暂态原理小电流接地故障检测技术

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基于暂态分析的小电流接地故障选线研究

阻其中包括故障点的接地电阻和弧道电阻 ; rr ， L ,
障点之间的充放电，将产生振幅比稳态基频大许多
倍的高频暂态分量，暂态信号包含的信息丰富容易测量。而且暂态量频率较高，这时消弧线圈相当于
分别为消弧线圈的有功损耗电阻和电 “为零序感; 。
电源电压。
52{ 网术2二第 9 电挂 0 年1 01
网非期振回 R l 花 )> 系周性荡路( o22
此时的暂态电容电流为:
u =U . sin(ox+ 初 ,
对线路 k ( 设母线 k=0) 设置一个计数器 C(k) 并且初值设为 0，为提高抗干扰能力，对所有线路的零序电流对应的小波包系数进行统计并分为两
组，每组内小波包系数符号相同，认为数量少的一组为故障线路，对应的计数器加 1; 若所有线路的
研究与开发
态电流中的高频分V:而言，消弧容电线圈的感抗很
} T -D , -" -i T 7 :
图 1
大，可以看作是开路。对从零序电流互感器或零序电流滤过器获得的故障暂态电流进行小波包分解，将零序电流中的暂态高频分量投影到小波包的某一
频段上，在选定频带(SelectedFrequency Band, SFB) 内，当线路发生单相接地故障时，故障线路和非故
障线路暂态零序电流极性相反: 当母线发生单相接
地故障时，所有线路容性零序电流都由母线流向线
路，极性相同。小波包系数的符号代表了相应频段上电流的极性，故对 SF B 上的小波包系数进行比较，便可以选出故障线。
考虑系统切除线路故障时不会运行在谐振状

2024年小电流接地系统单相接地故障检测技术（2篇）

2024年小电流接地系统单相接地故障检测技术1引言电力系统的接地处理方式主要有直接接地，电抗接地，低阻接地，高阻接地，谐振接地(又称消弧线圈接地)和不接地。

前三种称为大电流接地系统，后三种称为小电流接地系统。

我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统，该系统最大的优点是发生单相接地故障时，并不破坏系统电压的对称性，且故障电流值较小，不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h。

但长期运行，由于非故障的两相对地电压升高1.732倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。

同时，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。

因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除。

2目前的检测方法及存在的问题(1)绝缘监察装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，其一次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形。

接成星形的二次线圈供给绝缘监察用的电压表、保护及测量仪表。

接成开口三角形的二次线圈供给绝缘监察继电器。

系统正常时，三相电压正常，三相电压之和为零，开口三角形的二次线圈电压为零，绝缘监察继电器不动作。

当发生单相接地故障时，开口三角形的二次端出现零序电压，电压继电器动作，发出系统接地故障的预告信号。

这是以前常规变电所使用最多、应用最广泛的绝缘监察装置，其优点是投资小，接线简单、操作及维护方便。

其缺点是只发出系统接地的无选择预告信号，不能准确判断发生接地的故障线路，运行人员需要通过推拉分割电网的试验方法才能进一步判定故障线路，影响了非故障线路的连续供电，不能满足日益发展的城乡经济对供电可靠性的要求。

基于上述原因，我国从50年代末就开始研制小电流接地自动选线装置，提出了多种选线方法，并开发出了相应的各种装置。

(2)各种选线原理分析：①稳态分量法。

稳态分量法又分为零序电流比幅法，零序电流相对相位法，以及群体比幅比相法。

基于暂态电流原理的故障选线装置在武钢电网小电流接地系统中的应用

ｄｓｒｂｔｏＳｓｅｉｔｕｉｎｙｔｍｉＣｈｎ．Ｓｎｌｐａｅｒｏｎｉｇｆｕｔａｅｆｅｕｎｌｉｔｉｓｓｅｉｎｉａｉｇｅｈｓｇｕｄｎａｌｈｐｐｎｓｒｑｅｔｙｎｈｓｙｔｍ．
地系统（ＵＳ，ＮＧ）即小电流接地系统，包括中性点不接地系统（Ｕ）中性点经消弧线圈接地系统（Ｅ，ＮＳ，ＮＳ也称谐振接地系统）中性点经电阻接地系统（Ｒ），ＮＳ。近
年来，随着自动跟踪消弧电抗器的广泛使用，为解决系统于故障瞬间出现的谐振问题，开始采用消弧线圈与非线性电阻串（或并）以及与避雷器并联的运联
发生过系统单相接地故障时，系统过电压造成网络绝缘程度薄弱的电气设备绝缘击穿，引起三相短路故障，扩大事故范围。
目前武钢中压配电网主要采用基于零序电压启动，零序电流基波比幅比相原理的选线装置，辅助再
ＡｐｌａｉｎｏａｌＬｉｅＳｌｃｉｎＡｐａａｕｓｄ。ｎＴｒｎｉｎｒｅｔｐｉｔｆＦｕｔｎｅｅｔｏｐｒｔｓＢａｅ＿ａｓｅｔＣｕｒｎｃｏｏＰｒｎｉｌｎＳａｌＣｕｒｎｏｎｉｇＳｓｅｏＩＣｏｉｉｃｐｅｉｍｌｒｅｔＧｒｕｄｎｙｔｍｆＷＳＧｒｄ
何快速准确地检测出故障线路一直是电力系统继电保护的重要研究课题。对几种常见的选线原理做了简单阐述，并重点对基于暂态电流原理的小电流接地选线方法进行了分析研究。采用该原理的装置在武钢电网某１Ｏ

基于暂态分析的小电流接地故障综合定位方法

基于暂态分析的小电流接地故障综合定位方法梁恒福;贾明娜;狄乐蒙【摘要】在配电网中,小电流接地故障时有发生.为解决接地点定位困难这一问题,建立了适用于确定故障范围的小电流接地故障暂态模型.在分析了接地点下游与上游间暂态零模电流的相关性的基础上,指出了原有通过对比暂态零模电流的相似性来确定接地点范围所存在的盲区,进而改进并提出了一种判断接地点范围的方法.所述方法有效地把接地点上下游间暂态零模电流的相似性与工频电流的极性相结合,命名为综合定位法.综合定位法降低了定位的错误率,在减小定位盲区的同时有效地提升了利用暂态信号定位接地点的准确性.通过使用MATLAB软件和静态模拟实验室验证了综合定位法的可行性.【期刊名称】《曲阜师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(043)002【总页数】5页(P60-64)【关键词】小电流接地;接地点判断;综合定位法;相关系数;极性【作者】梁恒福;贾明娜;狄乐蒙【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,255049;山东科汇电力自动化股份有限公司,255087,山东省淄博市;山东理工大学电气与电子工程学院,255049【正文语种】中文【中图分类】TM714引言在我国的中压配电网中发生单相接地故障时，单相接地故障短路电流在600-1500A内变化，且接地故障时故障相电压下降一般在50%以上[1]，由于电弧不稳定、故障电流微弱等原因，使得工作人员难以判断事故发生的位置并对其进行处理，容易导致事故进一步扩大．由于线路网络分支繁琐，电缆架空线路混合现象普遍，负荷分布随机，以及小电流接地故障原有的难定位等因素，使得仅通过检测点测量得到的信息来判断接地发生位置在应用方面存在很大的困难．除行波测距技术应用于部分特殊配电线路[2]外，报道的其他应用成果很少．而利用沿线路安装的检测装置(如馈线终端单元(FTU)、故障指示器等)实现故障区段定位[3-7]，则具有较强的实用性，部分技术已投入现场并获得应用．在利用暂态信息确定接地点位置的技术中，利用故障点下游与上游暂态零序电流不相似，而健全区段两侧暂态电流相似原理的相似性定位方法[3]，适合应用于检测装置一般只能获得零序(即零模)电流的场所，并在实际使用中存在较大的应用价值．但该方法也存在不足．从严格意义上讲，现有的相似性定位方法缺乏理论证明．仿真试验也发现，当故障点存在于某些特殊的范围时，算法存在盲区(定位混乱的区间)，即故障点上下游间暂态电流的相似性较强，这与定位初衷相违背，将导致错误的定位．因此，要对应相应的盲区，在分析原有的算法的基础上进一步完善．本文指出了原有通过对比暂态零模电流的相似性来确定接地点范围的方法所存在的定位盲区问题，进而改进并提出了一种判断接地点范围的综合定位法，该法不仅消除了定位盲区，同时也提高了暂态定位原理的可靠性．1.1 小电流接地故障暂态零模电流特征当发生接地故障时，暂态过程明显存在，由故障引发的暂态电流明显大于稳态电流，在众多故障定位法中，暂态量定位法不仅灵敏度高，而且不受消弧线圈的影响．为清晰方便地对暂态过程进行分析，通常采用卡伦鲍尔(Karrenbauer)变换，用没有耦合的 0、1、2 模量系统替代三相系统，其中 1、2 模统称为线模，零模分量与对称分量变换的零序分量等效[8]．图1为中性点非有效接地系统，以其为例来分析小电流接地系统单相故障时零模电流分布规律．假设在线路Ⅲ发生单相接地故障，线路末端为E点，M，N，P点是分段开关．图2为对应的零模等效网络．M和N两检测点测量到得零模电流具有如下特点：式中i0M=i0S+i0I+i0II为对地零模电容电流在非故障区段之和；iC1为MN区段内对地零模电容电流．注U0f为零模虚拟电压源；C0S，C0I，C0II分别为发电机及线路I，II对地电容；C1，C2，C3，C4分别为线路III上区段MN，NF，FP，PE对地电容；为电流的参考方向；为电流的实际流向.相比较于其他区段MN间距离较短，与健全线路零模电容电流总和相比，其所占比例较少，可以省略，MN区段两端零模电流波形相似，其两端零模电流几乎相等，即i0M≈i0N．故障发生瞬间，故障虚拟电源产生于接地点，图2中虚线箭头所示方向为从接地点流出的实际零模电流方向，一部分与i1参考方向相反 (朝向母线)，自故障点流向上游，另一部分与i2参考方向相同 (背离母线)，自故障点流向下游，所以N点检测到的零模电流与P点的相比较，波形相似度很小，初始时的极性不同，具有很大差异性．上述分布规律同样适用于谐振接地系统．1.2 故障点上游与下游暂态电流的相似性两个波形的相似性可以用相关系数描述[9]．i0b和i0l分别为故障点上游与下游的零模电流，ρbl为相关系数，其相似度可表示如下：,式中T为暂态过程持续时间；≤1，其值越大，表明i0b与i0l间的相似度越高．故障点上游零模电流与下游零模电流流向相反，对应的零模电流极性相反．即经消弧线圈接地系统和不解地系统，二者具有共同的规律，单相接地时，接地点两侧暂态零模电流在特殊位置故障时相似但极性相反，而一般情况下不相似．利用区段两侧暂态零模电流相似性关系的定位原理[4]，通过式(2)计算相邻检测点m和n间暂态零模电流相关系数ρmn如果有则认为m和n两检测点检测到的暂态电流不相似，判断其为故障区间；如果相似，则为非故障区间．其中ρ是预设值，为门槛值，取值区间为[0.5，0.7]．当故障线路上的接地点位于相似点(相似点附近，故障两侧暂态电流幅值相似但极性相反)附近时有以式(3)作为判据，当检测到某两点相似系数幅值接近而极性相反时，会误判为非故障区间．此时，存在两种情况：①由于故障线路上任意两点间暂态电流均相似，最末一个检测点将会被选作为故障区间；②在故障点下游，某非故障区间两检测点的相似性较低，将会被迫判断为非健全区间，最终导致误判．因此，仅仅依靠暂态电流相似性关系来判断故障接地点位置的方法存在不足之处，不仅会导致定位盲区的存在，还会大大增加误判的概率，最终导致系统供电的可靠性降低．采用工频零序电流极性与暂态零模电流相似系数相结合的方法会有效地解决存在定位盲区的问题．以下将暂态零模电流相似系数与工频零序电流极性相结合后的系数称为综合系数，综合系数的极性为有效极性．改进后的定位判据按顺序如下：①相连两检测点的有效极性为负的区间；②从母线开始，首两个暂态零模电流不相似的区间；③若所有检测点均量量相似且极性想同，那么最末端检测点的下游区段为故障区间．2.1 故障判据将配电线路的馈线终端FTU(feederterminalunit)作为检测点，FTU大多配套安装线电压互感器提供电压测量信号的同时为FTU供电[10]．当某一相发生接地时，可依将监测到的线电压突变量视为启动条件，并通过计算暂态和工频有效值确认故障[6]．启动条件为：式中Ts为工频周期；线电压某时刻检测值为uxy(t)；一般可选系统线电压幅值的15%当作ut，作为设定的阈值．当式(5)成立，启动故障确认流程．暂态时段通常取2.5-10 ms，通过计算确定uxy(t)．发生单相接地故障时有线电压满足式(5)．2.2 故障选线零序电流突变量法(有些文献上称为残流增量法或者零序电流扰动法)适用于中性点经消弧线圈接地系统．自动调谐消弧线圈是零序电流突变量法中不可或缺的元件，消弧线圈的参数可以自动改变，参数变化后悔引起补偿电流发生变化，并且该变化仅影响故障线路的零序电流发生改变，通过对比找出同步变化的线路便为故障线路．在4回出线中，设关联参考方向为流出母线的电容电流方向与母线零序电压的方向，L1为改变消弧线圈参数值前消弧线圈的电感电流，零序电压为01，各条线路零序电流分别为41；L2为改变消弧线圈参数值后消弧线圈的电感电流，零序电压为02，各条线路零序电流分别为42．设各条线的对地电容值分别为C1、C2、C3、C4．消弧线圈参数改变前当单相接地故障发生在线路4时，系统的零序等值电路如图3所示．正常线路的零序电流为：故障线路的零序电流为：消弧线圈参数改变后当单相接地故障发生在线路4时，系统的零序等值电路如图4所示．正常线路零序电流为：故障线路的零序电流为：(1)发生金属性接地时，02，因此，32，由于电感电流只流过故障线路，因此只有故障线路42，这样对比消弧线圈调节前后各条线路零序电流的突变量，就可以准确选出故障线路．(2)发生电阻接地时，零序电压会因消弧线圈参数的改变而变化会使各条线路的零序电流都发生变化，此时不能直接根据零序电流是否变化来区分故障和正常线路，必须采取折算的方法．对于三条正常线路来说，因为，因此存在Ii1/U01=Ii2/U02=ωC i；即Ii1=Ii2×U01/U02，其中i=1，2，3．将各条线路在消弧线圈调节前后的零序电流折算到同一个电压下，再进行比较就可以得到ΔI1=I11-I12×U01/U02,ΔI2=I21-I22×U01/U02,ΔI3=I31-I32×U01/U02,ΔI4=I41-I42×U01/U02=[IL1-(I11+I21+I31)]+[IL2-(I12+I22+I32)]×U01/U02=IL1-IL2×U01/U02=U01/ωL1-U01/ωL2.将各条线路在消弧线圈调节前后的零序电流折算到同一电压下，就可以除去零序电压变化带来的影响，改变消弧线圈参数不会引起其他参数的改变只会导致故障线路中的零序电流发生变化．因此，以该变化为依据，可以构造以下判据：计算，i=1，…，n，n为线路数．ΔIi≠0的那条线路为故障线路；如果各条线路的ΔIi都等于零就可以排除出线故障而是母线故障．2.3 故障相的确定当某项发生接地时，故障相与健全相间线电压出现暂态分量，而健全相间的线电压暂态分量基本为零[6]．因此，可设故障相的判据为：①若Uabt>Ubct且Ucat>Ubct，A相接地；②若Ubct>Ucat且Uabt>Ucat，B相接地；③若Ucat>Uabt且Ubct>Uabt，C相接地．其中Uabt,Ubct,Ucat分别为暂态线电压uabt,ubct,ucat在暂态时段内的有效值．2.4 故障定位的实现流程故障定位流程如下：(1)发生单相接地，当满足线电压突变量启动条件时，确定发生单相接地故障．(2)通过随调试线圈调节消弧线圈参数从而改变补偿电流的变化，进而对比找出零序电流变化与补偿电流变化相符的线路，就可以确定该线路为发生接地故障的线路，并将选线结果和故障线路出口零模电流上报主站．(3)各出线的馈线终端根据所在检测点零模电流数据进行滤波，提取暂态分量．(4)从故障线路出口开始，按照线路顺序计算各相连检测点间综合系数，判断出是否有有效极性相反的区间，如果没有，则从母线开始，找出首两个检测点暂态零模电流不相似的区间．如果所有相连检测点的数据均相似且极性相同，则最末检测点的下游区段为故障区间．3.1 仿真实验10kV谐振接地系统仿真模型通过仿真软件Matlab搭建．图5为仿真系统模型简图．系统共有4条架空出线，所有出线长度总和为60km．线路L1为故障线路，F1和F2为2个故障点，故障线路L1通过3个检测点m、h、n被分为两个区段mh和hn．通过改变几组变量得到不同情况下的实验数据，再对每组数据进行比较分析，可得到如下结论：F1点接地时：①当lf为30km时，依次改变lb的长度，得到表1所示数据；②当lf为45km时，依次改变lb的长度，得到表2所示数据．F2点接地时：①当lf为35km时，依次改变lb的长度，得到表3所示数据；②当lf为45km时，依次改变lb的长度，得到表4所示数据．利用暂态电流极性的方法，在应用时要求区段两侧检测点处的电流互感器参考方向一致．如果检测点h处的电流互感器极性接反，则表1中测得的数据将会出现表5所示的变动．注工频ρmh为m和h之间工频电流相似系数；暂态ρmh为m和h之间暂态零模电流相似系数；暂态ρmh为h和nh之间暂态零模电流相似系数.由表1至4可看出，存在某些故障位置，故障点两侧的暂态零模电流相似系数的绝对值大于预设门槛值的情况，如表1中lb=6km时的ρmh、表2中lb=9km 时的ρmh、表3中lb=12km时的ρhn、表4中lb=23km时的ρhn．如果h处检测点电流互感器的极性反接，按照传统的基于暂态零模电流相似性的故障判据，则上述几处故障点将被误判为健全区段．如果将采集到的数据按照综合系数的方法来进行故障判断，即使出现TA反接的情况，也不会发生误判．由表5可以看出，当TA极性反接，两检测点间工频零序电流的极性也跟着变为负数，将工频电流的极性乘上暂态零模电流相似系数，得到的依然是一个负数．因此，综合系数的方法有效的解决了传统方法的这一盲区．3.2 静模实验搭建配电网静模实验平台，在线路1上设置接地点，在接地点前选2个检测点m 和h，接地点后选取1个检测点n，对这3个接地点零模电流信号进行录波．对中性点经消弧线圈接地运行方式进行实验．实验结果如图6和图7．由图6和图7知，接地故障点前非故障区段m和h点的零模电流相似性较高，而接地故障区段h和n点的零模电流则极性相反，并且差异十分大．经检测得ρmh=-0.216，ρhn=0.859，因此可断定hn为故障区段．利用故障点上游和下游暂态电流相似的故障定位法存在一定的盲区，可能会误判．而利用综合定位方法将有效的解决其不足，使得暂态定位技术的适用性和可靠性更强．【相关文献】[1] 苏浩益，贺伟明，吴小勇，等.10kV电缆故障指示器应用研究[J].南方电网技术，2014，8(1)：85-88.[2] 薛永端，徐丙垠，李京，等.铁路10kV自闭/贯通线路行波故障测距技术[J].电力系统自动化，2006，30(5)：68-73.[3] 齐郑，郑朝，杨以涵.谐振接地系统单相接地故障区段定位方法[J].电力系统自动化，2010，34(9)：77-80.[4] 马士聪，徐丙垠，高厚磊，等.检测暂态零模电流相关性的小电流接地故障定位方法[J].电力系统自动化，2008，32(7)：48-52.[5] 宋国兵，李广，于叶云，蔡新雷，索南加乐.基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位[J].电力系统自动化，2011，35(21)：84-90.[6] 张林利，徐丙垠，薛永端，等.基于线电压和零模电流的小电流接地故障暂态定位方法[J].中国电机工程学报，2012，32(13)：110-115，198.[7] 张林利，高厚磊，徐丙垠，等.基于区段零序导纳的小电流接地故障定位方法[J].电力系统自动化，2012，36(20)：94-98.[8] 刘万顺.电力系统故障分析[M]．2 版．北京：中国电力出版社，1998：349-352.[9] 胡广书.数字信号处理：理论、算法与实现[M]．北京：清华大学出版社，2003.[10] 徐丙垠．配电自动化远方终端技术[J]．电力系统自动化，1999，23(5)：41-44.。

基于暂态故障测度的小电流接地系统单相接地故障的选线方法

仿真试验表明，方法是正确的、该可靠的。关键词：障选线；电流接地系统；障测度；波变换；态特性故小故小暂
ＡｂｓｒｃＷｈｅｈｅｉｇｌｔａｔ：ｎｔｓｎｅｐｈａｅｔａｔｆｌｃｓｎｍａｌｃｕｒｎｔｓｏｅｒｈａｕｔｏｃｕｒｏａｓｌｒｅｎｅｒｌｏｕｕｔａｇｒｎｄｉｗｅｙｓｅ，ｉｓｎｇｐｏｒｓｔｍｔｉｉｐｏｔｎｔｔｅｅｔｔａｕｔｄｃｒｕｉｑｕｉｋｙ．Ｈｏｗｅｅｍｒａｏｓｌｃｈｅｆｌｅｉｃｔｃｌｖｒ，ｕｎｉｎＯｔｉｏｂｌｍｓｎｏｅｎｅｖｅｙｗｅ１．ＴｈｉｔｌＷｈｓｐｒｅｈａｔｂｅｎｄｏｒｌｓｐｐｅｖｅｉｆａｌｓｓｆｒｔｙｔａｔｔａｎｉｔｃｒｃｅｉｔｃｈｅｅｋｉｓｏｆｓｓｅ，ｔｎｕｉｉｅａｅｌｔａｒｇｉｓａｂｒｅｎａｙｉｉｓｌｏｆｕｌｒｓｅｎｈａａｔｒｓｉｓｏｆｔｓｎｄｙｔｍｈｅｔｌｚｓｗｖｅｔａｎｆｍｏｏａｎｕｓｆａｕｔｔａｓｅｔｃｐｒｓｏｒｔｂｔｉｅｕｌｆｌｒｎｉｎｏｍｏｎｅｔｎｓａｉｈｅａｕｔｍｅｓｅｓａｂｎｓａｄｅｔｂｌｓｓｆｌａｕｒｏｕｔｔａｓｅｔｃｒｃｅｉｔｃｒｎｉｎｈａａｔｒｓｉＳｔｔｅｌｚｓａｕｔｉｃｔｅｅｔｏｎ．ＡｓｕｓｎｇｔａｉｎｔｏｍｐＯｈａｒａｉｅｆｌｃｒｕｉｓｌｃｉｉｒｎｓｅｃｏｎｅｔｎｓ，ｔｓｅｈｉｇｏｄｔｄａｔｂｉｉｙｎｄｈｉｍｔｏｄｓｏａａｐａｌｔａｓｎｓｂｉｉｙ．ＭａｓｉｅＭＡＴＬＡＢｉｕａｉｎｓｓｅｉｌｔｓｖＳｍｌｔｏｈｏｗｈｈｅｍｅｈｏｄｉｏｒｅｔａｅｉｂｌｔａｔｔｔｓｃｒｃｎｄｒｌａｅ。Ｋｅｗｏｒｙｄｓ：ｆｌｃｒｕｉｓｌｃｉｎ；ｓａｕｔｉｃｔｅｅｔｏｍａｌｃｒｎｎｅｔａｇｒｌｕｒｅｔｕｒｌｏｕｎｎｇｐｄｉｏｗｅｓｔｍ；ｆｌｍｅａｕｒｓ；ｗａｅｅｓｒｙｓｅａｕｔｓｅｖｌｔｔａｆｒ；ｒｎｓｅｈａａｔｒｓｉｒｎｓｏｍｔａｉｎｔｃｒｃｅｉｔｃ

小电流接地选线装置应用及故障动作分析

小电流接地选线装置应用及故障动作分析摘要：简要介绍小电流接地选线装置原理，简述实际应用中的小电流接地选线装置故障时动作情况，根据异常动作情况分析原因，对小电流接地选线装置应用及运行有实际意义。

关键词：小电流接地选线装置；暂态比相法；暂态比幅法；暂态功率方向法0引言小电流接地系统是指中性点不接地或经过消弧线圈和高阻抗接地的三相系统。

小电流接地系统中单相接地故障是一种常见的临时性故障，一相发生接地，导致其它两相的对地电压升高为相电压的数倍，这样会对设备的绝缘造成威胁，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、两相短路、弧光放电，引起系统过压。

但当系统发生单相接地故障时，由于不能构成短路回路，接地电流是分布电容电流，数值比负荷电流小得多，难以检测。

小电流接地选线装置可迅速查出故障线路并加以排除，应用于发电厂、变电所及大型厂矿企业，实现母线单相接地报警和线路接地保护跳闸功能。

1小电流接地选线装置原理1.1小电流接地系统故障分析小电流接地系统发生单相接地故障时，故障相电压为0，非故障相电压升为线电压，即原电压的√3倍，电压向量图如图1所示。

图1小电流接地系统单相接地故障时，非故障线路零流为该线非故障相对地电容电流之和，超前零序电压90度，零流方向由母线指向线路，故障线路零流为除故障线之外的全系统中其它所有元件非故障相对地电容电流之和，滞后零序电压90度，零流方向由线路指向母线，出线越多，故障线路零流越大于非故障线路零流。

1.2小电流接地系统装置选线法接地故障暂态过程与电网结构、参数、运行方式相关，暂态电流远大于稳态电容电流，暂态最大电流值与故障电压初始相角有关，暂态电流不受消弧线圈的影响，弧光接地和间隙性接地暂态分量更丰富。

小电流接地选线装置利用接地瞬时的暂态信号进行选线，选线可靠性很高。

发生单相接地故障时，暂态零序电流分布特征是：故障线路电流幅值最大，故障线路电流方向与非故障线路相反。

小电流接地选线装置判断零序电压大于整定值时启动选线，提取启动前后各一个周波的暂态数据，对暂态数据进行分析处理。

利用暂态行波的小电流接地故障检测方法研究

ｄｏｍｉｎａｎｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｕｓｅｄｗｈｅｎｄｏｍｉｎａｎｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｘｉｓｔｓ，ｏｔｈｅｒｗｉｓｅｔｈｅ
ｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｒｓｔｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅｔｈｅｏｒｙｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｄｅｔｅｃｔｔｈｅｆａｕｌｔｙｆｅｅｄｅｒｉｎｒｅｓｏｎａｎｔｅａｒｔｈｅｄｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｓｖｅｒｙｈｉｇｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ — ｐｈａｓｅｅａｒｔｈｅｄｆａｕｌｔ；ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｔｅ；ｔｒａｖｅｌｉｎｇｗａｖｅ
Ｖｏｌ｜２７ＮＯ．２
Ｍａｒ．２０１３
文章编号：１６７２ — ６１９７（２０１３）０２一ｏｏ４３ — ０７
利用暂态行波的小电流接地故障检测方法研究
刘颖异，谭博学
（山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博２５５０９１）
第２７卷第２期

基于暂态零序电流变化率的小电流接地系统单相接地故障选线方法的研究

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ｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｈｅｎｔｈｅｆａｕｌｔ１ｉｎｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｚｅｒｏｓｅｑｕｅｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔ ’ Ｓａｍｐｌｉｔｕｄｅｉｓｅｑｕａｌｔｏｔｈｅｓｕｍｏｆａｌｌｓｏｕｎｄｌｉｎｅｓ ’ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ．Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆａｕｌｔｌｉｎｅｉｓｏｐｐｏｓｉｔｅｔｏａｌｌｓｏｕｎｄｌｉｎｅｓ ’ Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ．ａｔｅｆｒｗｅｏｂｔａｉｎ
．
ｌｉｎｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｚｅｒｏｓｅｑｕｅｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔ ’ ＳａｍｐｌｉｔｕｄｅｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔＩｆｙｏｕｉｇｎｏｒｅｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ
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ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｆＦａｕｌｔＬｉｎｅＳｅｌｅｃｔｉｏｎ’ ＳＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＣｈａｎｇｅＲａｔｅｏｆ
ＴｒａｎｓｉｅｎｔＺｅｒｏＳｅｑｕｅｎｃｅＣｕｒｒｅｎｔｆｏｒＳｍａｌｌＣｕｒｒｅｎｔＧｒｏｕｎｄｉｎｇＳｙｓｔｅｍ
值最大。若忽略暂态电感电流，则故障线路的暂态零序电流幅值等于所有健全线路的幅值之和，且方向与非故障线路相反。因此，在求得各线路的暂态零序电流变化率后，通过比较它们的大小和极性就能准确定位出故障线路。最后，采用Ｍａｔｌａｂ搭建仿真模型，对不同的电压初始相角、过渡电阻、故障位置以及中性点的不同接地方式进行仿真实验。仿真结果证明该方法能够准确、迅速地定位出故障线路，具有较强的可靠性、实用性。关键词：小电流接地系统；故障选线；暂态零序电流；变化率

电力系统继电保护故障检测方法

电力系统继电保护故障检测方法我国低压配电网最为普遍的小电流接地系统，其接地形式主要有高阻接地、经消弧线圈接地或不接地等。

系统单相接地其故障发生频率较为频繁，为使因长时间运行而可能导致的两点及多点接地短路得到有效防止，需尽快找准故障点及故障支路。

下面我们简单介绍两种接地选线方法。

1）小电流接地系统故障点的检测方法。

若小电流接地系统出现单相接地故障，那么接地点的非故障支路、前向支路及后向支路其零序电流与零序电压都将呈现不同的特点，而使得相应线路周围的电场与磁场分布也将发生变化，为此,我们提出了运用五次谐波零序电场、磁场来探测接地点的方法。

该方法具有具有两条支路，其中性点经电抗器接地系统图如图1所示。

2）接地选线小波分析法。

若小电流接地系统出现单项接地故障，那么将会存在一个较为明显的暂态过程，特别是对于暂态接地的电容电流，该过程都将包含丰富的故障特征,但往往我们会忽略了这些特征。

而小波理论则为故障选线提供了较为有利的条件。

通过对小电流接地系统数字模型开展研究，仿真得到了故障发生前的几个周波暂态信号波形，而通过对接地故障产生时刻信号开展小波分解，得到一种基于小波能量方法接地的选线选相判据。

该接地系统模型具体如图2所示。

在对一系列仿真结果开展分析可以得出：在发生接地故障时，虽不影响系统正常运行，但系统其每条支路负荷电流都在瞬时发生了波形畸变。

运用小波对故障频率开展变换提取，可有效识别接地故障的特征。

同时小波对非平稳信号灵敏。

小波接地系统可仿真故障系统暂态电流及电压信号的波形，对信号开展小波分解，并以该尺度的小波能量作为选线的判据，可得到故障支路同健全支路间的差异，且其稳定性良好。

该方法是直接提取负荷电流特征，不仅可得到故障支路，也能对接地线路与接地相开展直接判断，适用性极强。

同以往选线方法不同，该方法不对当前的支路电气量和其他支路开展比较，只与故障支路或是健全支路的本身电流特征有关，所以将会日益实现。

小电流接地故障暂态选线技术在炼化企业电网的应用李新

《自动化与仪器仪表》2013年第1期（总第165期）小电流接地故障暂态选线技术在炼化企业电网的应用李新1，张煜1，时振堂2，李成刚3，薛永端4（1中石化长岭分公司）（2中国石化抚顺石油化工研究院）（3山东科汇电力自动化有限公司）（4中国石油大学（华东）信控学院）摘要:炼化企业配电网与地方配电网存在一定差异，本文介绍了一种利用故障暂态信息的适用于炼化企业的小电流接地故障选线原理和装置，提出了基于瞬时性故障信息的线路绝缘监测思路，分析统计其在现场的运行情况。

现场运行结果表明，该技术原理先进，选线成功率高，能够发现并纠正零序二次回路极性反接。

线路绝缘监测，能更准确地用来估计线路的绝缘状态，从而减少停电时间和预防试验对电缆的损坏。

关键词:小电流接地系统，小电流接地故障，故障选线，暂态选线，炼化企业电网Abstract Abstract:For a class of industrial processes with large time delay ，Makes large time delay process into a weak time delay process by the Delay time decreasing predict output feedback method ，and improved weakening parameter optimization methods to further improve the accuracy of output feedback.With the delay time weaken device to simplify the structure of the main con-troller PI-GPC (generalized predictive controller)and improve real-time of the algorithm in the way of identification.These mea-sures not only enhance the regularity of the input control signal but also improve the efficiency and accuracy of the response.Due to the simple algorithm and easily adjustable parameters ，The control system reduces the difficulty of the reality of the proj-ect and has the significant theoretical and practical significance of solving the delay problems in the production process and im-prove the quality of the control by Simulation.words Key words:Time-delay GPC Model identification Optimization 中图分类号:TP216文献标识码:B文章编号:1001-9227(2013)-01-0097-04收稿日期:2012-10-150引言我国炼化企业的6-35kV 配电网，中性点多采用不接地或经消弧线圈接地方式。

小电流接地故障暂态选线与行波选线的技术分析

１所利用信号的持续时间．２
在所利用信号幅值一定的情况下，信号的持续时间越长，则通过重复选线技术可在一定程度上增加抗干扰能力并提高选线可靠性．
１消弧线圈的影响．３
由于消弧线的应用越来越普及，要求新算法能够不受消弧线圈的影响，并且保持较高的可靠性．有些系统，尤其是电容电流不大的系统，其消弧线圈并不总是处于工作状态，可能频繁的投入或退出，这使那些依赖于消弧线圈的选线方法无法始终发挥其作用．因此，要求选线方法的实现不依赖于消弧线圈．消弧线圈的频繁投切，还可能影响到那些在不接地系统和经消弧线圈接地系统中采用不同工作模式的选线方法，如果不能根据消弧线圈的投退及时改变装置工作模式，则可能发生错误．因此，要求选线方法能够自适应系统接地方式的改变．
我国配电网普遍采用非有效接地方式运行（不接地、经消弧线圈接地）】【】，即为小电流接地系统，单相接地故障是配电网最主要的故障形式，占故障总数的８％．０随着国民经济的发展，用户对供电可靠性的要求越来越
高，因此对小电流接地系统故障选线研究的重要性也日益明显．由于小电流接地系统自身的特征【 ①发生单相故障时，１】：三相仍保持对称且故障电流是线路的电容电流，接
第４期
金铁等：小电流接地故障暂态选线与行波选线的技术分析
６５６
在外界干扰一定的条件下，选线方法的可靠性与所利用信号的能量（幅值和持续时间）有着直接的关系．在相同的时问段内，所利ｊ信号的幅值越大，｛ｊ信噪比越高，选线的可靠性就越高．正常运行时配电网的负荷电流一般为几十至几百安培，短路电流时可达到上千安培，而接地电流仅几十安培甚至几安培，其中的谐波电流和有功电流更小，传统选线方法极易受到负荷电流和变电所电磁环境的干扰影响．

基于暂态零序电流特征分量的小电流接地故障定位

图２零序阻抗相频特性
为方便下文叙述，定义第１个交变频带为首容
性频带。在首容性频带内，路模型可以用一个集线中参数电容来表示。１２多条线路零序阻抗相频特性．
在中性点不接地系统中发生单相接地故障后．由于健全线路检测到的是本线路的零序阻抗，相其
振的频率也就等于所有健全线路中首次发生串联谐振的最小频率图３出了一个含有４出线（中一条出线发给条其
式中：＝／ｌｌＺＮ￣ｙ为线路特性阻抗；＝／为相应的ｌｙ、ｚ
关注的是零序网络，而小电流接地系统零序网络中线路末端负荷阻抗可看作无穷大，因此可以认
ａｄｉｔｒｍｅｉａｃ，ａｄｗｏｋｗｉｏｔｖｌｇｒｎｆｒｒｗｉｈｎｔｏｌｎａｃｈａｅｙｂｔａｓａｅｔｅｉｖｓｍｅｔＴｅｎｎｅｉｒｓｓｎｅｔｎｒｔｕｏｔｅｔｓｏｍｅ，ｈｃｏｎｙｅｈｎｅｔｅｓｆｔｕｌｏｓｖｈｎｅｔｎ．ｈｈａａ
阵算法，据ＦＵ测到的故障信息形成故障序列，根Ｔ检对网络描述矩阵进行修改得到故障判断矩阵，对再故障判断矩阵中的元素进行逻辑判断得到故障区段。小电流接地系统发生单相接地故障时有着丰富的暂态分量，含了大量的故障信息，献［— 】包文７９对单相接地故障时的暂态零序电流进行了研究，出提了暂态零序电流幅值比较法、态零序电流极性比暂较法、态零序电流方向法等选线方法，暂有效地解决了故障选线问题。本文分析了中性点非有效接地系统零序网络的相频特性，出了首容性频段的概念，提分析了首容性频段内暂态零序电流的特点，提出了检测相￣ＦＵ￣Ｔ

四种小电流接地系统发生接地故障时快速定位的方法

小电流接地系统发生接地故障时如何快速定位——北京拓山电力科技有限公司关于小电流接地系统如何快速查找单相接地故障，拓山电力小电流选线专家给大家介绍一些简单可行的方法。

1.人工查找方法如果变电站内没有安装小电流接地选线装置，线路上也没有安装接地故障指示器或者短路接地二合一故障指示器，也没有很好的接地故障探测仪，那就只好采用人工查找的笨办法了。

查找步骤如下：①通过人工（或调度，以下同）依次拉闸，可知道变电站哪条出线接地，通过调度知道哪相接地。

②接下来有两种方法来查找故障点：一是将线路逐级分段，或者将经常有故障的线路拉开，用2.5kV摇表测接地相对地绝缘，绝缘电阻小的那段为故障段，以此缩小查找范围（当然，在变电站出线侧一定要做好挂接地线等安全保护措施）；二是将线路尽可能分段，然后逐级试合送电，与调度互动配合，有零序电压报警时该段为故障区段。

人工查找方法操作很麻烦，如果线路长、分支多、开关分段又少，那就不好操作了，再加上天色和天气不佳，那就更不好处理了。

建议还是采用一些设备投资少的科技手段来配合人工查找，可取得事半功倍的效果，既提供了供电可靠性和社会效益，也创造了经济效益。

2.利用接地选线装置和故障指示器来查找变电站一般都安装了小电流接地选线装置，虽然有的厂家生产的不准，但可以为人工拉闸提供技术参考。

然后在线路上安装一些接地故障指示器（或者短路接地二合一故障指示器），以此指示接地故障途径。

目前比较可靠的接地故障检测方法是采用信号源法，比较灵敏的的接地故障检测方法是采用首半波法或者直流。

暂态分析法。

建议采用两种接地故障指示器相结合的方法来查找接地故障比较好，以信号源法为主，以首半波法或者直流暂态分析法为辅。

3.复杂35kV电网接地下的综合查找100KV枢纽站及其一级35KV站安装两套独立的小电流接地选线系统，且在调度安装分析软件，通过光纤网将数据传回调度，经统计约70%的接地选线比较正确（两套系统判断统一），能及时将接地线路和设备隔离。

基于暂态电流的小电流接地系统故障选线

ＭＡＬ／ｉｌｋｓｌｔｎａｄｉｔｔｇｔｅｐｏｅｓｎｔｒｅｄｆｅｅｔａｌｃｎｉｏｓＴＡＢＳｍｕｉｉａｉｎａｉｈｒｃｓｉｅｉｒｎｕｔｏｄｔｎ．ｎｍｕｏｍｉｎｈｆｆｉ
ＷＡＮＧｈｉＺ，ＸＵｕｎｍｉＪ — ｎｇ
（ｃｏｌｏｅｔｉａｇｎｅｉｇａｄＲｅｅｂｅＥｎｒｙＳｈｏｆＥｌｃｒｃｌＥｎｉｅｒｎｎｎｗａｌｅｇ，ＣｈｎｒｅＧｏｇｓＵｎｖｒｉｉａＴｈｅｒｅｉｅｓｔｙ，Ｙｉｈｎ，Ｈｕｅ４０２，Ｃｈｎ）ｃａｇｂｉ４３０ｉａ
验证了该方法的可行性。
关键词：配电系统；暂态电流；差分因子；接地故障
中图分类号：Ｔ７Ｍ７３
文Ｘ（０）１０７ —３０７２０２１０ —０９０１
ＦａｌｎｅＳｌｃｉｎｉｎｓｌｄｌｒｈｅｔｒｓｄｏａｓｅｔＣｕｒｎｕｔＬｉｅｅｔｏｎＮｏ — ｏｉｙＥａｔｄＮｅｗｏｋｓＢａｅｎＴｒｎｉｎｒｅｔ
ｅｒｈ—ａｕｔｄｅｅｔｏｎｅｔｄｂａｅｒｎｓｅｎｔｃｒｅｆｅｅｎｔａｌａｇｏｉｈｍＳｂｒｕｇｐ．ＴｈｉｅｈｏｄｉｒｅｏｆｎｅｔａａｔｆｌｔｃｉｍｈｏｓｄｏｎｔａｉｕｒｎｔｄｉｆｒｉｌｒｔｉｏｈｔｕｓｍｔＳｔｕｕｒｌ

小电流接地选线原理知识

小电流接地选线原理学问目前，电力系统依据中性点接地方式不同可分为小电流接地系统〔不直接接地〕和大电流接地系统〔直接接地〕。

我国的现状是当配电网在 110kV 以上时，因考虑绝缘问题，故广泛使用大电流接地系统。

66kV 及以下配电网为了保证给用户持续供电而大多使用小电流接地系统。

小电流接地系统又分为三类，分别为中性点不接地系统、中性点经电阻接地系统、中性点经消弧线圈接地系统。

中性点不接地系统：中性点对地是绝缘的，这种接地方式节约本钱且构造简洁，在一些电容电流较小的系统中应用广泛。

该系统在正常运行时三相平衡，中性点对地电压为零，各相电压滞后电流90°，线路中没有零序电压。

中性点经电阻接地系统：经电阻接地就是在中性点与大地间接入一个适宜的电阻，可理解为该电阻和线路中电容形成并联关系。

由于接地电阻的阻尼作用可以较好地抑制弧光过电压，并且不需要像经消弧线圈接地系统严格匹配电容电流。

故障后接地电流更大，有利于故障选线，但对设备绝缘要求更高。

中性点经消弧线圈接地系统：随着配电网规模变化，不接地系统消灭故障电流变大且存在电弧很难自熄的问题，由此消灭了经消弧线圈系统〔也叫谐振接地系统〕，即在中性点处连接一个电感线圈，利用电感线圈产生的电流来补偿线路过大的电容电流，接地电流变小，电弧更好熄灭。

主要争论的是中性点经消弧线圈接地系统。

经消弧线圈接地系统故障分析●稳态特征分析●中性点不直接接地系统发生接地故障时，全系统伴随零序电压的产生会有零序电流产生，全部非故障线路上元件的对地电容电流之和在数值上等于故障线路的零序电流，故障相电流方向从线路流向母线，与非故障线路相反。

由于消弧线圈的补偿作用，使得故障电流方向变为与非故障线路一样〔过补偿时〕，因此，基于稳态量选线原理的选线方法难以奏效。

●暂态特征分析●当发生故障后半个周期到一个周期内被认为是暂态时期，一般暂态期零序电流幅值比较大，是稳态期几倍到几十倍，且有高频重量配电网发生接地故障时，全网络的暂态电容电流相当于放电电流和充电电流这两个电容电流之和：放电电流，此电流方向由母线流向故障点处，是由于故障线路的电压突然降低而产生；充电电流，该电流通过电源形成回路，是由于非故障线路的电压突然上升而产生。

暂态小电流接地保护的基本原理

暂态小电流接地保护的基本原理小伙伴们，今天咱们来唠唠暂态小电流接地保护这个有趣的东西哦。

咱先得知道，在电力系统里，小电流接地系统可是很常见的呢。

那这个暂态小电流接地保护到底是为啥出现的呀？其实啊，当小电流接地系统里发生单相接地故障的时候，就会出现一些特殊的情况。

正常运行的时候，三相电流和电压那都是规规矩矩的，就像三个听话的小朋友手拉手好好地走着路呢。

可是一旦有一相接地故障了，就像其中一个小朋友突然摔了一跤，这时候整个系统的平衡就被打破啦。

那暂态小电流接地保护就是要在这种混乱的情况下，准确地找到是哪一相出了问题，就像是一个超级侦探一样。

在故障发生的瞬间，会产生暂态的电流和电压信号。

这个暂态信号可不得了，它包含了很多关于故障的秘密呢。

比如说暂态电流，它可不像正常电流那样安安静静的，而是会突然变得很活跃，出现一些特殊的波形和特征。

暂态小电流接地保护就是通过捕捉这些暂态信号的特征来判断故障的。

这些特征就像是故障留下来的小脚印一样。

它可能是暂态电流的幅值突然变大，也可能是暂态电流的频率发生了变化。

就好像我们能通过一个人的脚步声大小或者节奏来判断他是不是在跑或者跳一样。

而且哦，这个暂态信号的传播也是很有趣的。

它在电力线路里传播的时候，就像一个小信号在管道里穿梭。

不同的线路参数，就像不同粗细或者材质的管道，会对这个暂态信号产生不同的影响。

保护装置就得考虑到这些影响，才能准确地识别出故障的位置和情况。

再说说暂态小电流接地保护的原理和我们的生活也有点相似呢。

比如说我们在找东西的时候，如果东西突然不见了，我们会去看周围有没有什么特殊的迹象。

暂态小电流接地保护也是这样，它在电力系统这个大环境里找故障，就看有没有那些特殊的暂态信号迹象。

在实际的电力系统运行中，暂态小电流接地保护可是非常重要的。

它就像一个守护天使一样，默默地保护着电力系统的安全。

如果没有它，一旦发生小电流接地故障，可能就会引起更严重的问题，就像一个小毛病如果不及时发现和处理，可能会变成大毛病一样。

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非故障线路暂态零模电流由母线流向线路
故障线路暂态零模电流由线路流向母线
9
小电流接地故障暂态选线方法
根据小电流接地的暂态特征，有三种实用的暂态选线方法。
暂态零序电流群体幅值比较法
故障线路
比较同母线上出线暂态零序电流的幅值，故障线路电流的幅值大于非故障线路。
10
小电流接地故障暂态选线方法
根据小电流接地的暂态特征，有三种实用的暂态选线方法。
21
小电流接地故障暂态定位判据
故障点上下游非故障区段两侧的暂态零序电流初始极性相同，波形相似；而故障区段两侧的暂态零序电流初始极性相反，波形有着明显的差异。
配电主站
22
第一个区段故障定位主站显示的波形图
故障区段
故障位置在第1与第2个开关之间
23
第三个区段故障定位主站显示的波形图
故障区段
5
小电流接地故障暂态选线技术
6
暂态选线技术
小电流接地故障产生的暂态零序电流幅值远大于稳态零序电流值，而且不受消弧线圈的影响，利用暂态量进行故障选线，灵敏度与可靠性有保证。上世纪50年代德国提出首半波法，中国70年代开发出产品，因可靠性差，没有获得大范围推广应用。计算机、微电子技术的发展，为开发暂态电气量选线新技术创造了条件。上世纪90年代起，利用暂态电气量的选线定位方法又引起了人们的重视。已开发出新型暂态法选线装置，实际故障选线效果良好。
29
系统侧接地时分界开关零序电流
Q1 QF
Q2
系统故障时，分界开关
分界开关
零序电流是用户系统电
容（Cb）电流之和，大
F
部分情况下小于2A，最
大不到系统电容电流的
I0Ⅰ
Ⅰ
20%。
3I0f = IC∑ + IL
U0
Ⅱ
I0b
Cb
30
中性点不接地配电网用户侧接地时分界开关零序电流
Q1 QF
故障位置在第3与第4个开关之间
24
最后一个区段故障站显示的波形图
故障区段
故障位置在第5个开关之后
25
实际小电流接地故障定位结果
一次电流值/A
50
• 开关1和2之间波形（蓝线与红线）相似
0
• 开关2与3之间波
形（红线与黑线）
-50
之间不相似
-100
汀溪线 #61FTU 汀溪线 #99FTU 选线装置
消弧线圈的感抗随频率线性增加，而系统对地容抗随频率线性减少，因此，消弧线圈对故障电流的补偿作用与频率的平方成反比。由于故障暂态频率一般远大于工频，消弧线圈对故障暂态电流的补偿作用也可以忽略。
34
稳态法为什么误动？
10%左右的接地故障为间歇性故障，零序电流中暂态分量丰富。暂态分量使得计算出的稳态幅值可能大于实际的电容电流幅值，因此造成
44
结束语
暂态原理检测小电流接地故障，不受消弧线圈的影响，能够可靠检测瞬时性接地故障，在弧光接地、间歇性接地时检测更加可靠。
暂态原理小电流接地故障选线技术已经成熟，具备了大范围推广应用的条件。小电流接地暂态定位、分界的研究已取得突破，试点应用效果良好。小电流接地故障多级暂态方向保护（隔离），能够实现有选择性的切除故障。
在中国数千个变电所投入运行
7
小电流接地故障暂态特征
接地时，故障相电压突然降低引起电容放电，健全相电压突然升高引起电容充电，产生暂态过程。
u0 i0
暂态电流远大于稳态电容电流，可达到几倍到十几倍。暂态电流值不受消弧线圈的影响。
8
小电流接地故障暂态特征
故障线路暂态零模电流幅值最大，并与非故障线路的极性相反。非故障线路暂态零模电流由母线流向线路
暂态零序电流幅值法
按躲过负荷侧最大电容电流暂态峰值，暂态峰值一般大于稳态电容电流幅值的8倍。系统故障时，暂态零序电流峰值不大于整定值。用户侧故障时，暂态零序电流峰值接近系统暂态电容电流的峰值，远大于整定值。
33
谐振接地系统中稳态法为什么拒动？
消弧线圈使接地电流降低在分界开关下游系统出现接地故障时，流过分界开关的零序电流很小，故障量不突出，保护动作的灵敏度与可靠性没有保证。如果用户线路比较长、供电系统规模比较大时，用户系统对地电容电流可能远大于补偿后的接地残流，导致用户系统出现接地故障时，流过分界开关的零序电流甚至小于用户系统对地电容电流，无法根据零序电流的大小判断接地故障的方向，造成拒动。暂态零序电流基本不受消弧线圈影响，因此可以可靠动作。
绝缘预警提供依据。
18
成功率统计
19
小电流接地故障暂态定位技术
小电流接地故障暂态电流分布
故障点上下游非故障区段两侧的暂态零序电流初始极性相同，波形相似。
故障线路
线母向流路线由流电模零态暂游上点障故
故障点下游暂态零模电流由母线流向线路
故障点两侧的暂态零序电流初始极性相反，波形有着明显的差异。
41
保护原理
故障点上游的暂态零序电流方向相同，均流向母线的方向。故障点下游暂态零序电流方向与故障点上游暂态零序电流相反，均流向线路检测分段开关处暂态零序电流的方向，即可判断故障点所在区段。
42
实现方案
线路分段开关处部署接地方向保护（配电终端），接地方向为正时保护起动保护。
动作时限根据开关所处的位置整定，末级配变接地保护的动作时限选为2s，其他开关保护的动作时限均比下游保护最大动作时限大一个时间级差（选为0.5s）。
10%左右的故障存在间歇性接地现象
高阻（电阻在1kΩ以上）故障比例高，5%左右。
既使采用小电阻接地也难以检测高阻故障
3
实际接地故障录波图
零序电压
故故障线路零序电流障
线路稳态接地电非故障线路零序电流流十分微弱
4
实际间歇性接地故障录波图
非故障线路零序电流故障线路零序电流故障相电压
Q2
分界开关
F
分界开关零序电流接近整个系统的电容电流。架空系统电容电流小于 30A。
31
谐振接地配电网用户侧故障时分支线路零序电流
Q1 QF
Q2
分界开关
F
谐振接地系统故障时，流过分界开关的零序电流近似等于补偿后的接地残流，在510A之间。
32
接地故障分界判据
稳态零序电流幅值法
按躲过用户侧最大电容电流整定系统故障时，零序电流等于用户侧电容电流。用户侧故障时，零序电流接近系统电容电流，远大于整定值。
暂态零序电流群体极性比较法
故障线路
比较同母线上出线暂态零序电流的极性，故障线路电流的极性与其他线路相反。
11
小电流接地故障暂态选线方法
根据小电流接地的暂态特征，有三种实用的暂态选线方法。
暂态零序电流方向比较法
非故障线路暂态
零序电压的导数
与零序电流相同。
故障线路
故障线路暂态零序电压的导数与零序电流相反。
如果用户配变没有配置接地保护，将分界开关接地保护作为末级保护对待。
瞬时性接地故障一般会在几个工频周期内自动熄弧，末级动作时限定为 2s 。
具备联络电源时，主干线路保护配置两套时间定值，根据潮流方向自
动启动。
3..5s
FTU
3s
FTU
2.5s
FTU
2s
FTU
2.5s
FTU
2.5s
FTU
43
小电流接地故障多级方向保护动作过程
5s
FTU
3s
4.5s
FTU
3.5s
4s
FTU
4s
4.5s
FTU
3.5s
5s
FTU
3s
2.5s
FTU
2.5s
FTU
2s
FTU
2.5s
FTU
2.5s
FTU
2.5s
FTU
2.5s
FTU
能够不依赖通信和主站配合，实现有选择性的切除接地故障，简单可靠。保护装置（配电终端）同时具备“三遥”和（或）就地馈线自动化功能，避免重复投资。
大家好！
0
暂态原理小电流接地故障检测技术
山东科汇电力自动化股份有限公司 2017-06
内容
小电流接地故障暂态选线技术小电流接地故障暂态定位技术小电流接地故障暂态分界技术小电流接地故障多级暂态方向保护技术
2
小电流接地故障检测困难的原因
接地电流小
谐振接地残流小于10A
消弧线圈补偿电流导致故障线路零序电流出现幅值小于非故障线路，方向相同的情况。间歇性接地，电弧不稳定。
误动。
35
暂态法为什么不误动？
暂态法按躲过用户侧暂态电容电流峰值整定系统侧故障时，流过分界开关的电流不会超过暂态电容电流的峰值，因此不会误动。例子：
用户侧稳态电容电流为2A，其暂态峰值电流一般不会超过16A（按稳态电容电流的8倍考虑），暂态法整定值选为25A，因此避免了误动。
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小电流接地故障暂态分界RTDS测试
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小电流接地故障多级暂态方向保护技术
接地故障多级方向保护的必要性
由变电站接地选线装置或者变电站出口断路器保护直接动作切除接地故障线路，会导致全线停电。变电站接地保护可以有较长的动作延时，为线路上多级开关的小电流接地保护之间通过动作时限的配合实现选择性动作创造了条件。线路接地保护与变电站接地保护配合，在变电站接地保护动作时限内自动切除接地故障，避免造成全线停电。
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暂态原理小电流接地故障检测的发明者、实践者和倡导者！
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