对配电网单相接地故障的技术研究

崔德民 刘 建 李晓博

(山东电力集团公司德州供电公司 253000)

1 中压电网的现状分析

6～35kV中压电网绝大部分为小电流接地系统，也有少部分为大电流接地系统。在小电流接地系统中，一部分采用中性点绝缘接地方式，另一部分采用消弧线圈接地方式，在消弧线圈接地的电网里，有固定调匝式消弧线圈、自动调匝式消弧线圈、并联中电阻的调匝消弧线圈、相控消弧线圈等，有以架空线为主的电网（在这种电网中接地电弧以开放式电弧为主），有以电缆为主的电网（在这种电网中接地电弧以封闭式电弧为主），中压电网有三个电压等级，电力用户的负荷情况极为复杂，单相接地故障一直是影响供电可靠性的主要因素。

小电流接地电网发生单相接地故障时，检测出故障线路一直以来都是困扰广大电力工作者的难题。目前所常用的单相接地故障选线判据主要分为暂态信号法、稳态信号法和外加注入信号法等几大种类，无论何种判据都会存在一定的局限性，都会出现在某些特定情况下出现错选、漏选的问题。而且单相接地故障的电流十分微弱，难以精确测量，再加上受到现场的电磁干扰以及工频负荷电流的干扰，严重降低了检测出的故障成分信噪比。从我国目前对配电网单相接地故障的研究来看，依然没有很好的模拟接地点的方法，也没有能全面反映接地现象的数学模型。因此在接下来的研究中，需要对接地过程进行大量的录波，研究接地现象，通过建立接地点模型的方式来解决配电网单相接地故障的选线问题。

2 基于多判据综合比较的单相接地选线技术

传统的单相接地故障选线方法对于选线输出没有附加约束条件，通常给出一个线路故障的符号就可以进行选择，这样一来就会存在很多弊端。而基于多判据综合比较的单相接地选线装置则可以完整捕获故障发生前后所有零序信号的录波数据，利用这些数据即可对接地故障进行在线诊断及分析，因此能够有效地提高故障处理的效率。以下就对基于多判据综合比较的单相接地选线技术进行深入分析：

2.1 技术方法

基于多判据综合比较的单相接地选线技术是对所有零序信号进行实时采样，而且能够有效保存各信号最近1500周期的采样数据。系统对每个采样点进行实时计算，如果发现样品中存在有暂态现象，系统可以立刻将该暂态过程的前后波形截取下来，然后进行在线分析，并且将分析结果和过程保存在硬盘当中。

分析各零序信号，根据一致性原则判断单相接地故障的类型属于PT或者CT故障。对信号发展过程进行搜索，将故障过程分解成为多个由单一电网参数突变导致的子过程。然后再对每个子过程进行频域分析，判断单相接地故障的类型，并且对整个故障过程进行全时域、全频域的搜索得到强特征区域，然后在该强特征区域内利用包括暂态信号法、稳态信号法在内的单相接地选线多重判据，实现选线。对比本系统的故障诊断以及单相接地故障选线的结果和实际情况是否相符，发现问题及时根据录波数据查找原因并修正算法。对每一次的故障都需要分析其本质原因，然后对全部记录下来的故障进行统计分析。

基于多重判据综合比较的单相接地故障自动选线技术的关键点是对暂态信号模极大值和小波变换技术的单相接地故障自动选线原理的研究以及多重判据综合比较的单相接地故障自动选线技术的研究，包括隶属度函数的定义、不同判据权重的确定、模糊逻辑的制定等。

2.2 技术路线

基于多重判据综合比较的单相接地故障自动选线的技术路线包括市场调查、系统设计、技术设计、加工生产、组装调试、性能测试、工业性试验、分析报告以及验收。在深入调研的基础上，根据基于多重判据综合比较的单相接地故障自动选线技术的现场使用情况进一步完善系统设计方案。

选择优质且具有较高可靠性能的元器件进行样机试制，并且模拟现场情况对单相接地故障自动选线装置的综合使用情况进行实验。现场安装单相接地故障自动选线装置，调试运行在实现完整、无遗漏、高采样率零序故障录波的同时，确保单相接地故障自动选线装置能够正确选线。如果在测试过程中发现问题，需要及时采取应对措施，进一步完善结构设计和样机。

随着单相接地数据的积累，对接地故障的研究也更加深入，升级接地故障录波与诊断装置软件及硬件，并且完善其功能，进一步提升单相接地故障自动选线装置的性能。收集和分析接地数据，配合有针对性的高压模拟试验，深入研究接地现象，建立接地点数学模型，考察使用中的接地选线装置存在的问题,用实际数据分析小电流接地方式的特点。根据现场实际数据的分析、整理、仿真并进行实际验证，收集资料，补充并制定编制相关技术文件。

总之，中压配电网肩负着给用户配电的责任，单相接地是影响配网供电安全的首要因素，80%的故障是由单相接地引起的，开展中压电网接地故障综合研究与治理项目，对于提高供电可靠性意义重大，为电网的安全经济运行提供了强有力的技术保障，从而为用户提供优质可靠的电源，其社会效益是不可估量。而且通过本文的研究，能够为今后配电网的故障定位的深入研究及后期产品的联合开发提供技术基础和实验手段。

3 结束语

综上所述，基于多判据综合比较的接地故障自动选线装置能准确及时地发现事故隐患，防患于未然，确保电网的安全运行。该项技术主要包括暂态信号法和稳态信号法在内的多重单相接地选线判据，利用不同判据的特点和相互之间的互补作用，提高单相接地选线的准确率，以及通过对不同判据进行隶属度函数定义，在不同的接地故障条件下为每种判据赋予不同的权重值，使最终得到的选线结果为多判据综合比较的结果和疑似接地线路，从而进一步提高接地选线的准确率，这种基于多判据综合比较的配电网单相接地故障自动选线技术是选线方式革新发展的方向。

[1]叶杰红.基于小波分析的配电网故障选线的应用研究[J].广东工业大学，2006年.

[2]高红梅.相关性检测在配电网单相接地故障中的应用[C].中国产业，2007年.

[3]庞清乐.基于智能算法的小电流接地故障选线研究[J].山东大学，2007年.

[4]朱秀香.基于直流注入原理的配电网单相故障选线定位研究[J].济南大学，2010年.

[5]张慧芬.配电网单相接地故障检测技术研究[J].青岛理工大学，2006年.