10KV三控三并配电网智能多模接地系统

江西电力职业技术学院学报

Journal of Jiangxi Vocational and Technical College of Electricity

Vol.31 No.1Jan.2018

10KV三控三并配电网智能多模接地系统

李 艳

（广州智光电气股份有限公司，广东 广州 510760）

摘 要：目前配电网谐振接地方式和小电阻接地方式各有优缺点，随着社会发展，需要更为优化的智能多模接地系统接地方式，对瞬时接地故障，通过快速补偿电容电流，使故障自然消失，保证供电系统稳定；对非瞬时接地故障，通过快速准确判断接地线路，将故障线路隔离，保证变电站的安全。

关键词：谐振接地；小电阻接地；智能多模接地系统

中图分类号：TM475 文献标识码：A 文章编号：1673-0097(2018)01-0004-02

0 引言

随着国民经济的高速发展，人民生活的社会需求，电力系统发展迅猛。目前10KV变电站中性点接地方式为消弧线圈和小电阻。消弧线圈接地优点是可尽快恢复瞬时性接地故障，减少跳闸频率，保证供电正常和稳定；缺点是不能切除非瞬时性接地故障，配电系统必须承受长时间的高压，因此对避雷器、电缆、电容、变压器、电动机等设备的绝缘水平要求高，威胁设备安全，加快其老化程度，影响其寿命和价值保护。磁性设备容易谐振，影响安全；且消弧线圈补偿，故障电流很小，线路分支众多，过渡电阻较大，难以检测分辨故障电流，故障选线准确率较低，寻找排除接地故障，耗时

［1］

耗力，效率极低。

1.2 基本接线

如图1，10KV三控三并基本接线。

图1 10KV三控三并基本接线

小电阻接地优点是可减少设备承受高压时间，降低设备绝缘要求；缺点是对瞬时性接地故障，接地电流非常大，增加系统保护跳闸，减弱供电系统的稳定性和可靠性。

配电网智能多模接地系统兼容以上两种接地方式的优点，并避免了缺点，可根据配电网发生接地故障的具体情况进行完善的综合处理，根据10KV变电站的容量等级、线路种类进行智能优化。对瞬时接地故障，通过快速补偿电容电流，使故障自然消失，保证供电系统稳定；对非瞬时接地故障，通过快速准确判断接地线路，将故障线路隔离，保证变电站的安全。

1 10KV三控三并配电网智能多模接地系统1.1 系统原理

10KV三控三并配电网智能多模接地系统，采用消弧线圈技术和小电阻技术，将两种技术的优点兼容并蓄，融会贯通。通过智能控制器，实时监测电力线路接地故障，对瞬时性接地故障，迅速补偿，故障自动消除；对非瞬时性接地故障，精准选择故障线路，保护跳闸，报警通讯和历史查询；针对各种故障，系统智能判断，智能动作，智能处理，智能查询，保证10KV变电站供电安全、可靠，减少故障扩大化，具有非常重要的电力战略意义和国民经济效益。

［2］

1.3 工作流程

当出现电力线路接地故障时，对瞬时接地故障，控制消弧线圈快速补偿电容电流，使接地故障自然消失，

［2］

保证供电系统稳定；对非瞬时接地故障，控制消弧线

圈快速补偿电容电流（可以在控制器设置相关的时间值），通过使用小电阻，产生显著的大电流，快速准确判断接地线路，由保护设备断开接地故障线路，保证电力安全。

1.4 系统组件

智能多模接地系统组件：中性点变压器、消弧线圈、小电阻、电力电子设备和智能控制器。

中性点变压器：10kV电力系统的线路架构一般为三角形接法，无中性点，因此需要用中性点变压器产生中性点，消弧线圈接入中性点。

消弧线圈：实际是一种特殊的变压器，一次绕组接入电力系统中性点，二次绕组接入电力电子器件，通过控制器计算补偿参数控制电力电子器件的开关时间，控制电流大小平滑调节。因其伏安特性可保证在0~110%额定电压范围内保持极佳的线性度；响应速度极快，可连续无级调节；控制系统和一次设备结构简单，噪音

［3］

小，保证准确选出故障线路。

小电阻：采用开关设备如高压接触器或断路器，控

收稿日期：2017-12-29

作者简介：李 艳（1986-），女，广东广州人，主要研究方向：电力系统自动化、电气工程.

第 1 期10KV三控三并配电网智能多模接地系统

5

制小电阻的使用。在中性点安装PT用以检测电压，在小电阻末端安装CT用以检测电流，保证小电阻使用的正确性、灵敏性和安全性。

电力电子设备：与消弧线圈配套使用，具有高压大电流温度高的特性。

智能控制器：实时监测各项数据（电压、电流、温度）；智能判断故障线路、选线精准、智能断开（时延可控）；智能使用消弧线圈和小电阻；故障历史查询；电力数据通信。

2 10KV三控三并应用案例

广东某站消弧线圈接地升级改造为智能多模接地系统：原三套消弧线圈，接地时选线装置选线准确率低，约为60%，相关的配网自动化系统在接地故障时无法发挥效用，更换为智能多模接地系统，由馈线保护装置出口跳闸。运行半年共发生接地12次，其中4次为永久性故障，均准确选线跳闸成功，准确率达100%。接地故障动作录波如图2，现场中心屏如图3，现场控制柜如图4，现场查询记录如图5、图6，现场SOE记录如图7、 图8。

图2 接地故障动作录波

图3 现场中心屏图4 现场控制柜

图5、图6 现场查询记录

图7、图8 现场SOE记录

3 智能多模接地系统优势

（1）确保准确隔离接地故障，通过使用小电阻，检测大电流，容易分辨和判断故障接地线路，采用保护设备断开故障线路。（2）确保配网智能终端发挥效用，通过控制电阻器投切后产生的可控特征信号，使得智能终端可以轻易准确定位故障位置。（3）降低过压水平，因小电阻的投入，使接地故障发生时系统的工频过压不会长期存在，降低了对系统耐压水平的要求，有利于设备安全。（4）大大降低小电阻接地系统跳闸率，通过采用附加的快速电抗器对瞬时故障进行补偿，使占接地故障百分之九十以上的瞬时故障可以自行消除，大大降低了跳闸率，解决了小电阻接地系统跳闸率过高的难题，保证了供电可靠性。（5）占地面积小，安装形式多样，适合在原有设备上改造。（6）节约高效，可在原有消弧线圈设备上兼容改造，充分利用原有设备，节约成本，性价比高。4 结束语

南方电网公司近期已进行集中调研分析，明确发生永久性接地故障时需要及时跳开故障线路。国家电网公司最新的配网运行导则中也规定，发生单相接地故障时要及时隔离故障线路。老规程中单相接地可以持续运行

两个小时的规定已不适应当前的形势要求［5，6］

。社会发展新形势下，对保证人身安全提出了更高的要求。中性点不接地方式和消弧线圈接地方式下，单相接地长时间存在，大大增加了人身触碰的危险，跨步电压伤害人身的可

能也大为增加［7］

，近期南网范围内已发生数起因10kV单相接地故障引起的人身伤害事件。智能多模接地系统目前已通过国家相关检测中心的设备测试和检验，在广东、江苏、云南等省市的变电站已投入使用几百套，用户反应系统工作稳定，动作精准，从未发生过设备异常，运行效果满意，提高了电力系统的安全性和稳定性，具有较高的推广和应用价值。

参考文献：

1］ 郭丽伟，薛永端，徐丙垠，等.中性点接地方式对供电可靠性

的影响分析［J］.电网技术，2015，39（8）：2340~2345.2］ 李广.配电网单相接地故障区段定位研究［D］.西安：西安交

通大学，2012.

3］ 刘谋海，方涛，姜运，等.基于暂态主频分量相关性分析的故

障选线方法［J］.电力系统保护与控制，2016，44（2）：74~79.4］ 杨健翔，常仲学，豆敏娜，等.一种配网单相接地选线的频

带自适应获取方法［J］.电力系统保护与控制， （下转第7页）

［［［［第 1 期解析电力系统网络安全问题及应对对策

7

设电力专用的横向隔离装置，禁止低安全区访问高安全区。在技术上采用电力专用纵向加密认证网关或加密认证装置，为上下级调度机构或主站与子站端的应用系统之间数据网络通信提供双向身份认证、数据加密和访问控制服务。对安全II区纵向防护墙进行改造根据国能安全［2015］36号《国家能源局关于印发电力监控系统安全防护总体方案》的要求，全力改造电力监控系统安全防护，将系统安全II区纵向防火墙更换为加密认证设备，这样保障了电力系统的信息安全，避免信息泄密。

2.2 与省公司联网，及时更新防病毒库和IDS规则库

地市主站安全运维网建设及I、III区运维网与省地互联。提高主站系统的网络安全，按照《地级OS2安全运维网络建设规范》要求，结合主站网络实际情况，加速完成了OS2安全运维网建设，实现了各类安全设备的快速部署和对各孤立系统的信息采集和监控，方便运维人员及时掌握各系统和网络安全运行状态。Ⅲ、Ⅳ区分离明确了各专业的运维职责，为其他电力监控系统迁移到正确的安全区提供了条件。Ⅰ、Ⅲ区省地互联通道的接通实现了上下级调度中心的安全设备互联，可连接省公司及时更新防病毒库和IDS规则库，提高安全防护能力，也便于上级实时掌握地调信息安全状态。

2.3 开展系统Windows漏洞风险防控，对各主机进行全面查杀和加固

贯彻落实《关于落实加强网络安全保障要求的通知》，组织相关部门召开网络安全工作落实会，明确责任，落实各项网络安全保障措施。承接公司系统13

号文、22号文有关网络安防的要求，加强视频监控及设备在线监测等系统病毒感染风险防控，落实整改计划和责任部门等，组织专业维护人员组成一支整改队伍，对网区具有在线监测系统、视频监控系统的变电站进行全面整改。禁止134、135、137、138、139、3389、445等高危端口，对主机进行全面查杀病毒，对能更换系统主机进行重装系统，对不能整改的主机申报专项技改项目进行整改。对变电站监控系统、五防系统进行全面的整改，同时再次对设备在线监测系统、视频监控系统、信息管理机的整改情况进行检查验收，确保变电站网络安全、系统安全。

2.4 生产大区规范使用专业杀毒U盘，配置专用工作终端

组织专家编制《生产大区设备使用U盘及病毒查杀作业指导书》，对相关专业发放专业杀毒U盘、配置专用工作终端，并督促相关部门按照要求落实生产控制大区内U盘使用控制措施，规范U盘的使用和审批管理流程等，避免发生病毒感染事件。3 结束语

总之，在电力系统网络管理中，安全防护为首要任务。电力企业要重视网络安全问题，在建设电力系统同步完善安全防护机制，做到未雨绸缪，不要等到出现问题才去解决问题。切实做好网络安全防护工作，才能提高电力企业的生产和经济效益。

参考文献：

［1］ 曾航.电力系统计算机信息网络安全技术与防范探讨［J］.商

品与质量：科教与法，2014（7）：116~117.

［责任编辑 袁 懿］

（上接第2页） 参考文献：

［1］ 胡金心. 微机断路器防误锁［P］.中国专利：CN2235154，

1996-9-11.

［2］ 匡红兵，陶晓静. 一种断路器机构锁扣和跳扣零件的工艺设

计改进［J］.电工电气，2009 （11） ：59~60.

［3］ 庄敬清. 低压断路器防误操作闭锁装置的研制［J］. 农村电

工，2016，11（ 24） ：28~28.

［4］ 连理枝 关于断路器的闭锁与连锁［J］.电气开关，1998 （4）：15~17.［5］ 王增纯，李靖，范淑霞等. 一种变电站二次空开防误卡具

［P］.中国专利： ZL 9203232647 U， 2013-10-09.

［责任编辑 袁 懿］

（上接第5页） 2015，43（15）：60~66.

［5］ 索南加乐，李宗朋，王莉，等.基于频域参数识别方法的配

电网单相接地故障选线［J］.电力系统自动化，2012，36（23）：93~97.

［6］ 朱晓娟，林圣，张姝，等.基于小波能量矩的高阻接地故障检

测方法［J］.电力自动化设备，2016，36（12）：161~168.

［7］ 薛永端，张秋凤，颜廷纯，等.综合暂态与工频信息的谐振接

地系统小电流接地故障选线［J］.电力系统自动化，2014，38（24）；80~85.

［责任编辑 韩翠丽］