摘要：中性点经消弧线圈接地是常见的配电网系统中性点接地方式之一，当线路发生非瞬时性单相短路故障时若不及时将故障点隔离，可能扩大人身伤亡事故并对网内绝缘薄弱设备造成威胁。在消弧选线装置未能正确选出故障线路的情况下需要调度员进行人工选切，人工选切正确率直接影响区域供电连续性、可靠性。本文以某城市电网为例，针对需要人工选切处理的配电网消弧线圈接地系统线路单相短路故障，提出一种在原有选切原则基础上，增加其他参考因素，综合优化的选切策略，以提高人工选切效率。
关键词：消弧线圈；配电网；接地选切
1导言
消弧线圈接地系统是小电流接地系统的一种，在系统发生瞬时性单相短路故障时通过补偿容性故障电流、消除接地电弧，可以使设备继续运行一段时间，提高供电可靠性。消弧线圈接地系统也存在一定的弊端。当发生非瞬时性短路故障时若不及时将故障点隔离，一方面可能发生人员触电情况，另一方面对网内绝缘薄弱设备造成威胁，严重时引发两相接地故障，带来系统内谐振过电压引起电压互感器熔断器熔断，烧毁PT和主设备等。随着电网日益发展，电网企业对保障人身安全及电力设备安全提出更高的要求，通常情况下调度员应当尽快切除故障线路，优先保障人身及设备安全。本文作者结合长期配电网调度工作经验，提出一种满足相关安全规程制度下的人工选切优化策略。
2消弧线圈系统线路接地故障
本文主要针对消弧线圈接地系统单短路地这一故障情况进行分析。线路单相短路故障是所有线路故障中发生频率最高的故障类型，消弧线圈系统在配电网中的运用也较为广泛。以南方某大型城市为例：截至2016年，该城市配电网存在130套中性点为经消弧线圈接地的配电网系统，2016全年该区域共发生配网消弧线圈系统单相短路故障362起。这362起故障中，消弧选线装置正确选出故障线路243起，装置选线正确率67.1%，装置选线错误或未选线119起，占比32.9%。在装置未能正确选线的情况下，调度员需要进行基于规程和经验的人工选切。
3传统的人工选切方式
调度员在处理上述故障进行人工选切时由于缺乏有效辅助判断工具、个人主观因素及经验差异大等原因，导致人工选切正确率不高，故障隔离及线路复电时间较长。还是以上述地区为例：119起人工选切共造成820条次的线路停电，人工选切正确率仅为14.5%。因此造成了全年701条次线路不必要的停电，降低可靠性49.1万时户数，减少供电127.5万千瓦时。该地区配网线路人工选切的原则是先切除电容器、特殊线路（例如线路接地可能对人员或重要设备造成重大威胁或防风防汛期间低洼易涝线路等），再切一般用户，最后才是重要用户；先切除空载，再切除轻载线路，最后切重载线路。上述选切原则在调度规程中有明确说明，因此是人工选切操作必须要遵循的基本原则。调度员根据上述原则对上传接地信号母线上的线路进行逐一判断和比较，难免存在主观判断性强、耗时长等缺点，并且由于没有考虑到其他影响因素，选切的正确率较低。选切正确率低导致每起故障平均需要切除的线路就更多，且故障线路隔离后需要操作复电的非故障线路数也更多，不仅影响用户数量增加，停电时间也会延长。
4人工选切策略优化
4.1增加历史故障率等因素作为选切参考
要提高人工选切正确率，就要了解接地短路故障发生的潜在规律和相关性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过分析该地区历年接地短路故障情况发现，配网线路的重复故障率高达40%，即发生两次及以上短路故障的线路占所有短路故障线路的40%，个别运行条件特殊的线路甚至连续故障多次。说明历史故障情况确实可以反映线路的运行条件、环境特点等信息，例如架空线路跨越山林则容易发生树枝触碰引起短路故障，再例如架空长线路发生短路故障的频率高于短线路。现有的选切原则并未考虑这一因素，因此许多重复故障的线路没有在最短的时间内被切除，造成大量不必要的馈线停电，拉低人工选切正确率。把历史故障率作为一个新的参考指标引入接地选切可以一定程度弥补这种不足。在满足基本选切原则的前提下作为二次比较的依据，例如几条馈线同样是普通轻载线路，此时可以优先切除历史故障率较高或近期发生过接地短路故障的那条线路。调度员选切时需要考虑的因素还有很多，例如线路的属性、影响用户数等，这些因素不一定影响选切的正确率，但是操作不当可能造成其他影响甚至引发社会舆论压力。将以上因素综合考虑进选切过程，是对现有选切策略进行优化的核心步骤。
4.2制定选切顺序表
人工选切过程的快慢也是直接影响故障线路隔离速度和非故障线路的复电时间因素之一。统计结果表明人工选切时耗费在分析比较线路属性，负载率，用户数等数据的时间占总的非故障线路复电时间的60%以上。这仅仅是在传统人工选切未考虑历史故障率等因素的情况下。若将上文中能够提高人工选切正确率的相关因素也纳入考量范围，无相应辅助工具的支持选切时间将变得更加冗长，降低故障处理效率，不符合实用性。因此为了解决在实际发生接地故障后，调度员无法在短时间内得到所有相关线路的各类参数，更难以在短时间内进行综合分析权衡的主要矛盾，需要制定《消弧线圈系统接地故障线路人工选切顺序表》。人工选切顺序表是指将中性点经消弧线圈接地的母线上的所有配网线路按一定的原则、算法排序，每一段母线形成一份与之对应的表格，将这段母线上所有线路在需要进行人工选切时切除的线路顺序固化下来。一旦发生接地故障需要人工选切时，调度员直接调取对应表格依次进行线路切除，直到故障线路隔离。在配网调度运行管理系统支持的情况下，可以考虑进一步优化选切顺序表。将人工选切策略优化方案写成算法接入相应配网调度运行管理系统，实现基于系统实时数据、自我迭代更新的动态选切辅助工具，不仅在故障处理过程中调用更加方便，省去了平时更新维护的人力成本，而且能进一步提高数据的可靠性、及时性，将人工选切正确率持续提高。
4.3优化效果验证
上述策略优化在某大型城市配电网调度工作中试行并推广，效果良好，达到了预期优化目标。人工选切正确率较改进前14.5%提高到31.0%，选切的非故障线路平均复电时间较改进前减少16分钟，每年提高可靠性44.63万时户数，增加供电115.98万千瓦时，挽回经济损失超80万元。
5结论
消弧线圈接地系统线路单相短路故障且消弧选线装置不正确情况下的人工选切是配电网调度工作实际面临的一个课题。随着城市电网的不断发展、线路电缆化率的提高，许多配电网消弧线圈接地方式逐渐改造为小电阻接地方式。但由于存量基数庞大，消弧线圈接地系统仍然是当前及未来数年内配电网的重要组成部分，研究如何提高其人工选切的正确率和选切效率，对减少用户停电时间，提高供电可靠性，提高供电企业经济效益和客户满意度仍具有重要价值。
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论文作者:吴悠,张晁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：故障论文; 线路论文; 正确率论文; 弧线论文; 调度员论文; 系统论文; 单相论文; 《电力设备》2018年第22期论文;