配电网接地故障选线技术
小电流接地故障选线与定位问题
小电流接地故障选线与定位问题小电流接地配电网的单相接地电流比较小，对于采用谐振接地方式的配电网来说，故障线路的电流甚至比非故障线路还要低，再加上相当一部分故障是间歇性的，使得采用常规的基于稳态零序电流的保护方法难以准确地检出故障线路来。
长期以来，由于缺少可靠的故障选线手段，我国供电企业主要依靠人工拉路选择故障线路，使得健全线路也出现不必要的停电。
根据东部某省统计，由单相接地拉路选线造成的短时停电占到所有短时停电次数的40%。
而接地故障得不到及时处理，因间歇性弧光接地产生的过电压可能使健全线路绝缘击穿，引发两相接地短路故障；如果电缆线路发生接地故障，长时间的接地弧光电流也可能烧穿故障点绝缘，使其发展为相间短路故障。
欧洲大陆国家普遍采用小电流接地方式，主要通过在出现永久接地后的消弧线圈二次侧投入一个并联电阻的方法解决故障选线问题，并联电阻产生约20A的阻性接地电流。
大部分国家（如芬兰、意大利等）采用有功功率方向继电器选线，法国电力公司（EDF）开发了一种采用DESIR法的保护装置，其工作原理是通过测量所有馈出线路的零序电流，计算出其中的阻性分量，选择阻性分量最大、相位相反的线路作为故障线路。
近年来，投入并联电阻的方法在我国也获得了应用，不同之处是产生的电流较大（约40A），通过检测零序电流的幅值选出故障线路来。
此外，国内厂家还开发了一种称为小扰动法的选线技术，通过人为改变消弧线圈补偿度，人为增大故障线路零序电流解决选线问题，其思路与投入并联电阻的方法类似。
投入并联电阻的方法放大了接地电流，而且需要安装电阻投切设备，存在成本高、有安全隐患的缺点。
进入21世纪，随着微机保护技术的发展，利用故障产生的暂态信号的选线技术取得了突破。
我国在暂态选线技术的研究上已居世界前列，目前已有数千套暂态选线装置在现场应用。
德国也开发出一种采用库伦—电压法的暂态选线装置，通过比较电流的积分（电荷量）与暂态电压的变化选择故障线路，在德国、爱尔兰等国家获得了成功的应用。
10kV配电网单相接地故障及处理措施
10kV配电网单相接地故障及处理措施摘要：配电网络作为直接面向电力用户的关键供电环节，其安全与稳定的运行直接关系到供电网络的供电质量。
但是在实际的运行过程中，配电网络往往会受到各种故障的影响，尤其是单相接地故障严重威胁着配电网络的安全与平稳运行。
因此准确且快速的对配电网单相接地故障进行定位与处理，具有相当重要的意义。
本文首先介绍了10kV配电网单相接地故障选线方法，然后详细论述了10kV配电网单相接地故障定位方法。
并以此为依据总结出了一套切实可行的单相接地故障定位与处理方法。
关键词：电网故障；10kV配电网；单相接地故障；故障处理随着我国社会经济的发展水平的不断提高，人们对于供电的质量与稳定性提出了更高的要求。
而配电网络作为直接面向电力用户的关键供电环节，其安全与稳定的运行直接关系到供电网络的供电质量。
但是在实际的运行过程中，配电网络往往会受到各种故障的影响，尤其是单相接地故障严重威胁着配电网络的安全与平稳运行。
另外由于10kV配电网络所处的环境十分复杂，存在相当多的配电线路分支，一旦发生单相接地故障，一般很难确认故障的线路。
此外发生故障的位置电流相对较小，难以获得较强的故障信号，这也为单相接地故障的定位与处理带来很大的困难。
一、10kV配电网单相接地故障选线方法根据判断信号模式的不同，10kV配电网单相接地故障选线方法可以分为主动信号法和被动信号法两种。
其中主动信号法是将某种频率的信号注入配电网内，并针对该信号进行检测，从而完成单相接地故障的选线工作。
主动信号法注入的信号可以分为可变频率信号和单一频率信号。
而被动信号法具体可以分为故障稳态信息法、故障暂态信号法和综合信号法。
基于故障稳态信息进行选线，首先就可以针对出线的线路，逐一进行断电，进而检测中性点的零序电压。
然后与正常情况进行对比，从而完成选线。
这种方法的选线准确率较高，但是选线的速度较慢，且工作量大，同时会对供电的稳定性产生影响。
然后还可以根据消弧线圈的失谐度，对正常状态下出线线路中零序回路的零序导纳进行计算，以此作为参考值。
小电流接地配电网故障选线新方法
电力电子• Power Electronics236 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】Duffing 混沌振子 故障选线 距离1 引言故障选线的研究重点在小电流接地配电网发生单相接地故障时故障线路的识别判断，此时故障电流微弱，经消弧线圈接地方式下更是如此。
故障选线方法主要利用小波变换、S 变换、Prony 算法、Hough 变换等信号处理工具提取信号，然后，采用人工神经网络、支持向量机等建立选线判据。
其中，文献[1]中利用的小波变换具有良好的时域、频域局部化特性，能提取暂态信号在不同尺度的特征，但小波变换易受噪声影响，此外，不同的小波基函数将导致不同的暂态特征提取结果。
文献[2]中选取故障后1/4周期各馈线零序电流的短窗数据，利用S 变换确定出零序电流的主导特征频率，并比较此主导特征频率上各馈线零序电流的S 变换能量，以此来实现故障选线。
文献[3]利用Prony 分段拟合故障T/4周期内的暂态零序电流信号，不仅有效避开电流互感器磁密饱和对采集信号的影响，而且在一定程度上提高了Prony 整体拟合精度。
文献[4]中Hough 变换在参数空间不超过2维的情况下，有优异的表现，但若参数空间增大，其计算量急剧上升，同时耗费巨大的存储空间，耗时也随之猛增。
文献[5]采用粗糙集与人工神经网络相结合的粗糙集合神经网络实现了输电线路10种故障类型的分类识别。
文献[6]中的支持向量机在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中具有优势，但识别能力易受自身参数的影响。
2 改进振子原理本文结合暂态零序电流特点，建立了一个新的振子系统—改进振子系统。
具体如式（1）小电流接地配电网故障选线新方法文/陈瑞霞所示：（1）其中：A i (i=1,2,3,4)取为1，ω0为50，k 1取1，k 2取1.1，δ取-1，φj 取0，γ为内置幅值因子，β为检测因子。
学习笔记-中压配电网单相接地故障-选线及定位技术
中压配电网单相接地故障——选线及定位技术杨以涵齐郑编著（中国电力出版社2014.07）第一章中压配电网中性点接地方式在这一章中主要介绍了配电网的中性点接地的方式，以及各种接地方式对电网的影响。
中性点接地方式中性点接地方式主要有以下几种：中性点直接接地方式，即将中性点直接接入大地中性点不接地方式，即中性点对地绝缘中性点经消弧线圈接地方式，即在中性点和大地之间接入一个电感线圈。
中性点经电阻接地方式，即在中性点和大地之间接入一个电阻。
分为中性点经高阻抗接地，中性点经小电阻接地和中性点经中阻抗接地三种方式。
中性点经消弧线圈接地方式，与不接地方式相比，需要更多的投资，但是能够保障系统的安全性，提高供电可靠性。
抑制单相接地故障的短路电流，利于电弧的熄灭，避免系统的过电压。
但是面临新的问题，1、单相接地故障选线困难，抑制了故障线路的零序电流；2、造成中性点的位移电压过高，随着经济的发展，在馈电的线路中电缆所占的比重越来越大，中性点经消弧线圈接地方式的弊端逐渐暴露，1）只能补偿电容的基频无功分量，谐波分量无法补偿；2）配电网的电容电流大，导致消弧线圈的价格高；3）以电缆为主的配电网单相故障多为永久性故障（外力破坏的故障），消弧线圈的优势不明显；4）当接地点为电缆内部的时候，接地电弧为封闭性电弧，消弧线圈就不具备优势了。
中性点经电阻接地，为了限制配电网的过电压的幅值，解决消弧线圈容量无法满足电容电流的需求的问题，可以采用中性点经电阻接地方式。
优点是当电容电流在一定范围波动的时，能有效地限制间歇性电弧接地过电压和铁磁谐振过电压，同时不必像消弧线圈那样严格匹配电容电流。
适用的情况是采用绝缘水平低的设备，对电压要求比较严的配电网或存在大量电缆的配电网。
根据我国具体情况，主要采用经小电阻接地方式。
中性点接地方式的影响中性点接地方式的影响的内容主要有：安全隐患，由接地故障引起的电弧会对环境造成危害，引发火灾。
单相接地故障会对接地点附近产生较大的跨步电压和接触电压，对人畜造成危害。
试述配电网电缆故障的测定和故障选线
试述配电网电缆故障的测定和故障选线配电网电缆故障的测定和故障选线是配电网运行和维护中非常重要的一环。
电缆故障会导致供电中断，影响用户的用电需求，所以及时准确地测定和选择故障线路对于保障电网的稳定运行至关重要。
本文将从电缆故障的常见形式、测定方法以及故障选线方面进行详细介绍。
一、电缆故障的常见形式电缆故障主要有线路断、短路和接地故障三种形式。
线路断是指电缆中的导线或绝缘体在长期工作后发生开路故障；短路是指两根或多根导线之间（包括导线与接地之间）发生相互接触，使电流绕过负载回路而形成的一种故障；接地故障是指某一相或几相导线接地引起的故障。
这三种故障形式的产生都会导致电网的供电中断，所以及时准确地测定和选择故障线路就显得尤为重要。
二、电缆故障的测定方法1. 直接检测法直接检测法是利用测试仪器，对故障线路进行逐点的测量，在故障点处电缆悬空或引出，将测试仪器分别接在故障点的两端，通过测量电阻的大小或电流的大小，来判断故障的位置和形式。
这种方法的优点是测定的精度高，对故障点的位置和形式有更直观的了解，但也存在着对设备的依赖性和一定的复杂性。
2. 反距离测量法反距离测量法是通过在电缆线路上设置感应器，将感应器信号传输到测量仪器上，通过对信号的分析，来判断故障点的位置和形式。
这种方法适用于故障线路较长、测量范围较广的情况，具有测定速度快、测量范围广的优点。
但是对于一些特殊情况，如电缆线路受到干扰、外界环境复杂等，测定结果可能会受到一定程度的影响。
3. 电缆故障预测系统电缆故障预测系统是利用现代科技手段，通过对电缆线路的参数、工作状态等进行监测和分析，利用数据模型和算法，对电缆故障进行预测和定位。
这种方法不仅可以实现对电缆故障的及时测定，还可以在一定程度上提前预警，从而提供更大范围的保障。
三、故障选线的方法1. 人工选线人工选线是根据故障的位置和形式，通过人工逐点检查、比对，确定故障点的具体位置，并进行选线。
这种方法的优点是简单易行，适用范围较广。
中性点经高阻接地10kV配电网的故障选线
０ 引 言
中性点经高 阻接地方式在 １ ｋ ０ Ｖ配电网中广泛使用 。中性点 经 高阻接地方式 的小 电流接地 系统在发生单相接地时 ， 接地 电流 往 往限制在 ＩＡ以下 ， Ｏ 电阻阻值的选择要考虑抑制弧光接地过电 压、 断线谐振过 电压 、 电磁式 电压互 感器 饱 和过 电压等 因 素 。 高阻接地方式常用于以下场 合 ： 规模较小 ， 统电容 电流小 于 如 系 １Ａ的农村 、 ０ 城镇 、 市配 电网 ； 城 对人身 安全要 求较 高 ， 如存在 煤 矿 、 田等易发生爆炸 负荷 的工 业供 电网 ， 油 宜采 用较高 的 中性 点
［ 中图分类号 ］Ｔ ７ １ ［ Ｍ １ 文献标 志码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１０ ０ ０—３８ （０ １ ０ ０ ５ ０ ８６ ２ １ ）４— ００— ４
Ｆ ｕｔ ｉｅ Ｓｅｅ ｔ ｎ ｏ ０ Ｖ ｏ ｒＮｅｗｏ ｋ Ｎｅ ｔａ ａ ｌ Ｌｎ ｌｃｉ ｆ１ ｋ Ｐ ｗｅ ｔ ｒ ｕｒ Ｉ ｙ ｏ Ｐ ｉｔＧｒ ｕ ｄｎ ｈｏ ｇ ｇ － ｓｓａ ｃ ｏｎ ｏ ｎ ｉｇ ｔ ｒ ｕ ｈ Ｈｉｈ Ｒｅ ｉｔ ｎ ｅ
摘 要 ：分析了中性点经高阻电网发 生单相接地时的故 障特性 。基于 电力 系统 发生故障后产 生的信号具有奇 异性、 化较快 的特 点 ， 变
而利用小波分析此类信号有较大优势 ， 出了一种新判据 ： 提 先求所有出线零序 电流幅频特性 的最 大值 ， 选取 幅值 特性 最大值 出 线作为准故 障线路 ， 再利用小波包对各 线路零序 电流进行五层分解 ， 比某 节点 内的相位 ， 对 可较 准确地选 出故障线路 ， 当母线 故障时 ， 算法不会发 生误判 。针对现场中出现 的三类接地故障进行仿真 ， 真结果验证 ， 仿 方案能够准确地选 出故 障线路 。 关键词 ：高阻 小波包 特征频带 首半 波 幅频特性 选线判据
配电网单相接地故障选线典型方法实验研究
配电网单相接地故障选线典型方法实验研究姜博;董新洲;施慎行【摘要】为验证小电流接地配电系统中各种单相接地故障选线方法的性能,利用暂态行波保护测试仪、宽频功率放大器和自行开发的小电流接地选线装置搭建了测试平台,模拟了不同故障条件和线路结构下的故障,对几种典型的选线方法进行了测试实验,并给出了不同选线方法的有效域.结果表明,所搭建的测试平台能够有效进行选线方法实验;行波选线法优势明显,但在分支线路故障或较小故障初相角条件下可靠性降低;暂态信号选线法在较大过渡电阻或较小故障初相角条件下可靠性降低.行波选线法和暂态信号选线法结合可提高选线可靠性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2015(035)011【总页数】8页(P67-74)【关键词】故障选线;配电;中性点非有效接地;单相接地故障;行波;暂态;实验【作者】姜博;董新洲;施慎行【作者单位】清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084;清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084;清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TM770 引言中性点非有效接地系统的单相接地故障选线问题尚未彻底解决，目前已有多种方法被提出，按照所使用的信号频带不同，分为行波法、暂态法和工频法。
其中，行波选线法[1-2]以其不受中性点接地方式、故障距离、网络结构等因素影响的特点，具有良好的选线效果。
单相接地故障所产生的暂态量远大于稳态量[3-6]，暂态选线法如暂态电流比幅比相法[7]、暂态能量法[8]、暂态无功功率法[9]、首半波法[10]等方法，亦被广泛提出。
但暂态法属于基于模型的方法，与网络结构参数、故障过渡电阻等因素有很大关系，因此仍有很大的改进余地。
工频法[11]所使用的工频信号幅值通常很小，选线效果受到很大影响，已不再被广泛使用。
目前所报道的大多数选线方法，在一般性强故障下均具有较为良好的仿真结果。
试述配电网电缆故障的测定和故障选线
试述配电网电缆故障的测定和故障选线
配电网电缆故障的测定和故障选线是指在配电网运行过程中，当电缆发生故障时，需要对故障进行测定和选线，以保证电力系统的正常运行。
电缆故障的测定主要包括故障类型的确定、故障位置的测定和故障原因的分析；故障选线则是根据故障位置和其他相关因素，选择合适的线路进行故障隔离和恢复。
对于电缆故障的测定，首先需要确定故障的类型。
常见的故障类型包括短路故障、接地故障和开路故障。
短路故障是指电缆的两个相互之间或与地之间发生短路；接地故障是指电缆的一个或多个相与地之间发生接地；开路故障是指电缆中的导线之间断开或与地失去导通。
确定故障类型有助于后续的故障位置测定和故障原因分析。
故障位置的测定是指确定电缆故障具体发生在哪个位置。
为了测定故障位置，一种常用的方法是利用反射式测距仪进行时域反射法测量。
使用这种方法，可以通过发射一定宽度和高度的脉冲信号，将信号发送到电缆中，当信号遇到故障点后产生反射信号返回，通过测定反射信号的时延和信号强度，可以确定故障位置的大致方向和距离。
故障原因的分析是对故障发生的原因进行深入分析，从而避免类似故障再次发生。
故障原因的分析可能涉及到电缆的设计、施工、维护和运行等方面，并可能需要借助专业的故障分析软件和仪器设备进行辅助分析。
配电网单相接地故障选线方法
配电网单相接地故障选线方法摘要: 配电网发生单相接地故障时，由于接地电流很小，加之故障情况复杂，因此其选线方法需要加以重视。
基于此，本文以10kV架空线－电缆混合线路为例，建立锁相环的小信号模型，利用锁相环将波形中的五次谐波进行锁定，通过Simulink仿真试验表明，该方法具有可行性。
关键词：配电网；单相接地故障；五次谐波；锁相环引言配电网是连接电网与用户的重要部分，其运行的稳定性与安全性与人们的生活有着密切的联系，对促进社会的发展与经济的发展有着重要作用。
在我国，配电网一般采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的工作方式，故障也有很多类型，其中单相接地故障占电网中所有事故的90%以上。
当系统发生单相接地故障时，接地电流很小、馈线树木较多，加之故障特征有时不明显，给故障检测带来了较大的困难，因此必须要重视单相接地故障选线方法。
为了提高供电可靠性和确保电网安全稳定运行，研究高效、准确、可靠的单相接地故障选线方法尤为重要。
基于此，本文就配电网单相接地故障选线方法进行研究。
1.五次谐波选线原理当电网中发生不对称故障时，会产生各次谐波。
其中奇数次谐波含量较大，谐波含量会随谐波频率的增大而减小，由于三次谐波会在变压器角形连接中构成环流，因此不会流入电力系统，从而五次谐波在系统中的含量最大[1]。
在中性点经消弧线圈接地时，消弧线圈对五次谐波的补偿作用较弱，所以当该系统发生单相故障时常采用检测五次谐波的方法。
假设第j条线路发生故障，故障相为A相，则各条线路中的电流为:非故障线路i:通过以上公式可知，当线路发生单相接地故障时，故障线路的五次谐波分量要大于非故障线路，且故障线路的五次谐波的幅值要大于其他非故障线路五次谐波幅值之和。
此外，在故障线路中，零序电流要滞后于其零序电压90°。
而非故障线路的零序电流超前于零序电压90°，因此，也可以通过比较两者的相位来选线。
2.锁相环的工作原理2.1经典锁相环工作原理经典锁相环的结构如图1所示。
配电网单相接地故障处理技术
外加信号法-3（强注入法）
注入变频信号法：
根据故障后位移电压大小不同，而选择向消弧线圈电压互 感器副边注入谐振频率恒流信号或是向故障相电压互感器 副边注入频率为70Hz恒流信号，然后监视各出线上注入信 号产生的零序电流功角、阻尼率的变化，比较各出线阻尼 率的大小得出选线判据。
这种方法在出线较短、零序电流较小时，相位判断 困难，另外受过渡电阻和不平衡电流的影响较大， 也不适用于消弧线圈接地的系统运行方式。
。
基于故障稳态信号的方法-3
谐波分量法：
故障电流中存在着谐波信号，以5次谐波分量为主。 由于消弧线圈是按照基波整定的，对5次谐波的补 偿作用可以忽略不计。
判据：故障线路的5次谐波零序电流比非故障线路 大并且方向相反。
配电网单相接地区域定位判据
有特征
测点 （入点）
有特征 测点
（出点）
测点 有特征 （出点）
配电网单相接地区域定位判据
有特征
测点 （入点）
无特征 测点
（出点）
测点 无特征 （出点）
配电网单相接地区域定位判据
特征：
参数辨识法：辨识出电容为负 相电流突变法：至少一相电流突变量与其他两项差异明显 首半波法：单相接地电流首半波极性相反 负序电流法：负序电流较大 零序导纳法：测量导纳为负 零序电流有功分量法：零序电流有功分量较大 谐波分量法：5次谐波较大且极性相反 工频零序电流比相法： 工频零序电流方向相反 工频零序电流比幅法： 工频零序电流幅值较大 中电阻并入法：工频零序电流幅值较大 残流增量法：工频零序电流幅值较大 “S注入法”： 特殊频率的奇异信号幅值较大
为了提高灵敏度，采用瞬时在消弧线圈上并联接地 电阻的作法加大故障电流有功分量，但会使接地电 流增大，加大对故障点绝缘的破坏。
配电网小电流单相接地故障选线方法应用比较
科技信息0.引言在配电网中，发生单相接地故障的概率占到总故障的80%左右，如何准确并快速检测隔离故障线路，成为配网自动化研究的一个重要课题。
我国配电网中普遍采用中性点非有效接地系统，具体分为：中性点不接地系统（NUS ）、中性点经消弧线圈接地系统（NES ）、中性点经高阻接地系统（NRS ）。
小电流接地系统发生单相接地故障时，故障电流稳态分量幅值较小，信号的检测和故障选线难度变大。
尤其是对于中性点经消弧线圈接地系统[1]。
目前，已提出的接地故障选线方法大体可以分为两大类：1）利用单相接地故障后与故障电流相关的特性来进行选线；2）通过人为产生注入信号，并借助此信号来进行选线。
其中，利用故障信号的方法又可分为故障信号稳态分量法和暂态分量法两类。
1.小电流接地系统故障信号特征分析1.1故障稳态特征信号分析小电流接地系统中的中性点不接地系统（NUS ）单相接地时（这里假设线路1的A 相发生故障），当线路1中A 相接地时，全系统的电容电流分布如图1所示。
在非故障线路2中，线路始端的零序电流为：3I ∙02=I ∙B 2+I ∙C 2。
在非故障线路3中，线路始端的零序电流为：3I ∙03=I ∙B 3+I ∙C 3。
当线路1的A 相发生接地故障时，系统稳态的电容电流分布和零序等效网络分别如图1和图2所示。
图1单相接地时电容电流分布图图2单相接地时的零序等效网络图由图1和图2可以看出，小电流单相接地故障的稳态电气量具有以下特征：（1）流过故障点的电流数值是正常运行状态下三相对地电容电流之和；（2）非故障线路中流过的零序电流为线路本身的对地电容电流，由母线流向线路，零序无功功率实际方向由母线流向线路；（3）故障相中故障线路流过的零序电流为电网所有非故障线路对地电容电流的总和，由线路流向母线，幅值一般远大于非故障线路。
零序无功功率实际方向由线路流向母线。
中性点经消弧线圈接地系统（NES ）单相接地，经消弧线圈向接地点注入一个感性电流来抵消接地点的容性电流。
中低压配电网单相接地故障选线方法研究
关键词 ： 电网 故障选线 模糊数 学 综合 决策 配 中 图分 类号 ： Ｍ６ Ｔ ４ 文献 标识 码 ： Ａ
文章编号 ： ６ ４ ０ ８ （ ０ Ｏ ０ （ ） ０ ７ — ２ １ ７ — ９ ｘ２ １）４ｂ一 ０ １ ０
可 中的 等 效 电 路 计 算 近 效 值 ， 增 加 检 测 的 灵敏 度 和 可靠 性 。 来 我 国６～３ ｋ ５ Ｖ中低 压 电 网 普 遍 采 用 小 抗 的 影 响 ， 以 用 图 １ 相 位比较的方法是选取 某一条线路ｍ 电流 接 地 方 式 ， 要 包 括 ； 主 中性 点不 接 地 系 似 暂态过程 。 统、 中性 点 经 消 弧 线 圈 接 地 系 统 以 及 中 性 如 果 接 地 电 阻 较 大 ， 模 电容 充 电速 作 为 参 考 线 路 ， 他 所 有 线路 依 次 和 参 考 零 其 点 经 高 阻 接 地 系统 。 电 流 接 地 系 统 在 发 度 比 较 慢 ， 时 就 需 要 考 虑 消 弧 线 圈的 影 线 路 作 暂 态 零 序 电 流 采 样 值 的 内 积 运 算 小 这
Ｓｃｉ ｎｃｅ ｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎ Ｏｇｙ ｎｎ Ｏ｝ Ｉ ｏｖａｔ术
中低 压配 电网单相 接地故障选线方法研 究
刘 浩 字 （ 湖南省 电力公 司益 阳电业局 湖 南益 阳 ４ ０ ０ ３ ０ ） １
摘 要： 目前 ， 在我 国６ ｋ ～３ Ｖ中低压 配 电网中广泛 采 用的接 地方 式 为小电流接地 系统 。 电网极 易发生单 相接 地故 障， 电流接 地 电 ５ 配 小 网在发 生接地 故 障时 ， 故障 电流很 小 ， 短时 间内不影 响电 同的正 常运行 ， 但是 由于其 带来的不安 全隐患 ， 必须尽 可能快 的确定故 障线路 。 本文对现 有的故 障选 线方法做 了介 绍， 讨论 了现 有选线方 法的理论依 据 与适 用范 围， 在此 基础上 ， 出了基 于模 糊决策理论 的综合 判断 提
用于配电网单相接地故障选线的注入信号检测技术
用于配电网单相接地故障选线的注入信号检测技术王希【摘要】注入信号法已广泛应用于配电系统单相接地故障选线.注入信号的幅值与工频信号相比十分微弱,能否可靠、准确检测出注入信号就成为选出接地线路的关键.在分析注入信号幅值和频率对检测影响的基础上,设计一种模拟滤波与数字滤波相结合的注入信号检测方案.模拟滤波采用双T滤波器,主要完成工频陷波和对注入信号的选频放大;数字滤波采用差分滤波器和带通滤波器,对直流分量、基波和各次谐波进一步衰减,并准确提取注入信号.采用PSPICE和MAT-LAB分别对模拟滤波电路和数字滤波器性能进行仿真分析,结果表明所设计的滤波系统能够准确、可靠地对注入信号进行检测.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2015(042)008【总页数】5页(P13-17)【关键词】配电网;单相接地;注入信号检测;模拟滤波;数字滤波【作者】王希【作者单位】华北电力大学,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM773;TM727利用外加注入信号对配电网单相接地故障进行选线的方法具有不受系统结构和消弧线圈补偿的影响，选线准确率较高，且能够实现故障定位功能，已广泛应用于我国配电网中。
但是注入信号与工频信号相比幅值很小，加之现场电磁环境复杂，各种杂波干扰、耦合电容的存在都会对注入信号带来影响，使得准确、可靠检测注入信号变得较为困难，严重时甚至会导致小电流接地选线定位保护装置出现误选或漏选［1-3］。
信号注入单相接地故障选线会受过渡电阻的影响，过渡电阻使得流过故障线路的注入电流信号产生分流［4］，为了确保选线准确率，必须能够对注入信号进行灵敏、可靠、准确的检测。
传统的注入信号检测装置主要依靠模拟滤波器对注入信号进行检测，为了达到较好的信号检测效果，需要采用多级滤波，且滤波器的带宽较窄，存在探测器体积大、功耗高、易发生自激振荡、检测精度不高等问题。
设计一种滤波系统，包括模拟滤波与数字滤波，二者共同作用对注入信号进行精确检测。
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配电网接地故障选线技术研究
【摘要】文章首先介绍了配电网系统故障特点，详细分析配电网故障选线技术，提出配电网故障选线系统，进一步缩小接地故障的查找范围，提高配电网运行的可靠性。
【关键词】配电网；故障选线；消弧线圈；可靠性
1.配电网系统故障特点
配电网的中性点采用消弧线圈接地方式，系统发生接地故障时，由于消弧线圈的补偿作用，故障线路的电气量变化并不明显，使故障线路查找变得困难。
系统发生接地故障，消弧线圈的补偿过程如图1所示，其中l为消弧线圈，c为系统电容，r为故障点的接地电阻，il、ic、if分别为消弧线圈补偿电流、系统的电容电流、故障点的残流。
图1消弧接地系统接地故障原理图
从图1可以得出：线路发生接地故障，系统线路对地的电容电流ic流过故障点，由于消弧线圈的补偿电流il与电容电流ic是数值相等方向相反，因此故障点的故障电流if几乎为0，大大减小了故障点的电流，当系统发生了瞬时性接地故障，由于消弧线圈的补偿作用，接地故障自行消失，保证系统运行的可靠性；当系统发生弧光接地故障时，由于消弧线圈的补偿作用，弧光接地故障消失，防止非故障相电压继续升高，避免弧光接地过电压产生，保障了系统运行的稳定性；当系统发生永久性接地故障时，由于消弧线圈的
补偿作用，接地点故障电流较小，系统可带电运行2h，大大减少停电次数，提高整个电网的运行可靠性，但故障线路的故障电流较小，使故障线路判定变得困难。
2.配电网故障选线技术
配电网系统中，线路分支较多，运行方式复杂，线路的管理维护工作量很大。
当系统发生故障时，故障查找非常困难，而故障选线技术和选线产品的研发，大大缓解了这一问题。
2.1故障选线方法
行波法。
该方法利用根据行波理论（线路发生故障时，会产生向线路两端传播的行波信号），利用在线路测量端捕捉到的暂态行波信号可以实现故障定位。
该方法有一定的优点，可以把故障点确定在较小范围内，方便用户快速准确查找故障点，适合于网络分支较少线路。
而配电网出线分支较多，线路分支处和负荷处均为波阻抗不连续点，行波在波阻抗不连续点的折射和反射造成线路一端测得的行波波形将特别复杂，很难正确识别出故障点的反射波，故障定位困难。
信号注入法。
该方法需要借助外部信号设备，提供故障检测信号，当系统发生接地故障时，安装在变电站的信号源主动向母线注入一个特殊的信号，这样这个特殊信号在接地点和信号源构成的回路上流过，即只在故障线路上流过，选线装置通过检测到这个特殊信号在众多线路中找出故障线路。
该方法可以提高消弧线圈系统接
地故障选线的准确性，但注入信号的注入时间和注入量如果不能很好地限制，会影响电网系统运行的稳定性。
小扰动选线方法。
小扰动选线方法利用现代电力电子技术，采用快速可控式消弧线圈（通过可控硅控制消弧线圈的电感变化）与小扰动选线装置配合实现。
小扰动选线原理是依据残流的变化量进行选线，该选线方法不需要获得较大的信号而将残流增多，减小选线过程对电网的影响。
该选线方法操作时间短，在短时间内可以连续进行多次选线，扰动机制灵活可变，保证了选线功能的灵活性和快速性。
但该选线方法只能在连续可调的相控消弧线圈的接地系统中应用，对于其它消弧线圈则不能使用，另外，该方法的选线准确性与扰动信号的扰动时间和扰动幅度直接相关，在实际使用过程中，由于其它因素影响，扰动信号很难配合得当，影响故障选线的准确性。
首半波法。
该方法采样接地瞬间的电容电流首半波与接地瞬间的电压首半波，比较其相位。
当采样接地瞬间电容电流突变且大于一定数值，并且与接地瞬间电压首半波同相，同时导线对地电压降低，则判断线路发生接地。
首半波法的前提条件是故障需发生在相电压接近最大值瞬间，但如果在接地故障发生在电压的零点附近时，其值较小，导致首半波检测存在检测死区，从选线原理上，该方法存在一定缺陷。
2.2并联中电阻选线方法
图2配电网接地系统示意图
根据以上分析可知，在消弧线圈接地系统中，接地故障时故障电流较小，常用的故障选线方法在实际应用中均存在着一定的局限性。
下面介绍并联中电阻选线方法，该方法是信号注入法的一种，它借助投切并联中电阻装置，当系统发生接地故障时，通过投切并联中电阻方法，向系统注入工频信号，该信号仅在故障线路中流通，对该信号进行检测从而选出故障线路。
带并联中电阻的消弧线圈接地系统如图2所示，t为带中性点的变压器，l为消弧线圈，r为并联中电阻，k为真空接触器，m为母线，c1、c2…c6为各出线的对地电容，d为接地故障点。
系统正常运行时，真空接触器k断开，并联中电阻不投入运行，当系统发生接地故障时，并联中电阻短时间内投入系统，增大故障线路的故障电流，0.5s后从系统中切出并联中电阻，根据并联中电阻投切前后故障线路与正常线路零序电流的变化不同，判定出故障线路。
故障选线具体步骤：当系统单相接地，系统地中性点电压升高，超过设定值2kv，启动并联中电阻装置；控制开关k闭合；并联中电阻在中性点电压的作用下，通过中性点向系统注入工频电流；工频电流流过故障线路，使故障线路的零序电流发生波动；0.5s后开关k断开，切除并联电阻；选线装置通过计算各线路并联中电阻投切前后的零序电流变化不同，找出故障线路。
3.配电网故障选线系统
目前，并联中电阻选线方法得到了较好地发展和应用，国内很多以消弧线圈接地方式配电网系统中都采用此选线原理，选线效果得到了广泛认可。
但故障选线仅仅对变电站出线进行故障选线，而配电网线路分支较多，当线路发生接地故障时，检修人员需要从变电站站出线开始，沿着故障线路，找到下一级分支点，然后通过人工试拉的方式确定具体的故障线路区段。
该故障查找方法，人力投入较大，故障排查时间较长，给系统的安全运行带来隐患。
如果能够对变电站和开闭所（配电线路分支点）同时进行故障选线，借助并联中电阻选线方法，形成配电网故障选线系统，将缩小故障区域，减小故障排除时间，提高电网系统运行的可靠性。
并联中电阻选线装置安装在变电站，和消弧线圈控制器配合对变电站的出线进行故障选线，当系统发生接地故障时，并联中电阻的注入信号沿着故障线路流向故障点，该注入信号不但为变电站故障选线提供选线信号特征值，而且为配电网开闭所出线提供选线信号特征值。
监测终端安装在配电网线路的开闭所，通过零序ct获取各出线的零序电流，实现开闭所线路故障检测，当系统发生接地故障时，监测终端实现故障选线，并进行就地报警，同时将故障监测信号通过通信网络上传到监控平台。
配电网故障监控平台负责搜集变电站和各开闭所的故障选线信息和故障数据，并对故障数据进行综合处理和分类，进而确定故障
区段，并通过报警告知检修人员及时排除故障。
该配电网故障选线系统有以下优点：
（1）瞬间投切并联中电阻的方法，短时间内增大了故障线路的零序电流，保证电网系统运行稳定的前提下提高了故障选线的准确性。
（2）发生接地故障时，变电站、开闭所、配电站各监测节点的电气信息都上传到故障定位监控平台，故障定位监控平台软件对收集来的信息进行分析、处理、分类，筛选有效的故障信息，然后进行综合分析，避免了错误信息、干扰信息、信息丢失等因素造成的故障判定不准确的情况，进一步提高了故障判定的准确性。
（3）该系统不仅可以实现变电站选线，同时实现开闭所选线，进一步缩小故障查找范围。
4.结语
针对消弧线圈接地系统故障选线不准确问题，阐述了消弧线圈接地系统接地故障时系统运行情况，以此为基础分析现有主要故障选线方法的优缺点，特别对并联中电阻故障选线方法原理进行详细说明，并在此基础上提出配电网故障选线系统，进一步缩小接地故障的查找范围，提高配电网运行的可靠性和稳定性，在实际的实施应用中取得了较好的效果。
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