配电网单相接地选线实验技术

配电网单相接地选线实验技术

翟成炜伊曼

国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司辽宁省丹东市118100

摘要：随着社会的不断发展，我国的电力系统建设日趋完善正逐步走向配网智能化方向。根据统计配电网络单相接地故障占到了配电网络故障总数的80%以上。因此解决配电网络中的单相接地故障是具有极大的实践意义的。面对目前故障选线技术的可靠性较差仍难以满足实际需求阻碍了配网智能化的建设和发展造。因此必须要攻坚克难，作为单相接地故障中的难点小电流接地系统单相接地故障的选线是我们的重点目标。如今多判据综合技术在实验过程中对小电流接地系统单相接地故障的选线效果良好，可能会对未来配电网络单项接地故障的故障选线定位带来革命性影响。

关键词：配电网；单相接地选线；实验技术

1导言

对于配电网络中单相接地故障的修复，其中最为关键的是迅速对故障位置进行准确定位。一般配电网络中单相接地故障定位分为三步进行。第一是对故障选线、第二是对区段定位、第三则是故障测距。选线作为查找故障点的第一步，更是区段定位与故障测距的基础，其重要性不言而喻，因此本文对当前常见的两种配电网单相接地故障选线试验技术进行了研究。

2配电网单相接地故障选线方法与发展趋势

2.1大电流接地系统单相接地故障的选线

在我国电力系统中，将110kV及其以上的配电网络发生单项接地故障成为大电流接地系统故障。在110kV及其以上配电网络中普遍采用中性点有效接地技术，就上将中心点经过低抗阻接地或者选择中心点直接接地。因为110kV及其以上配电网络发生单项接地故障时线路内构成短路回路使得故障点产生的电流较大所以也称之为大电流系统单项接地故障。针对其发生故障时，故障点电流较大容易检测的特点。一般采用配电网络FTU或者FPI检测过流现象的电流法进行选线定位。检测原理基本与过流保护操作原理一直。通过分析线路过流信息，识别故障线路然后进行故障线路隔离并恢复非故障线路供电。电流法对大电流接地系统单相接地故障的选线的判断较为明确，灵敏性和可靠性也较高。对于乡镇供电或者城郊供电因为其供电距离较长一般不采用电流法进行检测，更多利用电流对比法或者阻抗发进行故障检测。

2.2小电流接地系统单相接地故障的选线

在我国电力系统中，将10kV的配电网络发生的单相接地故障称为小电流接地系统故障。在10kV配电网络中一般采用中性点非有效接地技术，即中性经消弧线圈接地（也称为谐振接地）、经高阻抗接地或者直接不接地的。这使得发生接地故障时，线路内不构成短路回路使得接地电流较小，因此10kV配电网络发生的单项接地故障也被称之为小电流接地系统单相接地故障。发生小电流系统接地故障时，小电流接地系统单相接地故障的特点在于，因为其经过电流较小，三相线电压依旧能保持平衡，所以配电网络可以带故障运行1~2h。但如果不及时修复配电网络长时间带故障运行可能使故障范围扩大化，演变成相间短路或多点接地故障，因此要及时进行故障修复。但小电流接地系统单相接地故障因为其电流较小，接地电弧不明显使的故障的隐蔽性大大提高，在进行故障选线时难度较大，只能通过人工拉线的方式进行确定，浪费大量人力物力不说还会造成大规模停电。现在，小电流接地系统单相接地故障采用的方法主要有两种。分贝时是故障电气量特征法和外加注信号法。故障电气量特征法是根据分析故障信号特征如零序电压、零序电流、无功分量、有功分量、残余电流、负序电流、谐波等信号的特征分量进行故障选线。其缺点在于但遇到间歇性故障与故障点电弧不稳的情况时因为缺少稳定的稳态特征信号而难以判断甚至产生误判，为了弥补这一缺陷故障电气量特征法还会使用暂态选线法进行辅助选线。在线路系统中暂态特征信号分量时远远大于稳态信号特征分量的。但暂态选线法的问题在于暂态特征信号出现时间极短，对于信息收集并不方便。一般使用的故障电气量特征法有首半波法、小波分析法、Prony法等。第二种外加信号法是通过对系统内发射脉冲信号或者S信号，探测接地点返回信号或出线阻尼率实现故障选线工作。其缺点在于需要进行信号源与检测设备的资金投入以及注入信号功率受到互感器容量限制、对间歇性接地电弧检测效果较差。

2.3单相接地故障选线技术发展趋势

从上述内容不难看出单相接地故障选线技术的难点要点在于小电流系统接地故障的选线上。因为经过电流较小使得故障点隐蔽性大大提高，如果采用单一的检测手段不管是故障电气量法还是外加信号法都会受到故障电弧不稳定、消弧线圈过补偿乃至各种随机因素的影响不可避免的产生“检测盲区”，难以完成迅速准确选择故障选路的目的。因此多技术融合是单相接地故障选线技术发展的主要趋势。例如将检测手段与人工智能计算相结合对各种故障特征量化计算，以提高故障选线的准确性。但目前，这种技术还没有进行实际应用，其应用效果还有待实践。配电网络的单相接地故障选线技术发展趋势的另一个方向是通过配电线路的磁场特征进行选线和定位。但这一方法很容易受到地理环境的影响，普适性较差。本文主要对多种检测技术融合的综合检测法进行实验探究。

3配电网单相接地故障选线试验技术

3.1选线试验方法

配电网络中单相接地故障选线试验大都先采用仿真实验法，利用MATLAB建立配电网络中单相接地故障选线模型，获得很合理的实验方案与数据后。在制作样机进行挂网试运行积累现场模拟实验数据。

3.2单相接地故障选线案例

采用10kV配单网络样机进行的单相接地故障选线分析，共五条线路其中一号线路发生单项接地故障。表1是中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的现场故障选线结果。从表中可以发现，中性点经消弧线圈接地技术对发生单项接地故障进行故障线路确定的影响效果大于中性点不接地技术。这是因为中性点经消弧线圈接地技术中的消弧线圈虽然对接地电流的补偿作用但也给故障选线带来了分析干扰。其次可以从表中发现小波包法对中性点经消弧线圈接地是有一个误判的，这是因为因小波包法在对暂态信号特征不明显时故障选线的准确性会明显下降。相比单一的故障线路选线法，综合选线法因为综合了各种故障特征因此故障选线的可靠性跟高。

表1

4结语

近些年来，随着国家经济的持续迅速发展，以及城市化建设的不断推进。国家电网的建设也得到了长足发展。配电网络在进行正常运行时发生故障也是无法避免的。在我国配电网故障主要分为两大类。一种是配电网发生相间短路故障；另一类则是接地故障。相间短路障碍细分有AB、BC、CA、ABC几种类型。接地故障细分则有CG、ABG、BCG、CAG（其中G表示地）几种类型。根据国家电网数据可知接地故障发生率远高于相间短路故障发生率。而在配电网络接地故障中单线接地又占据到了配电网络故障的绝大多数，比例接近80%。单相接地故障会对配电网络的供电稳定性造成明显影响，如果不及时进行修复还会造成故障范围扩大化。而配电网单相接地故障想要尽快修复的关键在于如何准确识别故障线路。

参考文献：

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