小电流单相接地故障选线技术探究

小电流单相接地故障选线技术探究

崔建荣

（黑龙江省大庆油田有限责任公司第三采油厂第五油矿黑龙江大庆163000）

摘要：关于小电流单相接地故障的选线技术方法很多，有很多也已经投入运行，但由于小电流接地故障情况复杂且信号微弱，如果信号包含的故障特征不明显，任何选线方法都有失效的可能。无论是哪一种故障选线技术，都应该拥有自身明显的特点以及适合的使用范围，在具体的工程之中，还应该与配电网的结构和现场的实际条件相互的结合起来，才可以针对性地制定出故障选线方案，从而满足配电网故障定位的要求，确保配电网持续稳定地运行。

关键词：配电网小电流接地选线单相接地故障

引言

现阶段，小电流接地系统在我国中压电网中有着较为广泛的应用，然而在各种复杂影响因素的干扰下，单相接地故障选线问题的出现依旧层出不穷且屡禁不止，对设备、线路以及电网的使用安全性、可靠性以及稳定性造成了极大的威胁。

一、小电流单相接地故障原理分析

35kV及以下配电网路大多采用小电流接地系统，即经消弧线圈接地而不是中性点接地的接地系统。这种系统中性点对地绝缘，单相接地，无法形成单相短路回路，而三相设备处于正常工作状态，系统照常运行。但是这种单相接地会造成非故障相的相电压产生变化：升高到线电压，而这种状况之下长期运行会使非故障相绝缘极穿，进而可能造成相间短路事故。因此相关操作规程规定：小电流接地系统发生单相接地时，其运行2h之后不得继续运行，并要加强监视。所以准确的判断接地故障并及时处理是运行人员必须掌握的技能。

1、中性点不接地电网

中性点不接地方式，不需要在中性点接任何装置，实现比较简单。其缺点是:在单相接地的暂态过程中会产生较大的过电流;发生间歇电弧接地时会产生高幅值过电压。

2、中性点经电阻接地的电网

中性点经电阻接地方式基本上消除了间歇电弧过电压，接地时电容的充电的暂态过电流受到抑制，能够预防谐振过电压的产生，也使选线较易实现。

3、中性点经消弧线圈接地的电网

接地故障相与消弧线圈构成了另一个回路，增加了一个感性电流，它和装设消弧线圈前的容性电流的方向刚好相反，相互补偿，减少了接地故障点的故障电流，使电弧易于自行熄灭。

二、小电流单相接地系统故障常见选线方法

1、基于稳态分量的选线方法

零序电流比幅法可以将故障原件零序电流和非故障原件电容电流总和进行有效的对比，当前者数值较大时，可以对零序电流幅值高低展开对比分析，进而探索出故障线路所在。但是这种选线方法取得的效果要受很多复杂因素的影响，如不平衡的CT、系统运行方式以及线路长短等，所以该选线方法对于经消弧线圈接地系统而言，其广泛应用受到了很大的限制。

零序电流相对相位法可以根据非故障以及故障线路零序电流流动方向特点为依据，对故障线路进行有效地分析。然而需要重视的是，这种选线方法在判断故障线路位置时，极易在同互感器距离较大、线路长度不够以及零序电压不高的影响下产生偏差。同时，系统运行方式、过渡电阻以及电流的不平衡也会在一定程度上对故障线路的判断产生干扰，所以在中性点经消弧线圈接地系统中，这种选线方法的效用很难实现最大化的发挥。

群体比幅比相法可以首先系统地分析故障线路零序电流幅值，进而根据科学合理的判断剔除幅值不高的电流，最后可以此为基础比较相位，故障线路即方向同其他线路存在差异的线路。然而在干扰以及噪声的消极作用下，零序电流的相角以及幅值可能与判断依据有很大的矛盾，判断错误和判断缺漏的出现往往难以避免，影响因素还包括过渡电阻及CT不平衡等，并且在相位的判断过程中，死区和盲点的存在也在一定程度上对故障线路的查找造成影响。

2、暂态信号选线法

运用暂态信号进行选线的有关方法在近几年发展的非常迅速，并提出了很多相关的方法。例如根据零序电流方面的集中式进行比较选线的方法以及根据相电流分散式进行比较选线方法；凭借首容性频带相关的内配电网之中的单相接地故障所具有的基本特征，提出有关暂态零序具体的电流幅值以及相位比较等选线方法。

这些方法都能够在待定系统之中出现故障时选取准确的故障线路，不过在中性点有关经消弧线圈方面的接地系统出现弱故障时，其首容性频带之中不包含电流值比较大的相关低频分量。在测量方面具有较大的误差。对于首容性频带的具体上限截止频率受系统参数影响，需要按照系统参数进行整定。

3、综合法

模糊神经网络法能够有效处理模糊信息，可以有机结合能量函数法以及连续电流群体比幅比相法，同时实现这两种方法效能的最大化发挥，合理地改进算法同时获取有关样本，然后充分地利用模糊神经网络的功能，在极大、极小神经网络的作用下，展开一系列的训练活动。选线方法的选择依据主要为经过多层训练的收敛结果，该方法赋予了系统运行方式以及电网结构较高的独立性，有着鲜明的比较特征量。除此以外，同其他的选线方法相比，在选线准确率方面也具有较为突出的优势。

多层前溃神经网络法以及模式识别充分运用了统计模式，其选线依据立足于人工神经网络方法以及贝叶斯的决策方法，能够以故障模式视角系统分析故障线路零序电流，而故障模式的判断同人工神经网络的学习及训练有着紧密的关联，这种具有较高准确率和较低错误率的选线方法在故障选线中扮演着重要角色。同时，要对故障选线具体特点有全面的了解和深入的掌握，对选线识别框架分配函数进行科学的构建，可通过证据理论模型的构建对故障选线问题进行科学合理的判断，为选线方法的判定提供有力的支撑，这种选线方法中综合选线策略的制定立足于信息的融合。

4、特殊信号选线法

（1）残留增量法

残留增量的有关方法适合用在谐振接地系统之中，当电网出现单相接地故障的时候，假如增加消弧线圈具体的失谐度（或者是改变有关限压电阻实际的阻值），对应的故障点具体的残余电流会随之逐渐增大。这种方法是建立在有关微机快速处理以及综合分析判断的根本基础上。这种方法原理非常简单并且灵敏度以及可靠性都比较高，不会受到TA等测量方面的误差影响，但与此同时提高了接地点电弧。

（2）“S注入法”

首先要从TV三相二次电压来进行故障相别的判别，然后再由TV副边朝着接地相注入相关的信号电流，其实际的频率通常取各次谐波当中的数值，保证不会受到工频分量以及高次谐波分量等方面的干扰。在产生故障时相关的接地相TV副边正在短路状态，从副边感应的有关信号电流顺着接地线路之中的接地相流动，并且通过接地点入地。凭借信号电流有关探测器在具体开关柜之后对所有的出现进行探测，实际探测出注入信号的有关线路就是故障线路。这种方法凭借不工作状态的有关接地相TV进行信号注入，不会对相关的设备造成不良影响。但是实际注入信号所具有的强度会受到TV容量的影响，通过高阻接地时相关的发电机可能出现误判。

5、能量法

对于中性点经消弧线圈接地系统，消弧线圈不能补偿零序电流有功分量，因此故障线路零序电流有功分量与健全线路零序电流有功分量相位相反，并且故障线路零序电流有功分量幅值最大。

结语

在我国配电网当中对于小电流有关的接地系统应用非常广泛，同时也是最容易产生单项接地故障的有关系统，所以，对于怎样才能及时检测并且判别故障线路是配电自动化相关研究的一个重要课题。本文对于小电流接地系统之中单相接地故障方面的各种比较典型的相关选线方法进行了归纳与研究。

参考文献

[1]蔡舒平,董雪,张保会.小电流单相接地故障选线的Fisher信息方式[J].电力系统及其自动化学报,2014,08:47-53.

[2]王龙.新型小电流接地选线装置的开发应用[J].中国科技信息,2014,13:149-150.

[3]姜健,鲍光海.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J].电气技术,2015,12:1-5.