分析中压配电网小电流接地系统单相接地故障智能选线

史迪康

摘  要：对于中压配电网（3千伏至66千伏），为促使其供电更为稳定，在中压电网中一般都会选取“小电流接地方式”。在出现单相接地故障的情况下，短时间内、精准地开展选线，防止事故严重化，促使电力系统更加可靠与安全，这显得是非常关键的。针对故障选线原理与方式，实行总结、探析与对比，归纳出还需处理的问题，同时给出相关的结论，以期能为有关人士提供参考。

关键词：中压配电网;单相接地;选线方式;小电流

引言：通过应用小电流接地系统，促使电力系统的优势得到了充分体现，可为行业的进步起到较大的促进作用。实际上在具体应用中，往往会形成单相接地故障，这有碍于系統的正常运转。因此，为了确保系统能够更好运行，需要选择行之有效的故障选线方式，在科学选线的基础上，尽可能减小系统损失，同时切实提高了修复率，在确保系统工作质量的同时，也促使其更加可靠与安全。

1.研究背景

现如今在中压配电网（3千伏至66千伏）中，一般都会选择小电流接地方式，其中包含着多种方式，比如中性点不接地。在出现单相接地故障时，因为电流并不大，同时线路电压的高低没有发生变化，根据规程规定，电网能够再工作两个小时左右，促使供电变得更为可靠。事实上，伴随线路的应用，再加上馈线的变多，若配电网长期带病工作，会造成故障扩大化，致使整个系统过电压，从而影响到电力装置，引起其不能顺利工作，降低系统运转的可靠性，因此，需要短时间内、有效地找到故障，同时进行切除。

根据相关研究得知，小电流接地故障出现的几率较大，以单相接地故障来看，大概占到其十分之七。因为故障信号并不大，特别是选择谐振接地方式，会进一步使信号变弱，造成不易进行故障选线，故而关于故障选线问题，长时间未获得完美处理，对此相关人员开展了很多的研究。提出了很多的故障选线方法，比如稳态以及暂态方法。本文总结了一些有关的故障选线方式，探究了它们的不足以及优势，选线原理以及应用条件，归纳了相关的优化措施，同时展望了今后选线技术。

2.小电流接地系统介绍

通常情况下，也被称为中性点不接地系统，在出现单相接地故障时，则难以产生电流回路。与电流负荷进行对比，接地短路电流是非常小的，这即为该系统名称的由来，正是由于其电流电力偏小，所以在大部分电力系统中，都普及了该系统，同时根据有关调查表明，低于110千伏的电力系统，基本上都运用了小电流接地系统[1]。显而易见，国内电力事业发展过程中，它为不可缺少的部分。

3.中压配电网小电流接地系统单相接地故障智能选线探析

该系统存在着电流较小的特征，基于这一优势，在电网方面使得其有着一定的地位，得到了较好的推广，不过在具体应用中还有着一定的不足，所以，在将来的发展中，需要不断实行改进，持续处理所出现的问题。基于中压配电网，对于怎样更好进行故障选线，本文主要从以下方面进行探析，即：稳态选线方法、暂态选线方法、其他故障选线方法（包含模型参数辨别方式、人工智能以及信息组合方式），旨在能为有关人士提供借鉴。

3.1稳态选线方法

1）零序电流幅值对比。根据零序电流大小差异来开展故障选线，事实上，在中性点谐振接地的情况下，因为消弧线圈所形成的电流，能够发挥补偿的效果，零序电流差不多相等，因此难以通过该方式开展故障选线[2]。

2）零序电流方向法。根据电流流向相反来开展故障选线，实际上，在中性点谐振接地的情况下，在利用过补偿时，零序电流流向一样，特别针对间歇性接地故障，电流波形有着突出的畸变，造成难以有效计算相角，因此，难以精准开展故障选线。

3）零序有功分量法。将有功电流分量进行相加，即是零序有功分量，因为仅通过故障线路，故而，根据电流幅值差异来开展选线。事实上，在形成的有功分量并不大，再加上极有可能被不平衡电流所干扰，需要在相同时间内获得电压信号，难以有效检测，难以确保其稳定性。

4）五次谐波幅值法。通常情况下，在异常电流中存在着很多的谐波信号，尤其是五次谐波，因为所形成的感性电流并不大，故而用不着考虑。该信号在线路的幅值、大小差异，利用对比比幅以及比相等方式能够开展故障选线。实际上，因为该信号含量并不大，在出现电弧情况时，可靠性不理想，可能被多种因素所干扰，比如谐波源。采用多次谐波平衡方式，也难以完全处理谐波信号不大的问题。

5）零序导纳法。根据支路获取零序电流以及电压，对零序电导进行计算，通过对导纳分布象限的对比，从而来开展故障选线，结合零序导纳分布，导纳处在第2、3象限，同时正常相的处于第1象限，据此来进行选线。采取这一方式，可以确保准确性，事实上，若出现间接性接地故障，该方式就难以有效选线。

6）负序电流法。当出现小电流接地故障的情况下，从分布上来看，负序以及零序电流是差不多的，同时负序电流较大，因此针对负序电流，对其方向以及大小进行对比，据此来进行故障选线。事实上，在获取上有着较大的困难，同时线路处于正常工作状态，一般也会有着很多的负序电流，因此，这一方法选线稳定性不理想，难以确保精准度，不被经常使用。

3.2暂态选线方法

1）暂态零序能量法。对暂态零序能量进行积分，对比其大小以及极性，据此来进行故障选线。实际上，有功分量的比例并不大，尤其为金属性接地时，难以确保精准性[3]。2）首半波法。在出现该类故障时，根据相位相反这一特点，对故障线路进行识别，实际上，就暂态电流而言，其幅值并不大，同时极有可能被谐波所影响，因此，利用这一方式来进行故障选线，可靠性并不理想，同时精准性相对较低。3）小波分析法。现如今，该方式被推广于故障选线，通过对小波的使用，来对故障信号进行变换，从而获取模极大值，按照其极性以及幅值，对故障线路进行识别。因为暂态特性并不简单，尤其是频率成分以及衰减特点，极有可能被故障条件所干扰。

3.3其他故障选线方法

1）模型参数辨别方式。针对配电网，为其制定馈线等值模型，根据数据对模型参数进行求解，在电网出现故障的情况下，利用参数吻合来开展选线。2）人工智能方式。现如今在智能算法中，常常会选择神经网络，其按照映射进行判断。另外，就模糊控制而言，它结合输入信号，通过当下判据来开展选线，按照模糊理论，进而可以获取隶属度函数，然后利用信息获得故障线路。3）信息融合法。伴随电网的持续进步，使得电网故障变得更加复杂，单一判断难以保证对全部种类的故障进行有效判断。通过对小波技术的使用，来对暂态信息进行采集，其中存在着很多的暂态频谱信息，可以促使故障检测更加灵敏，实际上，抗干扰能力较弱，极有可能出现误判，所以，借助稳态故障检测，进一步来弥补这一不足，通过结合稳态以及暂态选线判断根据，有效辨别故障线路，获得综合判据来开展选线。

结论：对于小电流接地稳态，因为这一方式被诸多因素所干扰，比如消弧线圈、检测设备准确性，所以选线精准度以及稳定性较为糟糕，难以保证保护装置可以精准动作。通过暂态选线，即便可以弥补稳态选线的不足，实际上，极有可能被诸多因素所影响，也就是故障类别以及时刻等。即便小波变换以及人工智能，二者结合了数学处理方式，从理论层面上来看，可以促使故障选线更为精准，事实上，具体效果还需要深入检验。

参考文献：

[1]李童. 配电网小电流接地系统单相接地故障选线的研究[D].西安工程大学，2021.

[2]王银杰. 中压配电网小电流接地系统单相接地故障智能选线研究[D].中国矿业大学，2020.

[3]范斌. 配电网小电流接地系统单相接地故障定位方法研究[D].湖北工业大学，2019.