淺談小電流傳統接地選線方法

馬曉燕

摘 要：小電流接地系統，由于中性點不是直接接地的，當發生單相接地故障時，故障特點不是非常明顯，故障選線就顯得很有必要。 解決這問題，對于提高電能質量和電力系統安全運行具有非常重要的意義。

關鍵詞：小電流傳統接地；選線裝置

我國大多數配電網均采用中性點不直接接地系統 （NUGS），即小接地電流系統 ，它包括中性點不接地系統 （NUS），中性點經消弧線圈接地系統 （NES ，也稱諧振接地系統 ），中性點經電阻接地系統 （NRS）。近年來，隨著自動跟蹤消弧電抗器的廣泛使用，為解決系統在故障瞬間出現的諧振問題，開始采用消弧線圈與非線性電阻串（或并）聯以及與避雷器并聯的運行方式。NUGS發生單相接地故障的幾率很高，這時，供電仍能保證線電壓的對稱性，且故障電流較小，不影響對負荷連續供電，故不必立即跳閘，規程規定可以繼續運行 1～ 2小時。但隨著饋線的增多，電容電流也在增大，長時間運行就易使故障擴大成兩點或多點接地短路，弧光接地還會引起全系統過電壓，進而損壞設備，破壞系統安全運行，所以必須及時找到故障線路予以切除。

經過幾十年的發展，雖然接地選線的方法越來越多，小電流接地選線裝置已經歷了幾次技術更新換代，其選線的準確性也在不斷提高，盡管備廠方宣稱100%選線正確率，但工程實際中均存在誤判率較高的問題，接地選線裝置失效的情況依然頻繁出現，故在電力系統實際運行中，原始的“拉線法”往往不得以成為最后也是最好的一種選線方法。

針對這一問題，人們已經提出了多種的解決方法，并相繼開發出了多種接地選線裝置。但是，到目前為止，還沒有任何一種選線裝置能在實際應用中取得非常理想的效果。目前的接地選線裝置中采用的方法主要包括以下幾種

1 零序電流比幅法

單相接地短路時，流過故障線路的零序電流在數值上等于所有非故障線路對地電容電流之和，即故障線路上的零序電流最大，所以只要通過零序電流幅值大小比較就可以找出故障線路。但這種方法不能排除CT（電流互感器）不平衡的影響 ，還受線路長短、系統運行方式及過渡電阻大小的影響 ，且系統中可能存在某條線路的電容電流大于其它線路電容電流之和的情況，可見此方法在理論上就是不完備的。

2 零序功率方向法

該原理利用故障線路零序電流滯后電壓90度，非故障線路零序電流超前零序電壓90度的特點，用零序功率繼電器區分故障與非故障線路。在實際應用中此類設備出現誤判率較高，對有消弧線圈的系統更明顯，其主要原因主要有：零序CT二次側波形畸變；線路電容較小時接地電導的影響；PT、CT的非線性特性；接地過渡電阻大小的影響；繼電器工作電壓死區以及系統運行方式的影響。

3 五次諧波電流分量法

在中性點經過消弧線圈接地的系統中，當發生單相接地故障時，工頻零序電容電流基本上被消弧線圈所補償，因此采用零序無功電流難以判斷出故障線路。NES中的消弧線圈是按照基波整定的，可忽略消弧線圈對五次諧波產生的補償效果，因為零序電流五次諧波分量在NES中有著與NUS中零序電流基波相同的特點，再利用適用于NUS系統接地選線的原理 （如群體比幅、比相法等），即可解決NES的選線問題。但負荷中的五次諧波源、CT不平衡電流和過渡電阻大小，均會影響選線精度。

4 S注入法

對只裝設兩相CT的架空出線難以得到零序電流，一般采用的方法是：首先定出故障的相別，然后向接地相注入信號電流，其頻率f0可取在各次諧波之間 ，使其不等于工頻分量及高次諧波。故障時接地相的PT原邊處于被短路的狀態，由副邊感應來的信號電流沿接地線路的接地相流動并經接地點入地。用信號電流探測器在開關柜后對每一條出線進行探測，探測到注入信號的線路即故障線路。該方法利用處于不工作狀態的接地相PT注入信號，不增加一次設備，不影響系統運行。但經高阻接地時，此方法可能產生誤判。

5 注入變頻信號法

對S注入法高阻接地時存在的問題，文獻[26]提出的注入變頻信號法可較好地解決。其原理是考慮故障后位移電壓大小的不同，而選擇向消弧線圈電壓互感器副邊注入諧振頻率恒流信號還是向故障相電壓互感器副邊注入頻率為70Hz的恒流信號，然后監視各出線上注入信號產生的零序電流工角、阻尼率的變化，比較各出線阻尼率的大小，再計及線路受潮及絕緣老化等因素可得出選線判據。但此方法不適用于低阻接地時的情況。

6 拉線法

拉線法即傳統采用的無選擇性絕緣監視裝置方法。

常用的接地選線方法還有：有功分量法、能量法、首半波法等。近年來還出現了應用小波分析、模糊推理或模式識別來實現故障判別的方法，90年代初，國外已將人工神經網絡原理應用于保護并有文獻提到應用專家系統的方法。

目前常用的幾種判別原理，每種選線原理都有其自身的優缺點，在小電流接地選線裝置應用中， 往往需采取多種不同的選線原理、不同測量點的各種故障特征量進行融合處理，以消除干擾的影響，提高選線的準確性。

參考文獻

[1]姚天任，江太輝. 數字信號處理. 華中理工大學出版社， 1999.

[2]張賢達. 非平穩信號分析處理. 國防工業出版社， 1998.

[3]吳兆雄，黃振興，黃順吉. 數字信號處理， 下冊.

[4]吳正毅. 測試技術與測試信號處理. 清華大學出版社.