如何提高城市电网供电可靠性？

一、供电网络稳定运行安全性与可靠性

1、影响安全性因素

随着经济的快速发展，城市的用电量不断增加，人们对配电网供电安全可靠性相关问题倍受关注。配网小电阻接地方式可快速地切断线路单相接地故障，缩短线路故障时间，有效避免了接地故障导致电压升高进而损害电气设备，提高了电网保护系统对单相接地故障检测的及时性和准确性。电力系统可靠性包括对故障的充裕度和稳定运行安全性两个方面。

2、影响连续供电因素

中性点零序小电阻接地方式代替传统的不接地接地系统成为大城市配电网升级改造的首选，一定程度上改善了城市中电流增长速度带来的压力，但是同时也带来了许多新的问题。供电可靠性是指供电系统持续供电的能力。

电力系统可靠性是通过定量的可靠性指标来度量的，可以是故障对电力用户造成的不良影响的概率、频率、持续时间，也可以是故障引起的期望电力损失及期望电能量损失等。

二、中性点零序接地系统

1、中性点不接地

我国配电网广泛采用中性点不接地与消弧线圈接地（称为小电流接地）方式，且允许带接地点运行一段时间。这一做法有利于瞬时性接地故障电弧自行熄灭，减少跳闸率，提高供电可靠性；长期以来，我国配电网在不同的程度上存在消弧与消谐装置运行不正常、接地选线与定位装置检测精度不高。在电源端安装接地检测装置经常出现误报和漏报现象。所以采用中性点小电阻接地方式成为了无奈选择。

2、就近隔离接地故障

国家电网与南方电网都在修订配电网运行规程，要求快速就近隔离小电流接地故障。以消除事故扩大的风险，进一步提高供电安全性与可靠性。

3、零序三相不对称

对中性点经小电阻接地方式下电网故障诊断的时间减少效率高。当发生单相接地故障后，三相电路的对称性受到破坏，故障点就出现明显三相的不对称，通过检查零序电压和电流能及时发现故障。

4、高阻接地危害性

单相接地故障大多是因为绝缘劣化或过电压损伤，发生间歇性或瞬时性弧光接地，受线路电容电流影响，故障点电流的变化很小甚至没有变化，在变电站侧就难以检测到。单相电弧光接地故障发生时对空气放电，电弧温度很高，电流是很小，并不影响电网供电，但由于电弧对设备温度升高对绝缘体破坏严重，所以在变电站还没有跳闸以前，最好要能及时发现故障点，这样就起到了单相弧光接地故障的预警作用。

5、并联小电阻方式

为实现单相弧光接地故障能快速发现切除，目前有效的方法是将变电站不接地系统或经消弧线圈模式改为并联中性点经小电阻接地方式。改造过程需要在变电站保护系统中加装接地变、电阻柜并在接地变中性点处安装零序电压互感器、接地变保护中加装零序保护装置和控制器。

三、中性点小电阻接地保护弊大于利

1、漏报

中性点接地时电流环境发生变化，接地电气参数设置与接地电流匹配不一致，使接地故障零序电流保护值的整定难度加大，误报漏报经常发生。

2、上下级保护难以配合

小电阻接地方式运行经验的相对缺乏和二次设备的配合问题是制约其供电可靠性提高的主要不利因素。

3、误动

中性点小电阻接地方式下小电流选线装置原理方面存在缺陷，单相接地小电流被中性点接地小电阻放大，虽然能准确检出，但是达到了速断定值引起接地保护跳闸。

4、误差大

在面临单相接地电弧高阻、间歇性等故障时，系统仍然不能准确检出故障。若发生单相接地故障时线路继续运行，因非故障的两相对地电压升高，就要引起网络的其它部分绝缘被击穿，发展成为相间短路。单相接地故障要跳闸，相间短路也要跳闸，是早跳闸好还是晚跳闸好，又是一个两难选择。目前采用的三相零序互感器检测接地故障，是没有办法区分是单相故障跳的？还是相间短路故障跳的。

5、保护动作

按照目前已有的数据分析，经变电站速动跳闸隔离的单相接地故障的准确性只有40%，其余的60%的小电阻接地系统单相接地故障保护动作不能确定原因。变电站改造成小电阻接地系统虽然能够快速检测接地故障，同时也带来接地保护误动率过高问题。过多的跳闸反而使故障事态扩大，全线停电影响用户用电。同时还会引起线路残存电容过电压无处泄放，进而损坏设备，破坏系统安全运行。

四、改进故障检测方法

1、接地保护参数整定

小电阻接地保护系统下，由于改变了故障的电气特征，但是接地保护参数要不断的重新整定，浪费大量人工，而且效率很低。每一次接地故障的电气参数都不一样，变电站出口接地保护装置就难以判断准确。

2、分布式诊断

引入分布式的智能环网柜故障诊断技术架构，利用配网自动化终端设备自带接地故障检测装置是有效方法。配电网故障检测和诊断是配电网日常运行维护面临的重点和难点问题。利用智能环网柜分布式故障检测方法对单相接地故障进行分析和判断。

3、分析接地故障特征

通过对接地故障特征进行深度挖掘分析，寻求具有广泛适应性的接地故障特征，提高故障判研精度。基于单相接地故障特征的新型算法研究，制定新型可靠单相接地故障检测方法。

4、结合先进的AI技术

引入智能环网柜将故障信息进行转化，直接采用现场开关柜检测电网接地故障诊断策略。建立配电网单相接地故障特征诊断模型，使得电网单相接地故障的诊断的效率和精度明显提高。通过实景应用准确检出大量接地故障数据。

5、实现故障综合监测

应用先进的软硬件设计方法，以配网运行状态监控过程数据为分析基础，实现小电流单相接地选线。应用录波技术和超大规模逻辑电路，实现数据采集完全硬件化；应用同步采样技术，保证了分析数据的精准。程序算法针对难度最大的正反序功率角计算开发成功了自主知识产权的核心算法。装置还运用其它多种算法使选线运算更加可靠、稳定。装置还具有先进的分析机制，能够区分除单相接地以外，引发零序电压升高的电网谐振及其他电网异常事件。装置实现了低阻接地选线正确率达到１００％，高阻接地选线正确率99％（不误动）的准确度。

五、综合检测解决方案

1、变电站保护配合

在变电站方式单相接地保护跳闸后还需要派人现场巡线查找故障点。依靠配网自动化装置的优势可以实现在节点上快速检测单相接地故障。

2、智能环网柜

采用智能环网柜实现检测隔离一次完成，实现小电流接地故障准确率100%。智能环网柜自动化成套设备配合变电站接地保护信息，能够实现故障定位、故障隔离、负荷监控、线路转供、带电合环转供等技术流程。

编辑：jq