不接地系統(tǒng)高阻接地故障特征及選線適用性分析

潘本仁，管廷龍，桂小智，薛永端，郭 亮

（1.國(guó)網(wǎng)江西省電力公司電力科學(xué)研究院，南昌 330096；2.中國(guó)石油大學(xué)（華東）信息與控制工程學(xué)院，青島 266580）

不接地系統(tǒng)高阻接地故障特征及選線適用性分析

潘本仁1，管廷龍2，桂小智1，薛永端2，郭 亮1

（1.國(guó)網(wǎng)江西省電力公司電力科學(xué)研究院，南昌 330096；2.中國(guó)石油大學(xué)（華東）信息與控制工程學(xué)院，青島 266580）

在不接地系統(tǒng)中，相比于低阻接地故障，高阻接地故障電流更小，故障點(diǎn)更不穩(wěn)定，故障選線難度更大。基于故障等值電路，分析了不接地系統(tǒng)高阻接地故障工頻及暫態(tài)電流特征，并對(duì)故障與健全出線的故障工頻及暫態(tài)電氣量進(jìn)行了比較。得到了故障電流隨不同故障條件（過渡電阻、線路電感、系統(tǒng)對(duì)地電容、故障初始相角）的變化規(guī)律。證明了現(xiàn)有常用的暫態(tài)電流幅值比較、極性比較以及暫態(tài)功率方向判別等選線方法仍適用于不接地系統(tǒng)高阻接地故障。若借助故障工頻電氣量輔助選線，可提高選線可靠性。最后，利用仿真驗(yàn)證了故障特征及選線方法的正確性。

不接地系統(tǒng)；高阻接地故障；故障選線；故障特征；適應(yīng)性分析

在我國(guó)，不接地系統(tǒng)在中壓配電網(wǎng)當(dāng)中占據(jù)了很大的比例[1-2]。其中，單相接地是最常見的故障類型，其故障（工頻）電流一般小于20 A，檢測(cè)困難[3-7]。特別是由樹障、單相斷線并墜地、避雷器不完全擊穿以及小動(dòng)物侵入等因素誘發(fā)的單相高阻接地故障，故障電流進(jìn)一步減小、故障點(diǎn)更不穩(wěn)定，使得故障檢測(cè)尤為困難[8-9]。由于高阻接地故障（特別是導(dǎo)線斷線并墜地）對(duì)人身安全的威脅尤為突出，其檢測(cè)技術(shù)也應(yīng)給予極大的關(guān)注。

近年，小電流接地故障選線技術(shù)取得了較大進(jìn)展，代表性方法有暫態(tài)法[10-11]、中電阻法[12]、小擾動(dòng)法[13]、注入信號(hào)法[14]等。但現(xiàn)有方法大多針對(duì)低阻接地故障，并不能確定是否能適用于高阻接地故障。文獻(xiàn)[15]介紹了基于模式識(shí)別的高阻接地故障檢測(cè)方法，這種方法利用小波變換來提取故障特征量，用主成分分析方法完成特征選擇，由貝葉斯分類器完成分類。通過使用這種方法，高阻接地故障特征得以從絕緣子泄漏電流ILC（insulator leakage current）和由電容器切換、負(fù)載切換（高/低電壓）、接地故障、侵入電流和空載線路切換產(chǎn)生的暫態(tài)當(dāng)中區(qū)分出來。文獻(xiàn)[16]介紹了一種利用殘余電壓、電流的基頻分量來檢測(cè)不接地系統(tǒng)高阻接地故障的方法，這種方法可以檢測(cè)到不接地系統(tǒng)發(fā)生高阻接地故障時(shí)的故障饋線以及故障相，但故障檢測(cè)靈敏度會(huì)受系統(tǒng)不平衡電流和電流互感器比值的影響。

本文根據(jù)不接地系統(tǒng)的高阻接地故障等值電路給出了母線零序電壓、故障點(diǎn)零序電流、故障線路零序電流和健全線路零序電流等特征電氣量的解析表達(dá)式。分析了故障暫態(tài)電流的峰值與衰減時(shí)間及工頻電流的峰值隨過渡電阻、線路電感、對(duì)地電容、故障初始相角的變化規(guī)律，進(jìn)一步對(duì)故障線路與健全線路出口故障電流的峰值、極性以及暫態(tài)功率方向系數(shù)進(jìn)行了分析比較，從而確定暫態(tài)幅值比較、極性比較以及功率方向判別法對(duì)于不接地系統(tǒng)高阻接地故障基本適用。可借助故障工頻信號(hào)來改善現(xiàn)有的選線方法，進(jìn)一步提高不接地系統(tǒng)高阻接地故障選線的可靠性。最后利用MATLAB仿真對(duì)暫態(tài)分析、工頻分析、適用性分析進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 不接地系統(tǒng)高阻接地故障分析

1.1 不接地系統(tǒng)高阻接地故障等值電路

圖1所示為不接地系統(tǒng)高阻接地故障等值電路，對(duì)于高阻接地故障暫態(tài)電氣量和工頻電氣量均有較高模擬精度。

圖1 不接地系統(tǒng)高阻接地故障等值電路Fig.1 Equivalent circuit of high-resistance grounding fault in isolated neutral system

設(shè)系統(tǒng)共有n條架空線路饋線（其中第n條線路為故障線路）圖中，Cj（j=1，2，…，n）為第j條線路對(duì)地零序分布電容；iCj為對(duì)地零序電容電流；ij為第j條線路出口零序電流；if為故障點(diǎn)零序故障電流；u0為母線零序電壓；Uf為故障點(diǎn)處虛擬電源，等于故障點(diǎn)故障前的反相電壓；Um為反相電壓峰值；?為故障初相角；C為n條饋線對(duì)地零序分布電容之和；L為故障點(diǎn)上游的一模電感L1、二模電感L2與零模電感L0之和；R為故障點(diǎn)上游的一模電阻R1、二模電阻R2、零模電阻R0與3倍的接地電阻Rf之和[17-18]。具體計(jì)算方法如下：

1.2 故障點(diǎn)電流求解

根據(jù)圖1，建立線性二階非齊次微分方程

求解得到其特征根為

根據(jù)過渡電阻不同，可分為欠阻尼和過阻尼兩種狀態(tài)下的諧振過程，其中欠阻尼諧振過程可認(rèn)為是小電流接地系統(tǒng)低阻接地故障時(shí)的主諧振過程[17-18]，本文不做更多介紹。

當(dāng)過渡電阻滿足

時(shí)，諧振過程為過阻尼狀態(tài)。對(duì)于一般的典型不接地10 kV配電系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)地電容電流一般為1～20 A，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)對(duì)地電容C為0.5～10.5 μF；故障點(diǎn)距母線距離一般在0～20 km之間，考慮主變感抗，則對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)上游電感L（包含架空線路電感與主變電感，后面統(tǒng)一稱為線路電感）的分布范圍為2～114 mH。在上述情況下，臨界過渡電阻值分布范圍為53～910 Ω。本文以臨界過渡電阻值作為高阻接地與低阻接地的分界，重點(diǎn)分析不接地系統(tǒng)的過阻尼諧振過程。

因此，母線零序電壓u0的表達(dá)式為

其中：

等值電路為RLC串聯(lián)電路，所以可求得故障點(diǎn)零序故障電流if為

根據(jù)得到的表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn)，不接地系統(tǒng)高阻接地故障電流由工頻分量與暫態(tài)分量組成，其暫態(tài)分量為兩個(gè)衰減直流分量的疊加。

1.3 故障點(diǎn)暫態(tài)電流分析

1.3.1 故障暫態(tài)電流峰值分析

故障暫態(tài)電流ift及其分量ift1、ift2表達(dá)式為

當(dāng)A1p1、A2p2同號(hào)時(shí)，故障時(shí)刻值就是故障暫態(tài)電流峰值。當(dāng)A1p1、A2p2異號(hào)時(shí)，若A1A2＜0，故障暫態(tài)電流還將存在一個(gè)極值。設(shè)t0為極值時(shí)刻，則故障暫態(tài)電流極值iftp表達(dá)式為

其中：

故障暫態(tài)電流的峰值可能出現(xiàn)在故障時(shí)刻，也可能出現(xiàn)在極值時(shí)刻，選取這兩個(gè)時(shí)刻較大者作為其峰值。

對(duì)于10 kV配電系統(tǒng)，故障點(diǎn)處故障初始相角取90°。設(shè)故障點(diǎn)距離母線的距離為10 km不變（對(duì)應(yīng)的線路電感L為60.01 mH），當(dāng)過渡電阻R在53～3 000 Ω范圍內(nèi)變化，對(duì)地電容電流在1～20 A范圍內(nèi)變化時(shí)，可以得到故障暫態(tài)電流峰值隨R與對(duì)地電容C的變化關(guān)系如圖2所示。

圖2 故障暫態(tài)電流峰值隨過渡電阻及對(duì)地電容的變化趨勢(shì)Fig.2 Tendency of the transient current’s peak value under fault with the change of transition resistance and capacitance to earth

另一方面，設(shè)對(duì)地電容電流為1.21 A不變（對(duì)應(yīng)的對(duì)地電容C為0.67 μF），當(dāng)過渡電阻R在53～3 000 Ω范圍內(nèi)變化，故障點(diǎn)距離母線的距離在0～20 km范圍內(nèi)變化時(shí)，可以得到故障暫態(tài)電流峰值隨R與L的變化關(guān)系如圖3所示。

圖3 故障暫態(tài)電流峰值隨過渡電阻及線路電感的變化趨勢(shì)Fig.3 Tendency of the transient current’s peak value under fault with the change of transition resistance and line inductance

可見故障暫態(tài)電流峰值整體上隨著R和L的增大而減小，隨著C的增大而增大。

從式（8）中可以發(fā)現(xiàn)，故障暫態(tài)電流峰值還與故障初始相角有關(guān)，若故障初始相角從0°等間距增加到360°，記錄峰值的最大值與最小值的變化規(guī)律，將其與初始相角的關(guān)系用散點(diǎn)圖的方式表示得到圖4。

圖4 故障暫態(tài)電流峰值最值隨初始相角的變化關(guān)系Fig.4 Relationship between the maximum of transient current’s peak value under fault and initial phase angle

故障暫態(tài)電流峰值隨過渡電阻及線路電感的增大而減小，隨對(duì)地電容的增大而增大，當(dāng)過渡電阻在53～3 000 Ω內(nèi)變化、故障點(diǎn)距離母線距離在0～20 km范圍內(nèi)變化、系統(tǒng)對(duì)地電容電流在1～20 A范圍內(nèi)變化時(shí)，在故障初始相角為90°或270°處可以達(dá)到130 A（最大值），在0°或180°處會(huì)降到0.03 A（最小值）。

1.3.2 故障暫態(tài)電流衰減時(shí)間分析

由式（3）可知p1、p2大小與過渡電阻R、線路電感L、系統(tǒng)對(duì)地分布電容C有關(guān)。p1、p2都一直小于零，前者的模值隨R和C的增大而減小，后者的的模值隨R、C的增大而增大且總是大于前者的模值，R與C越大，模值之差越大。

由此可得知，故障暫態(tài)電流的過渡時(shí)間主要與ift1的參數(shù)有關(guān)，即隨著R與C的增大而增大。

另外，經(jīng)過推導(dǎo)與分析，當(dāng)RC2＞2L時(shí)，過渡時(shí)間隨線路電感的增大而增大。當(dāng)RC2＜2L時(shí)，過渡時(shí)間隨線路電感的增大而減小。即在R和C的變化范圍一定的前提下，過渡時(shí)間的最小值可能會(huì)在L變化的下限值或上限值處取到。

仍使用第1.3.1節(jié)中的討論方法與參數(shù)，第1項(xiàng)分量為ift1，第2項(xiàng)分量為ift2，得到ift1與ift2的衰減時(shí)間與R和C以及與R和L的關(guān)系分別如圖5和圖6所示。

圖5 衰減時(shí)間隨對(duì)地電容及過渡電阻的變化趨勢(shì)Fig.5 Tendency of decay time with the change of capacitance to earth and transition resistance

圖6 衰減時(shí)間隨線路電感及過渡電阻的變化趨勢(shì)Fig.6 Tendency of decay time with the change of line inductance and transition resistance

當(dāng)過渡電阻在53～3 000 Ω范圍內(nèi)變化、故障點(diǎn)距離母線距離在0～20 km范圍內(nèi)變化、系統(tǒng)對(duì)地電容電流在1～20 A范圍內(nèi)變化時(shí)，第1項(xiàng)分量的過渡過程的持續(xù)時(shí)間一直大于0.14 ms，而保護(hù)的掃描周期一般為幾十微秒，即可以保證在過渡時(shí)間內(nèi)取到采樣點(diǎn)，保證故障暫態(tài)電流的檢測(cè)。第2項(xiàng)分量的過渡時(shí)間則一直較短，介于1～200 μs之間。

1.4 故障點(diǎn)工頻電流峰值分析

故障點(diǎn)處工頻電流表達(dá)式為

可見其大小與對(duì)地電容、線路電感、過渡電阻有關(guān)，對(duì)式（10）變形后可得到

可知，故障工頻電流峰值隨過渡電阻R的增大而減小，隨對(duì)地電容C與線路電感L的增大而增大。

使用第1.3.1節(jié)中典型參數(shù)與討論方法，其峰值與R和C以及與R和L之間的關(guān)系分別如圖7和圖8所示。

圖7 故障工頻電流峰值隨過渡電阻及對(duì)地電容變化趨勢(shì)Fig.7 Tendency of the power frequency current’s peak value under fault with the change of transition resistance and capacitance to earth

圖8 故障工頻電流峰值隨過渡電阻及線路電感變化趨勢(shì)Fig.8 Tendency of the power frequency current’s peak value under fault with the change of transition resistance and line inductance

可見L對(duì)故障工頻電流峰值的影響相對(duì)于R、C較小。當(dāng)R較小，C較大時(shí)（取R=53 Ω，C=10.5 μF，對(duì)應(yīng)對(duì)地電容電流為20 A），故障工頻電流峰值較大（28.10 A）。當(dāng)R為3 000 Ω，C為0.5 μF（對(duì)應(yīng)對(duì)地電容電流為1 A）時(shí)，故障工頻電流峰值較小（0.8 A）。

綜上可知：故障工頻電流峰值隨過渡電阻的增大而減小，隨對(duì)地電容與線路電感的增大而增大。在過渡電阻在53～3 000 Ω內(nèi)變化，系統(tǒng)對(duì)地電容電流在1～20 A范圍內(nèi)變化時(shí)，工頻電流峰值變化范圍在0.8～28 A之間。

1.5 故障線路與健全線路故障電流求解與分析

各條饋線自身對(duì)地電容電流為

對(duì)于n-1條健全線路來說，線路出口電流即為線路自身對(duì)地電容電流：ij=iCj,j=1,2,…,n-1。

故障線路出口電流為

可見，各條饋線電流均由工頻分量和暫態(tài)分量構(gòu)成，而暫態(tài)分量又均為兩個(gè)衰減直流分量的疊加。

在式（12）和式（13）中，故障線路與健全線路出口的故障暫態(tài)電流峰值之比等于工頻電流峰值之比，同為（C-Cn）/Cj。所以在不同的故障條件（過渡電阻、線路電感、初始相角、對(duì)地電容）下，它們的暫態(tài)分量與工頻分量之間的大小關(guān)系是相同的。在圖9中，取對(duì)地電容為1.21 A的對(duì)地電容電流對(duì)應(yīng)的典型值0.67 μF、線路電感為10 km的故障距離對(duì)應(yīng)的典型值60.01 mH，將故障線路出口的故障電流暫態(tài)分量峰值與工頻分量峰值同時(shí)表示出來，發(fā)現(xiàn)前者雖然在多數(shù)情況下大于后者，但當(dāng)故障過渡電阻較大或故障初始相角在0°和180°附近時(shí)，會(huì)略小于后者。工程要求電流互感器原邊電流在1 A以上時(shí)才能滿足測(cè)量要求，本文借助典型配電網(wǎng)參數(shù)，通過仿真計(jì)算故障線路出口不同故障條件（過渡電阻、故障距離、對(duì)地電容條件）下的故障暫態(tài)電流與工頻電流峰值，發(fā)現(xiàn)兩者都基本高于1 A，符合測(cè)量要求。

圖9 故障線路故障電流暫態(tài)分量與工頻分量峰值隨過渡電阻與故障初始相角變化關(guān)系Fig.9 Tendencies of the peak values of transient component and power frequency component of fault current with the change of transition resistance and initial phase angle

2 現(xiàn)有選線方法對(duì)于不接地系統(tǒng)高阻接地故障適用性

本節(jié)分別討論工頻與暫態(tài)故障電流及功率對(duì)于現(xiàn)有暫態(tài)選線方法的適用性，進(jìn)而可以確定利用其工頻分量選線的可靠性以及必要性。

2.1 現(xiàn)有暫態(tài)選線方法簡(jiǎn)介

1）暫態(tài)電流峰值比較法

故障發(fā)生時(shí)，故障線路出口的故障暫態(tài)電流峰值最大。選擇故障暫態(tài)電流峰值最大的線路為故障線路[19-20]。

2）暫態(tài)電流極性比較法

故障發(fā)生時(shí)，故障線路出口的故障暫態(tài)電流極性與健全線路的相反。

比較各出線故障暫態(tài)電流的極性，如果某條出線和其他所有出線反極性則該出線為故障線路，如果所有出線都同極性則為母線接地[19-20]。

3）暫態(tài)綜合選線法

如果單純使用故障暫態(tài)電流峰值比較，在母線接地故障時(shí)將發(fā)生誤選。而如果單純使用故障暫態(tài)電流極性比較，在健全線路較短時(shí)，信號(hào)極易受到干擾而造成誤選。可以選擇故障暫態(tài)電流峰值較大的（至少3條）線路再比較其極性確定故障線路[19-20]。

4）暫態(tài)功率方向法

故障線路上暫態(tài)零序電壓的導(dǎo)數(shù)與零序電流始終反極性，而健全線路上電壓導(dǎo)數(shù)始終與電流極性相同。取T為暫態(tài)諧振周期，定義某出線k暫態(tài)零序電流ik0（t）和零序電壓u0（t）方向系數(shù)Dk為

如果Dk＞0，判斷為健全線路；如果Dk＜0，判斷為故障線路[19-20]。

2.2 故障暫態(tài)信號(hào)適用性分析

設(shè)u0t為母線零序電容暫態(tài)電壓，第i（i=1，2，…，n-1）條健全線路出口的暫態(tài)功率方向系數(shù)為

故障線路出口的暫態(tài)功率方向系數(shù)為

根據(jù)式（12）、式（13），故障線路與健全線路出口的故障暫態(tài)電流極性一直相反，同時(shí)，在常見電力系統(tǒng)模型的參數(shù)中C-Cn遠(yuǎn)大于Cj，所以故障線路出口的故障暫態(tài)電流峰值一直明顯大于健全線路。

根據(jù)圖10與仿真驗(yàn)證，當(dāng)過渡電阻較小時(shí)，暫態(tài)電流的第1項(xiàng)分量零時(shí)刻幅值ift10與第2項(xiàng)分量零時(shí)刻幅值ift20都比較大，而當(dāng)過渡電阻與對(duì)地電容都比較大時(shí)，ift10的值相對(duì)于ift20會(huì)比較小。結(jié)合圖5，即當(dāng)過渡電阻與對(duì)地電容的值較大時(shí)，第1項(xiàng)暫態(tài)分量的峰值與第2項(xiàng)分量的衰減時(shí)間的值都很小，使得暫態(tài)電流衰減過快，變得難以測(cè)量。

圖10 暫態(tài)電流兩項(xiàng)分量零時(shí)刻幅值對(duì)比Fig.10 Amplitude comparison between the two components of transient current at zero time point

綜上所述，結(jié)合故障暫態(tài)電流在第1.3節(jié)中關(guān)于衰減時(shí)間的結(jié)論與第1.5節(jié)中關(guān)于峰值條件的結(jié)論，上節(jié)中所述選線方法對(duì)于不接地系統(tǒng)高阻接地故障選線是基本適用的，但在過渡電阻與對(duì)地電容較大時(shí)選線難度較大。另外，根據(jù)第1.5節(jié)，當(dāng)初始相角在0°和180°附近時(shí)，故障暫態(tài)電流峰值會(huì)略小于工頻電流峰值。同時(shí)故障線路與健全線路出口上的故障暫態(tài)電流差值比較小，暫態(tài)功率方向系數(shù)也較小。

2.3 故障工頻信號(hào)適用性分析

根據(jù)第2.2節(jié)，可以進(jìn)一步得到故障線路出口的工頻電流峰值一直明顯大于健全線路；另外，由式（12）和式（13）可以得到，故障線路與健全線路出口的工頻電流極性一直相反；同時(shí)，工頻功率方向系數(shù)的計(jì)算方法和表達(dá)形式與暫態(tài)功率相同，所以其正負(fù)關(guān)系相同。

綜上所述，結(jié)合第1.5節(jié)當(dāng)中的故障電流工頻分量的峰值條件，可以用故障工頻電流、功率進(jìn)行輔助選線。根據(jù)第1.4節(jié)，在過渡電阻較小、對(duì)地電容較大時(shí)，工頻電流峰值較大，有利于工頻選線方法的實(shí)施，且可靠性高。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以測(cè)量線路出口的故障暫態(tài)電流、工頻電流和母線零序電壓。若選擇電流極性比較法，判斷某出線故障暫態(tài)電流和工頻電流的極性與其他線路不一致的為故障線路，否則為健全線路，若所有出線的故障電流分量的極性都一致則為母線故障；若選擇電流幅值比較法，選擇線路出口故障暫態(tài)電流和工頻電流的峰值最大的線路為故障線路；若選擇功率方向法，選擇暫態(tài)與工頻功率方向系數(shù)為負(fù)的線路為故障線路。

當(dāng)過渡電阻與對(duì)地電容較大時(shí)，因故障暫態(tài)信號(hào)測(cè)量難度較大，此時(shí)應(yīng)該適當(dāng)升高采樣頻率或以工頻選線方法為主；當(dāng)暫態(tài)信號(hào)較弱（故障初始相角在0°和180°附近）時(shí)，亦推薦以工頻選線方法為主。否則以暫態(tài)選線方法為主。

3 仿真驗(yàn)證

圖11為一典型110 kV/10 kV配電網(wǎng)示意，母線出線為5條電纜與架空線混合線路。為使故障暫態(tài)現(xiàn)象明顯，故障初始相角取90°。在2號(hào)線路發(fā)生1 500 Ω的高阻接地故障，故障點(diǎn)距離母線10 km。以圖11所示的分布參數(shù)電路對(duì)故障和健全線路出口的故障電流進(jìn)行仿真討論。圖12給出了故障線路全電流的理論計(jì)算值、等值電路仿真波形、系統(tǒng)仿真電路仿真波形的對(duì)比結(jié)果。

可見理論分析的結(jié)果、等值電路仿真波形、系統(tǒng)仿真電路仿真波形三者基本一致，驗(yàn)證了理論分析和等值電路的正確性。

圖11 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)仿真模型Fig.11 Simulation model of isolated neutral system at neutral points

圖12 故障線路出口電流的計(jì)算值與仿真結(jié)果對(duì)比Fig.12 Comparison between calculated values and simulation results of fault current

圖13給出了故障線路與健全線路故障電流及其分量的時(shí)域波形。圖13（a）中故障線路的故障暫態(tài)電流峰值可達(dá)到1 A，而健全線路中其峰值稍高于0.5 A，兩者都在大約8 ms后衰減到零，可見故障暫態(tài)電流的峰值滿足峰值比較法的測(cè)量要求。圖13（b）中故障工頻電流峰值在故障線路中大約為1.8 A，在健全線路中大約為0.3 A，兩者的差值可以被識(shí)別并被用于故障選線。圖13（c）中故障線路與健全線路出口的故障電流極性相反，結(jié)合圖13（a）、（b）中的峰值與極性條件，可知故障電流及其分量全部滿足電流極性比較法的測(cè)量條件。

4 結(jié) 論

（1）本文通過求解不接地系統(tǒng)單相接地故障的等值電路，分析了故障點(diǎn)電流暫態(tài)分量和工頻分量的特性。比較了故障線路與健全線路出口暫態(tài)電流的峰值、極性，計(jì)算了線路出口的暫態(tài)功率方向系數(shù)，證明了它們的峰值相差足夠大、極性相反，符合現(xiàn)有暫態(tài)選線方法的測(cè)量要求，但在過渡電阻與對(duì)地電容較大時(shí)因衰減時(shí)間太短會(huì)增大測(cè)量難度，需要提高保護(hù)測(cè)量的采樣頻率。

（2）為提高不接地系統(tǒng)高阻接地故障選線的準(zhǔn)確性，本文建議使用工頻分量進(jìn)行輔助選線，并從理論上證明其極性與幅值條件仍舊滿足幅值比較法、極性比較法和功率方向法的測(cè)量要求。

（3）結(jié)合故障特征，給出了利用暫態(tài)信息與利用工頻信息兩類選線方法各自的適用條件。

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Characteristics of High-resistance Grounding Fault in Isolated Neutral Systems and the Adaptability Analysis of Fault Line Selection

PAN Benren1，GUAN Tinglong2，GUI Xiaozhi1，XUE Yongduan2，GUO Liang1
（1.Electric Power Research Institute，State Grid Jiangxi Electric Power Company，Nanchang 330096，China；2.College of Information and Control Engineering，China University of Petroleum（East China），Qingdao 266580，China）

In an isolated neutral system，compared with the low-resistance grounding fault，the high-resistance grounding fault current is smaller and the fault location is more unstable，which leads to higher difficulty in fault line selection.Based on a fault equivalent circuit，the high-resistance grounding fault characteristics of power frequency current and transient current in the isolated neutral system are analyzed，and the power frequency and transient current information are compared between the fault and healthy lines.The changing rule of the fault current under different fault conditions（e.g.，fault resistance，line inductance，capacitance to earth and initial phase angle）is obtained.It is proved that the line selection methods such as transient current amplitude comparison，polarity comparison and transient power direction selection can also be applied to the isolated neutral system under high-resistance grounding fault.Moreover，if the fault power frequency information is applied to assist the line selection，then the selection reliability will be improved.Finally，simulation results verify the validity of fault characteristics and line selection methods.

isolated neutral system；high-resistance grounding fault；fault line selection；fault characteristis；adaptability analysis

TM74

A

1003-8930（2017）10-0052-08

10.3969/j.issn.1003-8930.2017.10.010

2017-04-25；

2017-06-30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51477184）；國(guó)家電網(wǎng)公司科技資助項(xiàng)目（521820150008）

薛永端（1970—），男，博士，教授，研究方向?yàn)榕渚W(wǎng)自動(dòng)化、配電網(wǎng)接地方式與接地故障自愈技術(shù)。Email:xueyb70@126.com

潘本仁（1983—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槔^電保護(hù)及配電自動(dòng)化技術(shù)研究。Email：pbr168@163.com

管廷龍（1995—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樾‰娏鹘拥叵到y(tǒng)高阻接地故障檢測(cè)。Email：guantinglong-1020@163.com

桂小智（1987—），男，碩士，研究方向?yàn)槔^電保護(hù)電能質(zhì)量。 Email：gxz61612@163.com