一、配電網(wǎng)故障檢測(cè)

1、智能環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)提高配電網(wǎng)供電可靠性

利用先進(jìn)的智能環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)就能夠進(jìn)行不間斷地對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。配電網(wǎng)目前大部分還是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，只有部分是高阻接地合小電阻接地。所以重點(diǎn)還是優(yōu)先解決中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生的單相接地小電流故障的檢測(cè)方法。

2、智能環(huán)網(wǎng)柜對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)故障的判斷

（1）、相間短路故障

（2）、接地故障

（3）、小電流單相接地故障（SEF）

（4）、瞬時(shí)浪涌沖擊

系統(tǒng)發(fā)生浪涌過(guò)電壓故障主要是弧光接地過(guò)電壓，空載線路的合閘過(guò)電壓，電容器分閘時(shí)的開(kāi)斷電容負(fù)載過(guò)電壓，空載變壓器、電抗器和電動(dòng)機(jī)分閘時(shí)的開(kāi)斷電感負(fù)載過(guò)電壓等形成的浪涌對(duì)自動(dòng)化設(shè)備有很大影響。

3、故障隔離、轉(zhuǎn)供電與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)

配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)就是通過(guò)改變分段開(kāi)關(guān)、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的分合狀態(tài)，從而改變了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和用戶的供電路徑。在發(fā)生線路故障后就是依據(jù)電子線路圖操作，隔離故障節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)供電。配網(wǎng)拓?fù)渲貥?gòu)既隔離了故障同時(shí)優(yōu)化了線路結(jié)構(gòu)、降低網(wǎng)絡(luò)電損、消除系統(tǒng)部分電流過(guò)載、平衡了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、提高電壓質(zhì)量等。

二、故障檢測(cè)技術(shù)研發(fā)

1、配電網(wǎng)的故障很大程度是由于線路單相接地時(shí)電容過(guò)大而無(wú)法自行息弧引起的。因此，我國(guó)的電力規(guī)程規(guī)定當(dāng)10kV和35kV系統(tǒng)電容電流分別大于30A和10A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)消弧線圈以補(bǔ)償電容電流，這就要求對(duì)配網(wǎng)的電容電流進(jìn)行測(cè)量。必須準(zhǔn)確測(cè)量配電網(wǎng)的對(duì)地電容值。這種方法精度低不能夠在早期就發(fā)現(xiàn)單相接地故障。

傳統(tǒng)的測(cè)量方法還要接觸到一次設(shè)備，因而存在試驗(yàn)危險(xiǎn)、操作過(guò)程繁雜，實(shí)時(shí)性差工作效率低。

2、小電流系統(tǒng)單相接地故障大多是間歇性或瞬時(shí)性弧光接地，在變電站側(cè)就難以準(zhǔn)確判斷，特別是故障零序電流保護(hù)值的整定難度加大。長(zhǎng)期以來(lái)，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。

3、在發(fā)生單相接地報(bào)警后還需要現(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。并且根據(jù)設(shè)定的保護(hù)程序控制一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作切除故障點(diǎn)。

小電流系統(tǒng)單相接地故障大多是因?yàn)榻^緣劣化或過(guò)電壓沖擊損傷引起，發(fā)生單相接地故障的間歇性或瞬時(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(méi)有變化，在變電站側(cè)就難以檢測(cè)到不能夠準(zhǔn)確判斷，特別是故障零序電流保護(hù)值的整定難度加大，誤報(bào)漏報(bào)經(jīng)常發(fā)生。

4、國(guó)家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)最近都在修訂配電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程，要求快速就近隔離小電流接地配電網(wǎng)的永久性單相接地故障，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。

要求就近自動(dòng)隔離小電流接地故障，積極推廣小電流接地故障自動(dòng)跳閘技術(shù)。

5、部分大城市配電網(wǎng)線路多數(shù)采用地埋電纜，同時(shí)改成小電阻接地方式，方便了接地故障電流的檢測(cè)，但是放大了中性點(diǎn)接地電流對(duì)配網(wǎng)設(shè)備沖擊大，每次過(guò)電壓故障后都會(huì)破壞設(shè)備的絕緣層，造成大量設(shè)備提前報(bào)廢。

5、利用配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備加裝故障檢測(cè)裝置是有效方法。

6、智能DTU裝置連續(xù)3-10秒檢測(cè)到接地故障信息，即可直接認(rèn)定是永久性故障發(fā)生。

7、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障檢測(cè)技術(shù)

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；同時(shí)，也可以將接地電流控制在十幾個(gè)安培以內(nèi)，抑制接地點(diǎn)地電位的升高，減少接觸電壓與跨步電壓觸電風(fēng)險(xiǎn)。然而，小電流接地配電網(wǎng)長(zhǎng)期帶接地點(diǎn)運(yùn)行，會(huì)引發(fā)不同線路之間相間短路故障、電纜溝著火，導(dǎo)致大面積停電；墜地導(dǎo)線、樹(shù)閃故障還可能導(dǎo)致人身觸電與火災(zāi)事故。

8、小電阻接地系統(tǒng)的浪涌沖擊

雷電電磁脈沖電壓很高，是工頻電壓的幾十倍。浪涌經(jīng)中性點(diǎn)接地泄放電流引起線路電壓升高形成瞬時(shí)浪涌，在小電阻接地系統(tǒng)中對(duì)設(shè)備接地產(chǎn)生很大的電壓差，引起接地保護(hù)跳閘，造成設(shè)備絕緣層嚴(yán)重的損壞，甚至提前報(bào)廢設(shè)備。

三、 故障快速處置方案

配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)接地故障快速處置技術(shù)方案

1、單相接地故障 - 系統(tǒng)接地

電力系統(tǒng)按變壓器中性點(diǎn)接地方式可分為大電流接地系統(tǒng)（包括直接接地，電抗接地和低阻接地）、小電流接地系統(tǒng)（包括高阻接地，消弧線圈接地和不接地）。

2、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)運(yùn)行方式

我國(guó)3～66kV電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式，即為小電流接地系統(tǒng)。在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地是一種常見(jiàn)的臨時(shí)性故障。發(fā)生單相接地后，故障相對(duì)地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對(duì)稱，因而不影響對(duì)用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2h，這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)。

但是若發(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，使事故擴(kuò)大，影響用戶的正常用電。同時(shí)弧光接地還會(huì)引起全系統(tǒng)過(guò)電壓，進(jìn)而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行。

因此，必須尋找到快速的檢測(cè)單相接地故障的處理方法，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，能夠及時(shí)找到故障點(diǎn)予以切除。

3、單相接地故障檢測(cè)技術(shù)發(fā)展

我國(guó)配電系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)一般是不直接接地的，所以當(dāng)線路單相接地時(shí)流過(guò)故障點(diǎn)的電流實(shí)際是線路對(duì)地電容產(chǎn)生的電容電流。饋線的線路長(zhǎng)度會(huì)給對(duì)地電容的影響很大，線路越長(zhǎng)電容電流越大;線路短對(duì)地電容就小，電容電流很小情況下檢測(cè)裝置不易發(fā)現(xiàn)或者出現(xiàn)誤判。故障點(diǎn)與非故障線路二者的零序電流數(shù)值相差不大，保護(hù)裝置很難檢測(cè)和區(qū)分。如果把接地檢測(cè)裝置安裝在變壓器電源側(cè)，線路末端的零序電流大小很難反映上來(lái)。

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于饋線不構(gòu)成供電回路，所以流過(guò)故障點(diǎn)的是由對(duì)地電容形成的容性電流，中性點(diǎn)零序電流數(shù)值很小，而整個(gè)系統(tǒng)的中性點(diǎn)對(duì)地電壓發(fā)生偏移（偏移程度取決于接地短路的程度，完全金屬性短路則中性點(diǎn)對(duì)地電壓上升為相電壓），而不接地相的對(duì)地電壓也會(huì)升高（金屬性短路升為線電壓），但是每相對(duì)中性點(diǎn)電壓以及相間的線電壓保持不變，所以整個(gè)系統(tǒng)可以維持運(yùn)行，但由于對(duì)地的電壓升高考驗(yàn)整個(gè)系統(tǒng)對(duì)地的絕緣好壞，所以在絕緣還沒(méi)破壞前，最好要及時(shí)消除故障，不能在這種狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

4、中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)

中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地比較容易發(fā)現(xiàn)， 依靠配網(wǎng)自動(dòng)化裝置的優(yōu)勢(shì)，在設(shè)備節(jié)點(diǎn)上控制一次開(kāi)關(guān)動(dòng)作切除故障點(diǎn)。

四、 新型DTU 終端

1、智能DTU 裝置

SZLL-6160 系列智能終端裝置是針對(duì)目前城市配電網(wǎng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，可與特大型城市配網(wǎng)自動(dòng)化主站和子站系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)多條線路的遠(yuǎn)程控制，檢測(cè)故障、故障區(qū)域定位、隔離及非故障區(qū)域的恢復(fù)供電、提高供電可靠性。

SZLL-6160系列智能配網(wǎng)DTU終端用于對(duì)配網(wǎng)配電房、開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開(kāi)關(guān)、配變臺(tái)區(qū)、箱式變等電力設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制。通過(guò)通信網(wǎng)與主站相連完成整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化管理功能。饋線終端FTU-DTU 是裝設(shè)在饋線開(kāi)關(guān)旁的智能裝置，集測(cè)量、保護(hù)、監(jiān)控、通訊為一體的綜合型自動(dòng)化裝置。饋線開(kāi)關(guān)指的是戶外的柱上單路開(kāi)關(guān),落地式多回路開(kāi)關(guān)柜 10kV-20 kV線路上的斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、分段開(kāi)關(guān)等。

SZLL -6160系列智能配電終端裝置以高性能可編程邏輯器件為硬件平臺(tái)、嵌入實(shí)時(shí)多任務(wù)數(shù)字計(jì)算模塊作為軟件平臺(tái)。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上保證穩(wěn)定可靠、高性能、易于使用。DTU終端裝置可提供RS-232維護(hù)端口和2個(gè)聯(lián)機(jī)主站以太網(wǎng)口。主控插件有標(biāo)準(zhǔn)的RS232口可外接筆記本電腦，通過(guò)維護(hù)軟件對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。還可以通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，如參數(shù)修改、程序更新升級(jí)，方便系統(tǒng)維護(hù)數(shù)據(jù)讀取。液晶屏顯示各個(gè)回路電壓電流一次數(shù)值，人機(jī)交互操作界面實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)裝置的功能操控、數(shù)據(jù)查詢、系統(tǒng)設(shè)置查看操作。

機(jī)械結(jié)構(gòu)形式為雙層機(jī)箱式，外層箱體為防雨、防塵密閉的不銹鋼（或鍍鋅板）密封機(jī)箱。內(nèi)箱采用4U、17英寸標(biāo)準(zhǔn)鋁型材機(jī)箱（可以直接內(nèi)嵌安裝在其他設(shè)備機(jī)柜內(nèi)）。主控插件統(tǒng)一分組安裝機(jī)箱可自動(dòng)識(shí)別功能插件，通過(guò)維護(hù)軟件配置使用。

SZLL6160系列智能終端控制器裝置，綜合考慮了各種環(huán)網(wǎng)柜、柱上開(kāi)關(guān)的監(jiān)控需求，可以和國(guó)內(nèi)外各種類型開(kāi)關(guān)進(jìn)行接口。經(jīng)廣州電力工業(yè)電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)中心檢測(cè)全部合格。

2、實(shí)現(xiàn)對(duì)多回路開(kāi)關(guān)柜的遙控、遙測(cè)和遙信等遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。1）、具備相間故障檢測(cè)功能。

2）、具備接地故障檢測(cè)功能

3）、具備小電流接地系統(tǒng)單相接地故障檢測(cè)功能

4）、電操控制器安全可靠的遙控輸出控制，采用了多項(xiàng)防“誤動(dòng)”技術(shù)：就地遠(yuǎn)程閉鎖控制、自動(dòng)遙控解鎖驅(qū)動(dòng)技術(shù)。5）、實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)開(kāi)關(guān)柜的遙控、遙測(cè)和遙信等遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。6）、具有適應(yīng)故障檢測(cè)、分類定位、隔離和恢復(fù)，設(shè)備定制各種邏輯處理功能。

3、智能環(huán)網(wǎng)柜成套裝置

（1）智能環(huán)網(wǎng)柜自動(dòng)化成套設(shè)備能夠?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。

實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)消除故障后線路自動(dòng)復(fù)電自愈，最基本的就是要有高效的智能化設(shè)備。

（2）為了滿足智能化電氣控制設(shè)備的制造和使用要求，必須進(jìn)行合理的電氣控制工藝設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)包括電氣控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣控制柜總體配置圖、總接線圖設(shè)計(jì)及各部分的電器裝配圖與接線圖設(shè)計(jì)。

（3）故障檢測(cè)

10 kV配電線路在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，特別是在雨季、大風(fēng)和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生，單相接地故障更為頻繁。

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)明顯的不對(duì)稱，如當(dāng)A相發(fā)生單相接地故障后，A相對(duì)地電壓趨于零，其對(duì)地電容被短接，而B(niǎo)相和C相相對(duì)地電壓升高，對(duì)地電容電流相應(yīng)增大，流過(guò)接地點(diǎn)F的電流為所有線路電容電流的總和。

金屬性接地：故障相電壓趨于零；非故障相電壓等于線電壓；

非金屬性接地：一相或兩相電壓低，但不為零；另二相或一相電壓高，接近并低于線電壓。

完全金屬性短路則中性點(diǎn)對(duì)地電壓上升為相電壓），而不接地相的對(duì)地電壓也會(huì)升高（金屬性短路升為線電壓），但是每相對(duì)中性點(diǎn)電壓以及相間的線電壓保持不變。

發(fā)生單相接地后，故障相對(duì)地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對(duì)稱，因而不影響對(duì)用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2 h，這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)；但是，若發(fā)生單相接地故障后電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，會(huì)嚴(yán)重影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

五、接地故障檢測(cè)原理

智能配網(wǎng)設(shè)備是成套集成化設(shè)備，由負(fù)荷開(kāi)關(guān)—熔斷器組合電器、斷路器、箱式變電站、自動(dòng)重合器、自動(dòng)分段器、環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜和中壓電流互感器等組成，二次設(shè)備是自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、故障定位、檢測(cè)計(jì)量、通訊等。

配電網(wǎng)的智能裝備整體解決方案一次性解決配電網(wǎng)單相接地故障定位技術(shù)、保障配電網(wǎng)操作人身安全。

1、電網(wǎng)智能裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的先進(jìn)裝備，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合，而且是智能電網(wǎng)建設(shè)的必不可少的關(guān)鍵裝備。

2、裝置能夠根據(jù)采集的電流大小及設(shè)置的定值，判別故障電流（單相、相間、接地），據(jù)此得出故障信息，并把這些故障量送往配電網(wǎng)控制中心，為故障分析、判斷和負(fù)荷轉(zhuǎn)移提供依據(jù)，并配合配電控制中心，進(jìn)行故障隔離和非故障區(qū)段的供電。故障信號(hào)能以遙信形式快速閉鎖裝置，以故障指示燈點(diǎn)亮報(bào)警。然后永久保存在DTU 裝置內(nèi)，通過(guò)隨機(jī)管理軟件隨時(shí)現(xiàn)場(chǎng)讀取。

（1）故障信息用于指示故障區(qū)段，特別的邏輯能夠判斷出是瞬時(shí)故障還是永久故障，故障指示器就是用信號(hào)燈直觀快速表明線路故障的類型，是故障信息的可視化標(biāo)示。

（2）發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，按恢復(fù)按鈕故障指示器信號(hào)解除。發(fā)生永久故障時(shí)，按恢復(fù)按鈕也無(wú)法解除故障信號(hào)。

（3）故障信息包括起始時(shí)間、故障電流大小、結(jié)束時(shí)間、過(guò)流的次數(shù)以及故障是瞬時(shí)的還是永久的。

（4）故障信息指示器能夠檢測(cè)故障發(fā)生在上級(jí)，從而給出正確的故障信息。

（5）檢測(cè)故障的回路有檢測(cè)電壓、電流的方式和只檢測(cè)電流的方式。