小电流接地系统故障定位技术研究

吴林　许冠亚

摘 要：小电流接地系统的应用是不可避免的，但是在使用的过程中经常出现各种各样的故障问题，需要使用有效的方法对故障进行定位，这样才能及时地进行维修。但在实际中，我国一些供电部门依然采用传统的方法进行故障定位，工作效率较为低下，而且准确性也不是很高。为了能够有效提高工作效率与故障定位的可靠性，在分析当前该系统故障定位现状的基础上，具体分析了几种较为有效的方法。

关键词：小电流接地系统；系统故障；故障定位；技术分析

中图分类号：TM864 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.137

小电流接地系统的故障点定位难度较大，一方面是因为故障信号微弱，另一方面是因为故障电弧的稳定性不好。因此一直以来其故障点定位问题都受到有关部门和相关人员的广泛关注。目前我国一些供电部门在对其故障位置进行检测的时候，依然沿用传统人工巡检法。这种方法花费的时间太长，需要引进先进的方法进行检测，这样才能提高系统故障定位的准确性，并节省时间。

1 小电流接地系统故障定位的现状

当小电流接地系统在运行过程中出现故障的时候，故障稳态信号通常都会有所减弱，而稳态电流将会下降到20 A以下，此时工作人员难以对故障信号进行判别提取。当然，如果能够运用人工智能或者相关数学工具进行解决，可以进一步提高故障特征提取的准确性，但是这种方法目前依然处于起步阶段，一时还难以大量投入使用。目前现实中采用的许多故障定位技术具有一些共同的特征，即发生故障区域的接地电阻恒定都是在故障信号无任何干扰因素下假设的，这是一种理想情况，实际上很少存在这种情况，它具有很强的随机性，一般都会受到一些因素的干扰。这就需要在未来的研究中继续努力，以此获得更大的突破。下文主要是分析现实中常用的一些故障定位技术。

2 常用的小电流接地系统故障定位技术

2.1 阻抗法

阻抗法是目前常使用的一种方法。这种方法主要是通过求解电压电流平衡方程的方式获得线路阻抗值，然后再借助单位阻抗对故障距离进行计算。一般来说，阻抗法主要有两种，一种是单端测距，一种是双端测距。前者主要是通过分析测量端电流与电压的具体关系，进而将中间变量消去，这样就可以获取故障距离的表达式；后者主要是通过分析线路两端的电流与电压的特殊关系获取电压方程，从而计算故障距离。

2.2 注入信号寻迹法

注入信号寻迹法主要是指在发生接地故障后，借助工具在故障线路注入信号，此时信号就会经过一定的路线由故障点流入大地， 并借助信号探测器检测信号经过的线路，该线路就是故障线路，然后再借助工具检测故障线路沿线，获取故障点所在的具体位置。这种故障检测方法不需要用到电流互感器，因此在检测的过程中不会受到消弧线圈的影响，但是需要利用工具将信号注入设备，并且还需要对线路沿线进行检测，整个过程花费的时间较长，对于间歇性接地故障的检测效率不高。

2.3 零序电流比较法

零序电流比较法可以划分为两种，一种是幅值法，一种是相位法。两种方法都是通过零序电流幅值和方向在不同位置中的检测点进行故障定位。当小电流接地系统在运行过程中因为某种原因而导致单相接地短路时，非故障相的对地电压将会出现一定的升高， 而且暂态零序故障电流也会相应地产生。另外，根据中性点不接地系统的特征可以得知滞后零序电压为90°，而分析显示超前零序电压同样为 90°，从这就可以看出故障点两侧的零序电流方向完全不一样，两者是相反的，但从故障点同侧的情况来看，零序电流幅值并无太大的差异，因此零序电流幅值最大检测点的下游区段即为故障区段。

2.4 行波法

当线路因为某种原因而发生故障的时候，故障点就会产生电压电流暂态行波。它主要是向故障点两端进行传递，在遇到不连续阻抗的情况下，将会出现反射和透射的现象。而行波法主要是借助一点的方式列写方程，从而计算出故障距离。一般来说行波法可分为两种，一种是单端行波测距，另外一种是双端行波测距。

2.5 中电阻法

中电阻法也是一种可用的检测方法之一，利用的原理为将中值电阻放到故障系统的中性点形成人为的故障电流， 此时检测人员只能在故障点检测到故障电流，在完好线路中根本就检测不到故障电流，在故障点下游检测同样如此， 这样就能够实现故障定位。一般来说，这种检测方法主要是用在谐振接地系统的故障检测中，但需要注意的是人为故障电流的形成并不安全，对于系统来说，依然存在较大的安全隐患，因此使用过程中的投入电阻设计困难系数较大。

2.6 借助人工智能和相关数学工具检测

这些年，计算机技术发展非常快，涌现了出现了许多新的技术方法。其中，在配电网故障定位方面，人工智能算法以及相关数学工具陆陆续续被应用到这一领域中。例如涌现出了遗传算法、神经网络等相关的方法。这种方法的应用对微弱特征信号的提取具有非常关键的作用，能够进一步提高故障定位的准确性。但是由于技术有限，该方法还没有在实际中得到大量使用，需要专家继续深入分析研究。

3 结语

随着我国供电需求的不断增大，我国急需保证供电的可靠性，这样才能给用户提供高质量的服务。这就需要尽可能地减少配电网故障次数。但是在使用的过程中，不可能不出现故障，因此，有关部门工作人员一定要及时进行维修，而维修的关键就是配电网故障定位问题。只有确定了故障点，才能尽快地解决。对于配电网故障定位，可以根据实际情况利用阻抗法、中电阻法等进行检测，这样可以进一步提高故障定位的准确性。

参考文献

[1]韩志锟，饶曙勇，姜玉山，等.基于能量比法的输电线路行波故障测距[J].电网技术，2015，07（13）：216-218.

[2]田书，王晓卫，王娟娟.小电流接地系统输电线路故障定位新方法[J].电力系统及其自动化学报，2014，06（31）：52-54.

[3]姚李孝，赵化时，柯丽芳，等.基于小波相关性的配电网单相接地故障测距[J].电力自动化设备，2014，08（21）：271-275.

[4]朱玲玲，张华中，王正刚.基于小波神经网络单相断线故障选线和定位[J].电力系统保护与控制，2013，12（24）：112-114.

〔编辑：王霞〕