式电源的容量是否在传统故障定位规则的适应范围内以及自动化终端是否配置方向元件、收到的故障信息是否健全等因素，恰当应用合适的故障定位判据和方法；有的多重故障是可以分辨的，而一些多重故障不具备分辨性。

参考文献

[1]孙宇光,黄子果,魏锟,余锡文.十二相整流同步发电机系统异桥相间短路的故障分析[J].中国电机工程学报,2017,v.37;No.56603:889-898.

[2]孙宇光,黄子果,王善铭,牟树君.十二相整流同步发电机同组星形连接绕组的相间短路故障[J].电力系统自动化,2017,v.41;No.60608:153-158.

[3]崔广胜,申旭辉,陈湘,郑超,雷铮.相间功率控制器中短路冲击电流的计算方法[J].中国电力,2014,v.47;No.54605:83-87.

[4]任鑫芳,黎剑波,张科峰.500kV变压器相间短路故障分析及启示[J].电工技术,2014,No.39701:39-41.