小電流選線方法分析

朱一鳴

摘 ?要：文章主要分析了各接地方式下具有代表性的故障選線方法，探討其選線原理，在此基礎上對配電網的小電流選線方法加以展望，提出筆者自身的幾點看法，以供參考指正。

關鍵詞：配電網;小電流;選線方法

中圖分類號：TM727 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0115-02

當前我國3～66 kV的配電網所采用的主要是小電流接地系統，該系統的核心優點可概括為如下四點：故障電流小，不存在短路回路的威脅，三相線電壓高度對稱，具有自行排除瞬時性單相接地故障的功能。然而，當單相接地故障發生后，電壓急劇升高，系統薄弱環節的絕緣性能遭到嚴重損壞，易引發三相短路，供電的穩定性下降。所以，需要采取正確的選線方法，確保當單相接地故障發生之后，能夠及時而準確地將故障線路找出并排除故障，保證電網安全。

1 ?小電流中性點不同接地方式下單相接地故障選線

方法分析

1.1 ?僅適用于中性點經消弧線圈系統的選線方法

針對中性點經消弧線圈具體選線操作而言，主要的方法有殘流增量法、五次諧波分量法、有功分量法、中電阻法四種，其基本工作原理存在較大的差異，具體如下：

①殘流增量法。在單相接地出現故障之時，針對消弧線圈的合理調節可通過殘流增量法加以實現，調整消單相弧線圈支路的阻抗性以及零序電流。調檔前與調檔后消弧線圈補償電流的差值與電流的實際增量理論上是一致的，沒有出現故障的線路，其零序電流維持穩定，不會發生變化，因此故障線路即為變化量最大的線路。

②五次諧波分量法。鑒于五次諧波電容的電流最大可以達到基波電容電流的五倍以上，并且消弧線圈的五次諧波感性電流僅僅是基波的五分之一，所以消弧線圈理論上無法實現對五次諧波容性的電流補償。沒有出現故障的線路，其五次諧波的零序電流是小于故障線路的。同時，沒有出現故障的線路，其跟故障線路的電流極性是截然不同的，可將其視為確定故障線路的重要參考。

③有功分量法。在消弧線圈跟小電阻實現串聯之時，有功電流分量的產生屬于必然事件。故障線路是有功電流的唯一流經途徑，沒有出現故障的線路不具備允許有功電流通過的實際條件。除此之外，標準參考矢量可以由零序電壓擔任，隨后將有功電流剝離出來，完成接地選線。

④中電阻法。當單相接地故障發生之后，在消弧線圈的補償作用之下，穩態零序電流往往會降低。如果在這個時候進行選線，錯誤的概率非常高。因此，可將并聯中值電阻投入至中性點短時之中，以起到增大零序電流的作用，等到系統恢復正常之后，斷開開關，在消弧線圈的補償作用之下，電弧會熄滅，故障也隨之消失，這是針對瞬時性單相接地故障的方法。針對永久性單相接地故障而言，開關通過計算機進行控制，投入并聯中值電阻，將投入時間控制在1.0 s以下，隨后進行選線，可找出存在故障的線路。

1.2 ?在小電流接地系統的三種中性點接地方式當中均適

用的選線方法

在小電流接地系統的三種中性點接地方式當中均適用的選線方法主要包括首半波法、行波法、小波變換法、注入信號法、模糊理論選線法五種，具體如下：

①首半波法。假設三相電壓最接近正無窮值的瞬間是接地系統發生故障的具體時間點，此時故障線路與非故障線路兩者最大的區別在于暫態零序的電流極性，故障線路為負極，而非故障線路則為正極。鑒于此，可通過分析故障發生之后，暫態電流的首半波方向，借此來明確具體哪條是故障線路。

②行波法。因為存在故障的線路跟不存在故障的線路，其初始暫態行波特性有著顯而易見的差異。因此，利用暫態行波信號實現故障選線的方法是可行的。行波信號本質上屬于高頻暫態信號，非常容易跟噪聲混淆，所以需要把行波與小波相結合，才能保證故障選線的合理性。該方法的核心原理在于：在經過小波變換操作而得出的模極大值的基礎上，針對初始行波位于各條線路的極性跟特性加以表示，繼而選出故障線路。

③小波變換法。在小波奇異點的檢測理論之上，對采集得來的故障暫態信息進行小波變換操作，在此基礎上明確其模極大值點，繼而對各條線路零序電流模極大值大小以及極性進行分析，極性為負者即為故障線路。此外，還可通過劃分頻帶以及分解高頻進行故障選線，因為當單相接地系統發生故障之后，故障線路的暫態零序電流極性跟非故障線路的暫態零序電流極性是不同的，同時小波包系數符號對相應頻帶上的電流極性實現了點對點的指明，因此對特定頻帶的小波包系數進行全面的分析，即能選出故障線路。

④注入信號法。當單相接地故障發生的時候，原邊短接以及正處于空閑狀態的電壓互感器均有可能會被注入特殊的交流電流信號。在跟蹤檢測該交流電流信號的基礎上，可精準地實現故障選線。筆者在該方法的基礎上提出“S注入法”，其核心原理是：將頻率介于“n”、“n+1”、“n+2”的電流信號注入到接地相當中去，通過該信號可選出故障線路。在應用該方法進行故障選線的過程當中，筆者建議搭配信號相位檢測以及突變量比幅兩種方法進行綜合故障選線，有助于保證小電流故障選線的精確性。

⑤模糊理論選線法。在各條線路之上建立故障測度隸屬度函數，詳細描述故障線路的具體特征，將出現故障的線路特征隸屬函數空間設定為[0，2]。據此，線路的故障測度系數與0越接近，則表明該條線路為故障線路的可能性越低，反之，線路的故障測度系數與2越接近，則表明該條線路為故障線路的可能性越高。

此外，筆者建議建立全部選線方法的權系數隸屬度函數，仔細描述全部選線方法的可信程度，則可信程度越接近2，即表明可信程度越高，可信程度越接近0，即表明可信程度越低。將模糊理論當中的權系數與測度系數加以整合分析，最終的輸出選線即是故障選線的可信結果。

2 ?關于小電流接地系統故障選線方法的幾點看法

針對上文所表述的各種選線方法，筆者提出自身的幾點看法，具體如下：

①鑒于電網的運行情況以及配電網的結構均非常復雜，目前任何一種故障選線方法皆無法從根本上確保故障選線的準確性。因此，筆者建議在實際的應用過程當中，可將多種選線方法混合使用，以起到檢驗選線結果的作用，繼而提高選線的準確率。尤其是模糊理論選線法，因為其建模環境是虛擬化的，尚無法大范圍實際應用，仍有待研究。

②因為小電流接地系統單相接地故障的電流非常小，所以檢測的靈敏度較低，通過暫態信息來進行接地選線，理論上可行。然而，暫態信息選線方法的重點在于提取暫態信號，利用率有待提高。

③基于確保故障選線準確率的目的，通常的做法是進行現場試驗。然而，電力系統進行現場試驗的難度是非常大的，建議以仿真模擬試驗或者是靜態模擬試驗代替。在正式進行試驗之時，鑒于各種接地故障形態的差異性是客觀存在并且無法消除的，因此在計算的過程當中，需要確保算法具備良好的容錯性以及抗干擾性。

3 ?結 ?語

綜上所述，小電流接地系統單相接地故障選線方法多種多樣，其基本原理存在著明顯的區別。為了保證選線結果的準確性，在實際的應用過程中，需要與現場情況相結合，合理選用一種或多種選線方法。伴隨我國經濟的發展，社會整體對于供電的可靠性要求越來越高，因此需要對現有的小電流接地系統單相接地故障選線方法進行完善與改進，以確保配電網供電正常。

參考文獻：

[1] 胡鵬.基于小波分析的小電流接地系統單相接地故障選線研究[D].長沙：湖南工業大學，2013.

[2] 李吉旭.小電流接地故障選線方法與定位關鍵技術研究[D].沈陽：東北大學，2011.