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摘 要：在10kV配电网的单相接地故障过程中，接地电流的产生值很小，故障情况也不乐观。对于接线问题还没有找到最佳的解决措施。系统在出现单相接地故障时，我们分析其暂态特征可以采用仿真模拟手法，主要是对中性点通过消弧线圈在接地系统产生单相接地故障来模拟。在一个公平周期内我们可以对各线路暂态零序电流进行比较，选出一个通过絕对值比较的故障选线方法。本文就10kV配电网的单相接地故障选线问题进行探讨，总结出这种选线方法的原理和步骤。可以得出，实现故障选线的准确性方法，此方法具备较高的灵敏度，不会在过渡电阻和故障合闸角等因素下产生影响。
关键词：10kV配电网；单相接地；故障连线；零序电流
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0072-02
中性点非直接接地方式是10kV配电网的常用方式，这种接地方式通常会导致单相接地故障的发生率最大，80%的配电网总故障率都是发展这种故障。系统的单相接地过程中，接地电流出现最小值、馈线数目也多，而且故障特征也不会经常明显出现，因此很难对其进行故障检测，迄今为止这个选项问题也一直没有找到绝佳的解决方法。
1 现有的故障选线方法的分类和比较
在稳态方法和暂态方法的基础上组成现有的故障选线方法。稳态选线方法中稳态故障信号不强，消弧线圈的影响会让它的实际应用效果大打折扣。暂态过渡过程，可以明显的出现在系统发生单相接地故障中，这个过程中不会受到消弧线圈的影响，且产生的暂态接地电容电流可以用数倍或者数十倍的稳态电流表示。因此，要想获得较好的选线效果可以采用暂态方法。
各条出线的零序暂态电流峰值的幅值比较可以利用暂态零序电流的幅值比较法完成。暂态电流峰值单一的情况下，故障期间的大量暂态信息会很容易被噪声干扰而不被充分利用，进而出现误导判断的情况。因此，在故障特征的提取上，需要寻求更加可靠的方法。
2 10kV配电网单相接地故障选线和定位的重要性
配电网自身复杂的网络结构使得配电网通常出现故障跳闸，电气设备的损坏和继电器保护越级跳闸，造成大面积的停电等问题且配电网故障率极高，故障的发生不仅会对经济损失造成直接影响，还会发生严重的人身伤亡。雷击事故、污闪故障、铁磁谐振过电压、弧光扫地过电压等和单相小电流接地故障等原因都会造成配电网故障。其中，6-10kV配电网中的单相小电流接地故障最容易导致配电网故障，且其故障的发生率大概是所有故障次数的80%。
尽管规程表示，10kV配电网发生单相接地故障后配电网络可以继续运行2h，我国6～10kV输电线变压一侧选用的三角形接法不具备中性点引出通常也不会对其进行消弧线圈的安装，在单相接地故障发生时，非故障线对地工频电压升高，用电设备在过电压状态下运行，所以单相接地故障会紧接着出现两点或多点故障和相间短路造成跳闸停电事故或者出现电缆爆炸、PT烧毁等事故，引起不必要的经济损失和人员伤亡。比如：安徽省的一次小电流接地故障产生的跳闸停电检修电网，其产生的经济损失就高达数亿人民币；华北某电厂6kV用电厂曾多次由于输电电缆单相小电流接地故障造成的开关爆炸事故。所以，我们务必要对单相小电流接电故障的故障点位置进行精确确定，并及时安排相关措施排除故障。
此外，中性点非接地方式通常都在10kV配电网当中。如果线路发生单相接地故障时不能形成低阻抗的短路回路，产生较小的接地短路，仅表现为小电流接地，且网络结构多为树枝状态下辐射型，由单端电源供电。因此，在单相接地故障中，不会对哪一相输电线上的小电流接地故障进行确定，也不能确定单相接地故障点的具体位置。由此，现在我们都是在单相接地选线采取拉路法，在对接地点进行寻找时采取人工巡线目测法，这种方法的采用不仅会让电力部门耗费巨大的人力和物力，还不适用于现代的电网高度自动化水平。因此，对于电力系统而言，最大的难题就是小电流接地系统单相接地选线与定位问题。
3 单项接地故障特征分析
从图1当中我们可以指导，配电网的中性点通过消弧线圈在接地系统发生单相接地故障时组成了零序等效网络。
系统出现单相接地故障时，暂态的电容电流和暂态的电感电流是故障点的主要暂态接地电流。
零序电压和暂态电流的暂态分量分别用u 和i 表示：
u =U sin（ t+？准）（1）
i =i +i = e sin t+I cos？准e （2）
——回路自由震荡角频率；
L ——线路和变压器等在零序回路中的等效电感。
通常而言，暂态电容电流i 会由于 / 的值的增加而出现明显的变化，当处于暂态过程时，二者不会发生补偿。
故障相电压的突然降低会导致电容电流放量的速度加快，产生好几千赫兹的振荡频率，线路的参数故障点位置和故障电阻值会让振荡频率发生变化；充电电容电流流经回路电感会由于非故障性电压的升高而增加，所以充电电流的衰减速度减慢导致产生数百赫兹的较低振荡频率。
综上所述，系统发生单相接地故障后，暂态电容电流值与暂态接地电流的幅值和频率息息相关。
4 故障选线原理与步骤
（1）选线判据
暂态电容电流大概在0.5-1个周波内持续出现，不会检测出具体的故障信息。如果在故障信息检测当中运用零序电流的峰值来进行检测，则很容易受到噪声的干扰产生误判。因此我们可以在一个公平周期内对所求区的各线路零序暂态电流幅值进行绝对值求和。从而通过对得出的各线路暂态零序电流差值的比较来进行选线。这个方法的优点就是通过暂态过程中大量的故障信息可以让选线更加精确、合理。
在一个工频周期内，线路j上的零序电流和N个采集点数据的绝对值之和为：
I = i （k）1（3） 上述公式当中，零序电流在一个周波内幅值的采集点数用N表示，线路j在第k个采样点的幅值用i （k）表示，则线路i与其他线路的零序电流总和之差的公式为：
△I = I -I （4）
室中，配电网线路条数用i=1，2，…，n表示。
由上可知，系统在发生单相接地故障时会出现最大暂态零序电流，由此在进行选线时，只要是完整线路暂态电流与故障线路暂态电流之差都可以进行选线，故障线路用△I 表示。
△I =min△I ，i=1，2，…，n（5）
单相接地故障包含线路故障与母线故障两种类型，因此在运用以上选线方法之前，首先判断故障是线路故障还是母线故障。所偶有非故障线路零序电流之和的值大概是故障线路的零序电流，所有若配电网馈线的条数n（n>3）时发生单相接地故障，不管是哪2条非故障线路零序电流之和都比故障线路的零序电流小；如果单相接地故障类型属于母线故障，则各线路的零序电流差不多，可以根据选线步骤4进行判别和计算。
计算判据时运用这个方法主要是根据在一个工频周期内，本线路测量的暂态楞次定律采样点值的绝对值之和，就好像是把零序电流幅值发达了，然后会让大信号覆盖干扰信号，提高防干扰能力。
（2）選线步骤
系统在出现单相接地故障时想知道哪一条馈线是故障线路的基本步骤如下所述：
①采集系统中三相电压和各馈线的暂态零序电流，采样频率为8kHz；
②系统发生故障后通过金属性接地时相电压降低为0可以对故障相进行判断，但是完整的相电压会升高；
③在一个工频周期内，暂态零序电流N个采集点数据进的绝对值之和，用I 表示，其中j=1，2，…n，线路总数用n表示；
④挑出所有线路的I 中的三个最大值，排列之后的大小书序分别为I 、I 、I ，在分析故障时，判别公式为I >I +I ，如果结果和公式一样，就说明线路发生故障，如果结果和公式不一样，就表示各线路暂态零序电流差不多，不是馈线故障，而是母线故障；
⑤各线路的△I （i=1，2，…n）的计算公式如（4）所述，故障线路是通过相对于线路的△I 的最小值判断。
5 结 语
综上所述，本文就10kV配电网的单相接地故障选线问题进行探讨，总结这种选线方法的原理与步骤，提高选线故障的灵敏度和准确度，洗完可以为接下来的配电网发展提供帮助。
参考文献
[1]束洪春.配电网络故障选线.北京：机械工业出版社，2008.
[2]张伟刚，张保会，胡海松，等.应用小波包分析实现配电网单相接地故障选线电力系统自动化，2009，33（23）：60～64.
[3]张保会，赵慧梅，张文豪，等.从于特征频带内析态零序电流特点的配电网单相接地故障选线方法.电力系统保护与控制，2008；36（17）：5～10.
收稿日期：2018-5-11
关键词：10kV配电网；单相接地；故障连线；零序电流
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0072-02
中性点非直接接地方式是10kV配电网的常用方式，这种接地方式通常会导致单相接地故障的发生率最大，80%的配电网总故障率都是发展这种故障。系统的单相接地过程中，接地电流出现最小值、馈线数目也多，而且故障特征也不会经常明显出现，因此很难对其进行故障检测，迄今为止这个选项问题也一直没有找到绝佳的解决方法。
1 现有的故障选线方法的分类和比较
在稳态方法和暂态方法的基础上组成现有的故障选线方法。稳态选线方法中稳态故障信号不强，消弧线圈的影响会让它的实际应用效果大打折扣。暂态过渡过程，可以明显的出现在系统发生单相接地故障中，这个过程中不会受到消弧线圈的影响，且产生的暂态接地电容电流可以用数倍或者数十倍的稳态电流表示。因此，要想获得较好的选线效果可以采用暂态方法。
各条出线的零序暂态电流峰值的幅值比较可以利用暂态零序电流的幅值比较法完成。暂态电流峰值单一的情况下，故障期间的大量暂态信息会很容易被噪声干扰而不被充分利用，进而出现误导判断的情况。因此，在故障特征的提取上，需要寻求更加可靠的方法。
2 10kV配电网单相接地故障选线和定位的重要性
配电网自身复杂的网络结构使得配电网通常出现故障跳闸，电气设备的损坏和继电器保护越级跳闸，造成大面积的停电等问题且配电网故障率极高，故障的发生不仅会对经济损失造成直接影响，还会发生严重的人身伤亡。雷击事故、污闪故障、铁磁谐振过电压、弧光扫地过电压等和单相小电流接地故障等原因都会造成配电网故障。其中，6-10kV配电网中的单相小电流接地故障最容易导致配电网故障，且其故障的发生率大概是所有故障次数的80%。
尽管规程表示，10kV配电网发生单相接地故障后配电网络可以继续运行2h，我国6～10kV输电线变压一侧选用的三角形接法不具备中性点引出通常也不会对其进行消弧线圈的安装，在单相接地故障发生时，非故障线对地工频电压升高，用电设备在过电压状态下运行，所以单相接地故障会紧接着出现两点或多点故障和相间短路造成跳闸停电事故或者出现电缆爆炸、PT烧毁等事故，引起不必要的经济损失和人员伤亡。比如：安徽省的一次小电流接地故障产生的跳闸停电检修电网，其产生的经济损失就高达数亿人民币；华北某电厂6kV用电厂曾多次由于输电电缆单相小电流接地故障造成的开关爆炸事故。所以，我们务必要对单相小电流接电故障的故障点位置进行精确确定，并及时安排相关措施排除故障。
此外，中性点非接地方式通常都在10kV配电网当中。如果线路发生单相接地故障时不能形成低阻抗的短路回路，产生较小的接地短路，仅表现为小电流接地，且网络结构多为树枝状态下辐射型，由单端电源供电。因此，在单相接地故障中，不会对哪一相输电线上的小电流接地故障进行确定，也不能确定单相接地故障点的具体位置。由此，现在我们都是在单相接地选线采取拉路法，在对接地点进行寻找时采取人工巡线目测法，这种方法的采用不仅会让电力部门耗费巨大的人力和物力，还不适用于现代的电网高度自动化水平。因此，对于电力系统而言，最大的难题就是小电流接地系统单相接地选线与定位问题。
3 单项接地故障特征分析
从图1当中我们可以指导，配电网的中性点通过消弧线圈在接地系统发生单相接地故障时组成了零序等效网络。
系统出现单相接地故障时，暂态的电容电流和暂态的电感电流是故障点的主要暂态接地电流。
零序电压和暂态电流的暂态分量分别用u 和i 表示：
u =U sin（ t+？准）（1）
i =i +i = e sin t+I cos？准e （2）
——回路自由震荡角频率；
L ——线路和变压器等在零序回路中的等效电感。
通常而言，暂态电容电流i 会由于 / 的值的增加而出现明显的变化，当处于暂态过程时，二者不会发生补偿。
故障相电压的突然降低会导致电容电流放量的速度加快，产生好几千赫兹的振荡频率，线路的参数故障点位置和故障电阻值会让振荡频率发生变化；充电电容电流流经回路电感会由于非故障性电压的升高而增加，所以充电电流的衰减速度减慢导致产生数百赫兹的较低振荡频率。
综上所述，系统发生单相接地故障后，暂态电容电流值与暂态接地电流的幅值和频率息息相关。
4 故障选线原理与步骤
（1）选线判据
暂态电容电流大概在0.5-1个周波内持续出现，不会检测出具体的故障信息。如果在故障信息检测当中运用零序电流的峰值来进行检测，则很容易受到噪声的干扰产生误判。因此我们可以在一个公平周期内对所求区的各线路零序暂态电流幅值进行绝对值求和。从而通过对得出的各线路暂态零序电流差值的比较来进行选线。这个方法的优点就是通过暂态过程中大量的故障信息可以让选线更加精确、合理。
在一个工频周期内，线路j上的零序电流和N个采集点数据的绝对值之和为：
I = i （k）1（3） 上述公式当中，零序电流在一个周波内幅值的采集点数用N表示，线路j在第k个采样点的幅值用i （k）表示，则线路i与其他线路的零序电流总和之差的公式为：
△I = I -I （4）
室中，配电网线路条数用i=1，2，…，n表示。
由上可知，系统在发生单相接地故障时会出现最大暂态零序电流，由此在进行选线时，只要是完整线路暂态电流与故障线路暂态电流之差都可以进行选线，故障线路用△I 表示。
△I =min△I ，i=1，2，…，n（5）
单相接地故障包含线路故障与母线故障两种类型，因此在运用以上选线方法之前，首先判断故障是线路故障还是母线故障。所偶有非故障线路零序电流之和的值大概是故障线路的零序电流，所有若配电网馈线的条数n（n>3）时发生单相接地故障，不管是哪2条非故障线路零序电流之和都比故障线路的零序电流小；如果单相接地故障类型属于母线故障，则各线路的零序电流差不多，可以根据选线步骤4进行判别和计算。
计算判据时运用这个方法主要是根据在一个工频周期内，本线路测量的暂态楞次定律采样点值的绝对值之和，就好像是把零序电流幅值发达了，然后会让大信号覆盖干扰信号，提高防干扰能力。
（2）選线步骤
系统在出现单相接地故障时想知道哪一条馈线是故障线路的基本步骤如下所述：
①采集系统中三相电压和各馈线的暂态零序电流，采样频率为8kHz；
②系统发生故障后通过金属性接地时相电压降低为0可以对故障相进行判断，但是完整的相电压会升高；
③在一个工频周期内，暂态零序电流N个采集点数据进的绝对值之和，用I 表示，其中j=1，2，…n，线路总数用n表示；
④挑出所有线路的I 中的三个最大值，排列之后的大小书序分别为I 、I 、I ，在分析故障时，判别公式为I >I +I ，如果结果和公式一样，就说明线路发生故障，如果结果和公式不一样，就表示各线路暂态零序电流差不多，不是馈线故障，而是母线故障；
⑤各线路的△I （i=1，2，…n）的计算公式如（4）所述，故障线路是通过相对于线路的△I 的最小值判断。
5 结 语
综上所述，本文就10kV配电网的单相接地故障选线问题进行探讨，总结这种选线方法的原理与步骤，提高选线故障的灵敏度和准确度，洗完可以为接下来的配电网发展提供帮助。
参考文献
[1]束洪春.配电网络故障选线.北京：机械工业出版社，2008.
[2]张伟刚，张保会，胡海松，等.应用小波包分析实现配电网单相接地故障选线电力系统自动化，2009，33（23）：60～64.
[3]张保会，赵慧梅，张文豪，等.从于特征频带内析态零序电流特点的配电网单相接地故障选线方法.电力系统保护与控制，2008；36（17）：5～10.
收稿日期：2018-5-11