浅谈小电流传统接地选线方法

马晓燕

摘 要：小电流接地系统，由于中性点不是直接接地的，当发生单相接地故障时，故障特点不是非常明显，故障选线就显得很有必要。 解决这问题，对于提高电能质量和电力系统安全运行具有非常重要的意义。

关键词：小电流传统接地；选线装置

我国大多数配电网均采用中性点不直接接地系统 （NUGS），即小接地电流系统 ，它包括中性点不接地系统 （NUS），中性点经消弧线圈接地系统 （NES ，也称谐振接地系统 ），中性点经电阻接地系统 （NRS）。近年来，随着自动跟踪消弧电抗器的广泛使用，为解决系统在故障瞬间出现的谐振问题，开始采用消弧线圈与非线性电阻串（或并）联以及与避雷器并联的运行方式。NUGS发生单相接地故障的几率很高，这时，供电仍能保证线电压的对称性，且故障电流较小，不影响对负荷连续供电，故不必立即跳闸，规程规定可以继续运行 1～ 2小时。但随着馈线的增多，电容电流也在增大，长时间运行就易使故障扩大成两点或多点接地短路，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行，所以必须及时找到故障线路予以切除。

经过几十年的发展，虽然接地选线的方法越来越多，小电流接地选线装置已经历了几次技术更新换代，其选线的准确性也在不断提高，尽管备厂方宣称100%选线正确率，但工程实际中均存在误判率较高的问题，接地选线装置失效的情况依然频繁出现，故在电力系统实际运行中，原始的“拉线法”往往不得以成为最后也是最好的一种选线方法。

针对这一问题，人们已经提出了多种的解决方法，并相继开发出了多种接地选线装置。但是，到目前为止，还没有任何一种选线装置能在实际应用中取得非常理想的效果。目前的接地选线装置中采用的方法主要包括以下几种

1 零序电流比幅法

单相接地短路时，流过故障线路的零序电流在数值上等于所有非故障线路对地电容电流之和，即故障线路上的零序电流最大，所以只要通过零序电流幅值大小比较就可以找出故障线路。但这种方法不能排除CT（电流互感器）不平衡的影响 ，还受线路长短、系统运行方式及过渡电阻大小的影响 ，且系统中可能存在某条线路的电容电流大于其它线路电容电流之和的情况，可见此方法在理论上就是不完备的。

2 零序功率方向法

该原理利用故障线路零序电流滞后电压90度，非故障线路零序电流超前零序电压90度的特点，用零序功率继电器区分故障与非故障线路。在实际应用中此类设备出现误判率较高，对有消弧线圈的系统更明显，其主要原因主要有：零序CT二次侧波形畸变；线路电容较小时接地电导的影响；PT、CT的非线性特性；接地过渡电阻大小的影响；继电器工作电压死区以及系统运行方式的影响。

3 五次谐波电流分量法

在中性点经过消弧线圈接地的系统中，当发生单相接地故障时，工频零序电容电流基本上被消弧线圈所补偿，因此采用零序无功电流难以判断出故障线路。NES中的消弧线圈是按照基波整定的，可忽略消弧线圈对五次谐波产生的补偿效果，因为零序电流五次谐波分量在NES中有着与NUS中零序电流基波相同的特点，再利用适用于NUS系统接地选线的原理 （如群体比幅、比相法等），即可解决NES的选线问题。但负荷中的五次谐波源、CT不平衡电流和过渡电阻大小，均会影响选线精度。

4 S注入法

对只装设两相CT的架空出线难以得到零序电流，一般采用的方法是：首先定出故障的相别，然后向接地相注入信号电流，其频率f0可取在各次谐波之间 ，使其不等于工频分量及高次谐波。故障时接地相的PT原边处于被短路的状态，由副边感应来的信号电流沿接地线路的接地相流动并经接地点入地。用信号电流探测器在开关柜后对每一条出线进行探测，探测到注入信号的线路即故障线路。该方法利用处于不工作状态的接地相PT注入信号，不增加一次设备，不影响系统运行。但经高阻接地时，此方法可能产生误判。

5 注入变频信号法

对S注入法高阻接地时存在的问题，文献[26]提出的注入变频信号法可较好地解决。其原理是考虑故障后位移电压大小的不同，而选择向消弧线圈电压互感器副边注入谐振频率恒流信号还是向故障相电压互感器副边注入频率为70Hz的恒流信号，然后监视各出线上注入信号产生的零序电流工角、阻尼率的变化，比较各出线阻尼率的大小，再计及线路受潮及绝缘老化等因素可得出选线判据。但此方法不适用于低阻接地时的情况。

6 拉线法

拉线法即传统采用的无选择性绝缘监视装置方法。

常用的接地选线方法还有：有功分量法、能量法、首半波法等。近年来还出现了应用小波分析、模糊推理或模式识别来实现故障判别的方法，90年代初，国外已将人工神经网络原理应用于保护并有文献提到应用专家系统的方法。

目前常用的几种判别原理，每种选线原理都有其自身的优缺点，在小电流接地选线装置应用中， 往往需采取多种不同的选线原理、不同测量点的各种故障特征量进行融合处理，以消除干扰的影响，提高选线的准确性。

参考文献

[1]姚天任，江太辉. 数字信号处理. 华中理工大学出版社， 1999.

[2]张贤达. 非平稳信号分析处理. 国防工业出版社， 1998.

[3]吴兆雄，黄振兴，黄顺吉. 数字信号处理， 下册.

[4]吴正毅. 测试技术与测试信号处理. 清华大学出版社.