提高10KV系统单相接地故障选线准确率-修订版

1、 提高10KV系统单相接地故障 选线准确率 国网江西德安县供电有限责任公司探奥QC小组二O一四年三月提高10KV系统单相接地故障选线准确率一、小组概况：1、小组名称：德安供电公司探奥QC小组2、成立时间：2011年2月 注册时间：2011年5月3、注册编号：DG01064、小组类型：现场型5、课题名称：提高10KV系统单相接地故障选线准确率6、小组构成：成员姓名性别年龄文化程度职称（技能）小组任职林生得男48大专工程师组长郭 勇男36本科技师副组长梅 坤男28大专高级工成员钟 芳男26本科助理工程师成员刘洪城男28本科助理工程师成员杨志鹏男28本科助理工程师成员吴方亮男25本科助理工程师成员余

2、庆鹏男28本科助理工程师成员林 星男29大专高级工成员凌 霞男28本科高级工成员2、 名称解释： 1、接地故障选线：中性点不接地或者经消弧线圈接地系统（如10KV系统）发生单相接地故障时，接地电流很小，故障线路不会过电流跳闸，同一段母线的某条线路发生接地故障不能直接确定哪条线路故障，需要逐条进行故障线路查找，这个过程为故障选线。 2、故障选线准确率：为查找隔离故障线路需要进行试拉闸处理，故障选线准确率=接地故障次数/接地故障拉闸次数*100%。3、 选题理由：1、 公司要求：电网企业基本要求之一：保障电网安全稳定运行和连续供电。2、 存在问题： 公司10KV系统发生单相接地故障时，调度试拉合查

3、找故障线路时接地故障拉闸次数大大超过实际接地故障次数，接地故障选线准确率低，造成非故障线路被拉闸断电，不符合公司保障用户连续供电的要求。3、 确定课题：提高10KV系统单相接地故障选线准确率四、现状调查：调查一： 德安县供电公司所属全部35KV变电站已于2010年即全部实行无人值守运行，当发生10KV系统发生单相接地故障时处理人员为调控中心调控值班员。下图为值班员处理单相接地故障情况。从图中可以看出，10KV系统发生单相接地故障主要依靠事故现场人员报告、调度值班员运行经验判断、小电流接地故障选线遥信报告来选择故障线路。 系统单相接地故障时查找故障线路流程图 10KV系统发生电压异常否转入其他故

4、障处理流程调度值班员判断是否为单相接地故障小电流接地故障选线遥信报告选择故障线路是试拉故障是否消失否有现场人员报告故障线路和故障点是试拉故障是否消失否故障是否消失调度根据运行经验逐条试拉找出故障线路出线全部试拉完毕 站内母线接地 完成故障处理调查二：2012年11月-2013年4月接地故障处理中各选线方式准确率统计序号统计月份全月各变电站接地故障次数故障处理选线方式处理次数准确次数选线准确率12012年11月2事故现场人员报告00无小电流接地选线遥信报告200%依靠调度运行经验4250%22012年12月3事故现场人员报告00无小电流接地选线遥信报告3133%依靠调度运行经验6233%3201

5、3年1月2事故现场人员报告00无小电流接地选线遥信报告200%依靠调度运行经验5240%42013年2月3事故现场人员报告11100%小电流接地选线遥信报告200%依靠调度运行经验4250%52013年3月3事故现场人员报告00无小电流接地选线遥信报告3133%依靠调度运行经验4240%62013年4月2事故现场人员报告00无小电流接地选线遥信报告200%依靠调度运行经验6233%合计15事故现场人员报告11100%小电流接地选线遥信报告15320%依照调度运行经验291138%平均值15按流程综合处理351542%QC小组根据调度OMS系统和调度自动化历史记录对2012年11月至2013年4

6、月接地故障处理情况进行了分类统计，从以上统计可以发现，10KV系统单相接地故障平均故障选线准确率为42%，其中事故现场人员报告故障点准确率100%（或无），凭运行经验试拉判断故障线路准确率 38%，小电流接地故障选线遥信报告准确率为20%，小电流接地故障选线遥信报告准确率过低。如下图：结论：小电流接地故障选线遥信报告准确率过低。五、设定目标：从现状调查中我们可以看出小电流接地故障选线遥信报告准确率过低影响到整个10KV系统接地故障选线准确率。QC小组认为，小小电流接地故障选线遥信信息来自于变电站小电流系统接地选线设备，而目前根据同行业使用调查报告，小电流接地选线设备实际运用中本地故障选线准确率

7、80%可以达到，因此接地故障选线遥信报告准确率应有很大提升空间，因此我们将活动重点放在提高小电流接地故障选线遥信报告准确率上。如果小组成员通过一定的措施，使得系统发生单相接地故障时，小电流接地故障选线遥信准确报告故障线路则可相应提高10KV系统单相接地故障选线准确率。如能将小电流接地故障选线遥信报告准确率提升至80%，调度运行经验选线准确率38%，不考虑现场人员报告因数则综合选线准确率可用公式：，因此本次课题设定目标将10KV系统单相接地故障选线准确率提高到75%。主攻方向：提高小电流接地故障选线遥信报告准确率表三：准确率提升效果图六、原因分析：针对小电流接地故障选线遥信报告准确率低的现象，探

8、奥QC小组召开分析会，采取头脑风暴法得出如下树图：小电流接地故障选线遥信报告准确率低选线装置运行异常选线设备自身问题选线装置产品不合格零序电流互感器测量精度过低接地故障零序电流过小无法检测选线设备本地选线准确率低线路长度过短导致对地电容电流过小零序电流二次测量回路极性接反零序二次回路接线有问题变电站电容器回路产生零序电流过大零序电流互感器一次安装不正确选线检测受到干扰大变电站无人值守后选线设备遥信输出未接入调度主站选线设备信号上传存在问题选线设备遥信输出与调度主站选线遥信报文设置不对应通过上面原因分析系统图中的分析，我们找到了9个末端原因：1、 选线装置运行异常；2、 选线装置产品不合格；3、

9、 零序电流互感器测量精度低；4、 线路长度太短导致线路对地电容电流过小；5、 零序电流二次测量回路极性接反；6、 零序电流互感器一次安装不正确；7、 变电站电容器回路产生零序电流过大；8、 变电无人值守后选线设备遥信输出未接入调度主站；9、 选线设备信号输出与调度主站选线遥信报文设置不对应；七、要因确认小组对末端因素逐条进行分析确认。1、 选线装置运行异常 针对这一问题，QC小组中两名变电技术人员对35KV聂桥、邹桥两座变电站的接地选线装置运行情况进行全面检查。检查发现35KV邹桥变电站、邹桥变电站选线装置运行情况正常，本地运行指示灯及液晶显示屏能正确显示，各按键功能正常，且近期的故障报告均可

10、本地查询。因而将装置运行有故障列为非要因。下图为装置外观图。2、选线装置产品不合格； QC小组对各变电站所使用的小电流系统接地选线设备厂家、型号进行了检查，分别为三种型号：武汉国测GCA-150数字选线装置、山西太原合创自动化公司WXJ196B型接地选线装置、北京德威特DVP-600系列接地选线装置。QC小组对以上产品通过阅读说明书、厂家咨询、网络查询、客户咨询等方式进行了广泛调查，验证上述产品均在农网系统中广泛应用的产品。选线原理均采用据零序电压、零序电流大小和零序电流与零序电压的相位关系三个条件来综合判断故障线路方式，对于10KV中性点不接地系统准确率高，装置均设置了通信远传接口适合无人值

11、守变电站。因此列为非要因。 3、 零序电流互感器测量准确度低；我们对现场10KV出线零序CT进行检查，检查结果如图所示，现场采用的零序CT为小电流接地选线装置厂家配套生产的产品，变比均50:1，准确度等级为毫安级，二次测量输出范围0.02-1A，满足小电流接地选择装置的要求不存在问题，此为非要因。4、 线路长度太短导致线路对地电容电流过小小电流接地系统发生接地后，故障线路首端零序电流为其他非故障线路对地电容电流之和，如果10KV线路长度太短，相对接地电容电流偏小，会造成故障线路的零序电流很小，选线装置很难进行检测分辨。针对此问题，本小组调取了聂桥、邹桥两座变电站的线路整定长度表：表四：聂桥、邹

12、桥变电站线路长度表最长最短通过上表我们发现聂桥、邹桥两座变电站10KV线路长度都很长，最短4.3KM，最长73.11KM，两座变按照对地电容电流经验公式可算出对地电容电流最小IC=10*4/350=0.1A，最大IC=10*72/350=2.05A，经过小组计算当最长线路接地后其零序电流为可达到5A，且无消弧线圈补偿不会减小，接地选线装置可以检测出来，因此为非要因。5、 零序电流二次测量回路极性接反； QC小组分析认为选线判断依据与零序电流、电压方向密切相关，接地时非故障线路零序电流为容性即零序电流超前零序电压，而故障线路情况相反零序电流滞后零序电压，如零序二次测量回路极性接反则导致电流方向不

13、正确，零序功率方向错误，最终将导致选线误判。QC小组针对此问题首先对选线装置零序电流测量回路接线原理图进行了熟悉。如图： 如图所示，正确接法为零序CT的极性端K1（对应一次的朝母线的L1)应接装置的极性端L端子，且K2与装置的N端非同名端在开关柜端子排接地。因此小组从零序电流互感器二次侧开始进行排查，分别检查零序电流互感器二次K1/K2端子，零序电压二次端子、开关柜L401/N401端子、选线装置二次端子的标识。发现二次接线中有的K1端子接N线，有的K2接N线，即零序电流二次测量接法极性不一致，这必将导致故障时有的线路检测到的零序电流方向与实际方向相反，增加选线误判的概率。因此列为要因1.互感

14、器的K1与装置N401相连 互感器的K1与装置L401相连 6、 零序电流互感器一次安装不正确；如零序CT安装方向不一致或者穿越电缆的铠皮未接地将导致零序电流测量误差。检查结果为所有零序电流互感器标有"P1"端均统一朝内（母线方向），零序电流互感器与母线之间无接地点，由电缆头至穿过零序电流互感器的一段电缆金属护层由绝缘皮包裹对地绝缘，零序CT合乎标准，因此非要因。 7、 变电站电容器回路产生的零序电流过大； 如线路三相电流不平衡会导致该条线路的零序电流增大，如果不平衡情况严重时其零序电流可能会大于接地时故障线路的零序电流，因选线装置判断依据之一是根据零序电流的大小，所以此时

15、会导致接地选线装置误判率增高。QC小组成员对每条线路的正常负荷零序电流情况进行检测，发现出线三相电流平衡情况很好，零序电流为0MA。但邹桥和聂桥两变电站的电容器电流均存在不平衡严重现象，达9MA，如此大的零序电流存在比会对选线判断的准确率有影响，因此列为要因2。 线路正常运行零序电流0-1MA电容器正常运行零序电流8-10MA8、 变电站无人值守后选线设备遥信输出未接入调度主站； 检查时发现公司所属6个35KV变电站均已安装小电流接地选线设备，但锡矿变电站、丰林变电站两座变电站一直发生过选线报文动作情况，经实地查看该两座变电站实行无人值守模式后接地选线设备遥信输出接入调度主站，只能在本地显示，

16、随着目前变电站全部实行无人值守模式，必须将所有信号都接入调度主站，因此列为要因3。 锡矿变电站的选线设备通信接口未接入9、 选线设备信号输出与调度主站选线遥信报文设置不对应；QC小组对调度主站小电流接地选线报告遥信点表进行了分析，发现存在两个问题，第一：自变电站安装小电流接地选线装置以来一直没有对选线报告信号进行调试，点号设置是否准确不能确定；第二、QC小组调取了35KV邹桥变电站调度主站小接地电流选线遥信点表号，发现该站设置了小接地选线-I段母线、小接地选线-II段母线其他10KV出线接地电流遥信均为初始点表，没有与分站进行一一对应设置，存在明显错误地方。如此设置即使站端选择正确，主站也不能

17、发出正确的选线报告信号，因此列为要因4.线路接地故障遥信点报文未对应设置通过以上论证，我们确立了四个导致小电流系统接地故障选线报告准确率低的要因因素，分别是：1）零序电流二次测量回路极性接反；2）变电站电容器回路产生的零序电流过大；3）变电站无人值守后接地选线设备遥信输出未接入调度主站；4）接地选线设备信号输出与调度主站选线遥信报文设置不对应；八、制定对策（1） 对策提出 1）针对存在“零序电流二次测量回路极性接反”情况，小组成员提出了以下方案：序号 1 2 3方案安排各变电站线路逐条停电后用万用表核对零序电流互感器K1端子出线是否与装置端子排K1标识一致，再确认端子排K1端子是否与装置L1连

18、接无需停电，直接利用线缆颜色来识别电流互感器K1端与端子排K1标识是否一致，再确认端子排K1端子是否与装置L1连接找出一直未准确检测到接地故障的线路，利用线路检修停电机会进行零序电流互感器连接线正确性检查分析专门为检查零序电流互感器接线进行逐条线路停电代价太高零序电流互感器K1与K2的二次线缆颜色都一样，无法识别需要对各变电站小电流接地选线设备最近故障报告情况进行统计，找出不能准确检测的线路是否选择否否是 2）针对存在“变电站电容器回路产生的零序电流过大”情况，小组成员提出了以下方案：序号 1 2方案对零序电流过大的电容器本体进行整改，使不平衡电流减小至符合接地故障选线设备要求将变电站电容器回

19、路不纳入接地故障选线检测范围分析此法工程量大，实行较为困难因电容器发生接地几率很小，此法简单有效选择否是3） 针对存在“变电站无人值守后接地选线设备遥信输出未接入调度主站”情况，小组成员提出了实施“将变电站接地选线信号未接入调度主站的选线设备开展遥信信号接入作业“的终极方案：4）针对存在“接地选线设备信号输出与调度主站选线遥信报文设置不对应”情况，小组成员提出了实施“开展变电站小电流系统接地选线设备调试工作“的终极方案：(二) 对策制定：根据原因分析找出的主要原因,QC小组根据变电站实际情况制定了相关对策。序号要因对 策目 标措 施负责人完成时间1零序电流二次测量回路极性接反找出一直未能准确检

20、测到接地故障的线路利用线路停电机会进行零序电流互感器接线检查保障每条线路的零序回路正确接入选线装置，保障正常时零序电流方向一致1利用调度运行日志找出各站发生接地线路名称和日期与小电流选线设备故障报告进行核对，找出接地选线不准的线路。2、当该线路有停电检修时，按照装置说明将线路零序电流互感器的K1端子统一接装置L输入端，K2接N端。N端子在开关柜端子排接地。钟 芳吴方亮2013年6月2变电站电容器产生的零序电流过大 将变电站电容器回路不纳入接地故障选线检测范围降低选线装置接入的电容器回路的零序电流直接将电容器回路零序电流端子在端子排短接杨志鹏余庆鹏2013年6月3变电站无人值守后选线设备信号输出

21、未接入调度主站将变电站接地选线信号未接入调度主站的选线设备开展遥信信号接入作业实现变电站选线设备遥信上传全覆盖1、 将锡矿站、丰林站选线装置通信接口与综自单元进行物理连接；2、 设置好选线设备通信规约、速率、地址与综合通信单元能正常通信；3、 设置调度主站与锡矿、田塘站接地选线装置遥信对应点表郭 勇梅 坤林 星2013年6月4选线设备信号输出与调度主站选线遥信报文设置不对应开展变电站小电流系统接地选线设备调试工作保证每条线路的主站端的遥信点表与选线设备遥信输出正确对应。1、在每条线路间隔利用继电保护测试仪同时输出电流和电压信号到零序采集回路；记录选线装置的动作情况和调度主站的遥信动作对应情况；

22、2、 根据动作情况记录重新设置调度主站小电流遥信点表报文设置郭 勇汤立华满令玉2013年6月九、对策实施 实施一、 找出一直未能准确检测出接地故障的线路利用线路停电机会进行零序电流互感器接线检查1） 2013年6月2日至3日小组成员对调度运行日志找出从2012年11月至2013年4月间各变电站线路接地故障记录，同步核对变电小电流接地选线装置故障报告，统计发生接地故障时不能准确检测的线路情况如下：序号接地时间接地线路名接地选线判断故障报告判断是否准确12012年11月9日6点5835KV聂桥变电站锑矿线小接地选线-II段母线故障否22012年12月20日35KV邹桥变电站塘山线小接地选线-I段母

23、线故障否32013年1月2日17:2235KV邹桥变电站白水线小接地选线-I段母线故障否42013年1月23日35KV聂桥变电站聂桥线小接地选线-II段母线故障否52013年2月07日35KV丰林变电站黄桶线小接地选线-I段母线故障否62013年3月1日35KV田塘变电站团山线小接地选线-II段母线故障否72013年3月6日35KV丰林变电站高塘线小接地选线-I段母线故障否82013年3月23日35KV林泉变电站照明线小接地选线-I段母线故障否2)针对上述发生接地故障装置不能准确报告的线路，变电检修人员利用线路检修停电机会，对其零序电流互感器进行了接线检查。发现这几条线路的零序电流二次回路接法

24、为CT的K1接L端子，其他线路为K2接L端子，通过参看选线装置说明书及零序电压的接线情况，QC小组采取统一将零序CT的K1接L端子（正极性端），K2接N端子，且将N线在开关柜端子排上进行屏蔽接地。改正后的零序回路极性接法实施二、将变电站电容器回路不纳入接地故障选线检测范围2013年6月12日，变电检修人员分别将聂桥变电站、邹桥变电站的两台电容器的零序电流测量二次回路的互感器侧进行了短接，并将端子的连接片断开，这样电容器回路的零序不平衡电流将不会再流入接地选线装置，减小检测系统因存在不平衡零序电流导致误判。电容器回路的零序端子的互感器侧短接并打开连接片实施三、将变电站接地选线信号未接入调度主站的

25、选线设备开展遥信信号接入作业措施一：2013年6月15日，QC小组开展锡矿站、丰林站选线遥信信号接入，针对锡矿站保护通信单元无485接口情况，QC小组利用小电流接地选线装置的RS232接口将其接入至该站综合通信单元的RS232输入接口。设置通信接收装置第6口接收接地选线遥信信息措施二：2013年6月15日，QC小组对锡矿站、丰林站小电流接地选线装置的通信波特率、规约方式、输出信号顺序表和综自通信单元转发顺序表进行了对应设置。在原通信单元的第155路开始传送小电流故障选线信号，成功实现小电流接地选线装置遥信输出到综合自动化通信单元中。 措施三：2013年6月16日，QC小组成员在调度自动化系统主

26、站中分别将设置好的小电流接地选线遥信顺序表设置与调度自动化主站数据库遥信报文进行对应设置，即完成信号的接入工作。如图。实施四、开展变电站小电流系统接地选线装置调试工作措施一：2013年6月23日和24日，QC小组应用继电保护测试仪对公司所属各个35KV变电站的小电流接地选线装置进行了调试。调试分别对每条线路零序二次侧加入100MA零序电流和31V零序电压，角度分别选择零序电压超前零序电流20、30、60、90度，同步核对装置液晶面板和综自后台、调度主站报告情况，对故障报告情况与试验现场对应情况进行记录。针变电站后台弹出故障线路报告调试时保护输入电流和电压界面 选线装置端子上调试 调试记录数据

27、措施二：2013年6月25日，QC小组成员根据小电流接地选线装置的调试动作情况记录表，将调度自动化主站对应的遥信点重新进行了重新设置更新。调试前主站接地选线遥信缺失不正确调试后主站接地选线遥信报文正确完整10、 效果检查在2013年11月份我们根据调控OMS平台调度日志记录数据，对公司10KV系统单相接地接地处理情况进行了检查统计，我调取了从7月1日至12月30日公司10KV电网发生的所有接地处理数据，统计表格如下：序号统计月份全月各变电站接地故障次数故障处理选线方式处理次数准确次数选线准确率12013年7月4事故现场人员报告00无小电流接地选线遥信报告4375%依靠调度运行经验3133%22013年8月3事故现场人员报告00无小电流接地选线遥信报告32100%依靠调度运行经验2150%32013年9月5事故现场人员报告11100%小电流接地选线遥信报告5480%依靠调度运行经验00无42013年10月2事故现场人员报告00无小电流接地选线遥信报告22100%依靠调度运行经验00无52013年11月2事故现场人员报告00无小电流接地选