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沈阳市于洪区青山路56-14号依云北郡C7-352 马宇驰 13700004257
【摘 要】：高阻接地、不接地和消弧线圈接系统称为小电流接地系统，其中小电流接地系统单相接地最容易发生故障。在这种情况下，如何准确快速的发现故障就成为电力系统正常运行的必然要求。本文分析了有关小电流接地系统单相接地故障的几种特征，对现有的一些选线方法做了系统的归纳。
【关鍵词】：小电流接地系统；单相接地；选线
【中图分类号】TM713
小电流接地系统是我国大多数配电网所采用的接地系统，这是因为当单相接地故障发生在小电流接地系统时它仍然保持对称的线电压，用户的供电不会受到影响，所以故障线路不需要马上断开，保证了供电的可靠性。因此，小电流接地方式在我国的中压配电网中占绝大多数。当故障出现在小电流接地系统单相接地时，故障点上流过的电流很小，并且相对地的电压也降低了。然而两相的相电压在没有发生故障部分出现上升，系统相电压变成了不对称，但是线电压依然保持着对称，负序电压的值为零，因此，对用户的连续供电不会受到这种故障的影响，系统依然可以正常运行 1～2 个小时。但正因为如此，故障选线困难，需要分析小电流接地系统单相接地故障的特征，找到正确的选线方法，在发生单相接地故障的时候，及时准确地找到故障线路，并予以切除，以保障系统运行安全。
一、小电流接地系统单相接地故障的特征分析
当小电流接地系统发生单相接地故障时，不同的中性点接地方式决定了相应的故障特征：
1 不接地系统
当单相接地发生时，零序电压将会贯穿在整个系统。在未出现故障相的元件上有电流大小等于本身对地电容电流的零序电流，电容性无功功率的方向由母线流出指向出线，也就是说零序电流比零序电压超前 90°。在出现故障线路上，零序电流是整个系统未出现故障处所有元件对地电容电流相加之和零序电流，且数值较大。从线路流出并指向母线的方向就是电容性无功功率的实际方向，即零序电流落后零序电压 90°。
2 经消弧线圈接地系统
当我们使用完全补偿的时候，本身的电容电流将成为流经未出现故障线路和出现故障线路的零序电流，从母线流出指向出线方向是所有电容性无功功率的实际方向。在这种情况下，哪一条线路出现了故障无法通过稳态零序电流的大小和功率方向来进行判断。如果使用过补偿方式，本身的电容电流此时将小于流经故障线路的零序电流，而从方向上看，从母线流出指向线路仍然是电容性无功功率的实际方向，与未出现故障线路的方向一致。在如此情况下，用功率方向来对出现故障的线路的方法是不被采纳的；加之因为过补偿度不是很大，也无法轻易地利用零序电流值的不同来找出故障线路。
二、选线的方法
1 残流增量法
残流增量法是建立在综合分析判断和微机快速处理基础上的。具体的选线过程如下：当单线接地故障发生在小电流接地系统时，需要将各条出线的零序电流采集起来，将消弧线圈补偿度作出一档的改变，再次对每一条出线零序电流进行采集，出现故障的线路是通过对比来自每一条出线在消弧线圈换档前后零序电流变化量来判断的。
2 零序电流基波电流比幅法
分别比较其中一条线路零序电流与扣除这一条线路后的其他线路零序电流之和，若比较后得出的结果相等，则故障线路就是这一条；若比较的结果均不相等，我就可以判断其为母线发生故障。预先进行计算，因此每一条馈线对地电容大小可以得出，在单相接地的情况下，将测得的零序电流进行比较，判断大小是否和本条线路电容电流相等，如果相等则线路出现了故障，如果比较的结果是所有的线路都相等，就是母线出现了故障。但不足的是，该检测方法灵敏度较低，在一些情况下有可能出现错误的判断，并且母线的故障无法得到检测。
3 基于小波变换的选线方法
要实现精确分析随机信号，尤其是变化比较敏感的暂态突变信号以及一些微弱信号，可以通过提取有效的故障信息并分析其特征来实现。根据小波变换的模极大值理论，如果有故障及噪声出现，就会导致信号发生奇异，模极大值点在出现小波变换时对应于采样得到的数据的奇异点。若此时的伴随尺度变大就会逐渐减小噪声的模极大值，所以，如果要忽略由噪声所产生的影响，需要经过一定的尺度分解，从而暂态短路信号就会比较理想。所谓的小波变换，就是一个信号经过分解后，得到了小波在不同位置和尺度的和，再加上对小波及小波基变换暂态零序电流特征分量进行合适的选择，这样，基于瞬时电流信号的选线判据就构造出来了。
4 电流信号注入法
在电压互感器空闲时借助其接地相，将一个具有特殊波形且频率在各次谐波之间的电信号注入到电力系统中。因为当系统出现单相接地故障的时候，非接地相的线路中没有注入信号，被注入的电信号只是在接地相的线路中流通，所以，只需要检测被注入的信号电流是否在线路中出现，故障选线就可以进行。
5 能量法
能量法原理如下，在未出现故障线路上的接地上我们可以利用能量函数，它由零序电压和电流组成，且值大于零；然而能量函数在未出现故障的线路上极性和消弧线圈一样；对于整个网络而言，它所传递的能量都是从出现故障的线路传递给未出现故障线路的，因此故障线路上总是有小于零的能量函数，并且其他线路的能量函数包括消弧线圈在内的总和就是它的绝对值，从而提出了这两种接地选线可以从大小及方向来进行判别的方法。
三、结语：
由于小电流接地系统中单相接地是最容易发生故障的接地系统，因此实现接地故障的选线对于减小停电范围、缩短停电时间及提高供电可靠性具有重要意义。本文分析了有关小电流接地系统单相接地故障的几种特征，对现有的一些选线方法做了系统的归纳。
参考文献：
[1]宋洪运，吕艳萍，夏云非. 小电流接地系统两点单相接地故障选线的研究[J]. 继电器，2005，10：31-35.
[2]连鸿波，杨以涵，潘永刚，谭伟璞. 小电流接地系统中面向单相接地故障的自动重合闸技术[J]. 电力系统自动化，2004，06：73-77.
[3]梁睿. 基于故障类型的单相接地故障综合选线研究[D].中国矿业大学，2010.
[4]李华忠. 基于DSP和多重算法的小电流接地系统单相接地故障选线装置的研制[D].合肥工业大学，2009.
[5]刘其奎. 浅谈小电流接地系统的单相接地故障检测方法[J]. 江西能源，2006，01：30-31+33.
【摘 要】：高阻接地、不接地和消弧线圈接系统称为小电流接地系统，其中小电流接地系统单相接地最容易发生故障。在这种情况下，如何准确快速的发现故障就成为电力系统正常运行的必然要求。本文分析了有关小电流接地系统单相接地故障的几种特征，对现有的一些选线方法做了系统的归纳。
【关鍵词】：小电流接地系统；单相接地；选线
【中图分类号】TM713
小电流接地系统是我国大多数配电网所采用的接地系统，这是因为当单相接地故障发生在小电流接地系统时它仍然保持对称的线电压，用户的供电不会受到影响，所以故障线路不需要马上断开，保证了供电的可靠性。因此，小电流接地方式在我国的中压配电网中占绝大多数。当故障出现在小电流接地系统单相接地时，故障点上流过的电流很小，并且相对地的电压也降低了。然而两相的相电压在没有发生故障部分出现上升，系统相电压变成了不对称，但是线电压依然保持着对称，负序电压的值为零，因此，对用户的连续供电不会受到这种故障的影响，系统依然可以正常运行 1～2 个小时。但正因为如此，故障选线困难，需要分析小电流接地系统单相接地故障的特征，找到正确的选线方法，在发生单相接地故障的时候，及时准确地找到故障线路，并予以切除，以保障系统运行安全。
一、小电流接地系统单相接地故障的特征分析
当小电流接地系统发生单相接地故障时，不同的中性点接地方式决定了相应的故障特征：
1 不接地系统
当单相接地发生时，零序电压将会贯穿在整个系统。在未出现故障相的元件上有电流大小等于本身对地电容电流的零序电流，电容性无功功率的方向由母线流出指向出线，也就是说零序电流比零序电压超前 90°。在出现故障线路上，零序电流是整个系统未出现故障处所有元件对地电容电流相加之和零序电流，且数值较大。从线路流出并指向母线的方向就是电容性无功功率的实际方向，即零序电流落后零序电压 90°。
2 经消弧线圈接地系统
当我们使用完全补偿的时候，本身的电容电流将成为流经未出现故障线路和出现故障线路的零序电流，从母线流出指向出线方向是所有电容性无功功率的实际方向。在这种情况下，哪一条线路出现了故障无法通过稳态零序电流的大小和功率方向来进行判断。如果使用过补偿方式，本身的电容电流此时将小于流经故障线路的零序电流，而从方向上看，从母线流出指向线路仍然是电容性无功功率的实际方向，与未出现故障线路的方向一致。在如此情况下，用功率方向来对出现故障的线路的方法是不被采纳的；加之因为过补偿度不是很大，也无法轻易地利用零序电流值的不同来找出故障线路。
二、选线的方法
1 残流增量法
残流增量法是建立在综合分析判断和微机快速处理基础上的。具体的选线过程如下：当单线接地故障发生在小电流接地系统时，需要将各条出线的零序电流采集起来，将消弧线圈补偿度作出一档的改变，再次对每一条出线零序电流进行采集，出现故障的线路是通过对比来自每一条出线在消弧线圈换档前后零序电流变化量来判断的。
2 零序电流基波电流比幅法
分别比较其中一条线路零序电流与扣除这一条线路后的其他线路零序电流之和，若比较后得出的结果相等，则故障线路就是这一条；若比较的结果均不相等，我就可以判断其为母线发生故障。预先进行计算，因此每一条馈线对地电容大小可以得出，在单相接地的情况下，将测得的零序电流进行比较，判断大小是否和本条线路电容电流相等，如果相等则线路出现了故障，如果比较的结果是所有的线路都相等，就是母线出现了故障。但不足的是，该检测方法灵敏度较低，在一些情况下有可能出现错误的判断，并且母线的故障无法得到检测。
3 基于小波变换的选线方法
要实现精确分析随机信号，尤其是变化比较敏感的暂态突变信号以及一些微弱信号，可以通过提取有效的故障信息并分析其特征来实现。根据小波变换的模极大值理论，如果有故障及噪声出现，就会导致信号发生奇异，模极大值点在出现小波变换时对应于采样得到的数据的奇异点。若此时的伴随尺度变大就会逐渐减小噪声的模极大值，所以，如果要忽略由噪声所产生的影响，需要经过一定的尺度分解，从而暂态短路信号就会比较理想。所谓的小波变换，就是一个信号经过分解后，得到了小波在不同位置和尺度的和，再加上对小波及小波基变换暂态零序电流特征分量进行合适的选择，这样，基于瞬时电流信号的选线判据就构造出来了。
4 电流信号注入法
在电压互感器空闲时借助其接地相，将一个具有特殊波形且频率在各次谐波之间的电信号注入到电力系统中。因为当系统出现单相接地故障的时候，非接地相的线路中没有注入信号，被注入的电信号只是在接地相的线路中流通，所以，只需要检测被注入的信号电流是否在线路中出现，故障选线就可以进行。
5 能量法
能量法原理如下，在未出现故障线路上的接地上我们可以利用能量函数，它由零序电压和电流组成，且值大于零；然而能量函数在未出现故障的线路上极性和消弧线圈一样；对于整个网络而言，它所传递的能量都是从出现故障的线路传递给未出现故障线路的，因此故障线路上总是有小于零的能量函数，并且其他线路的能量函数包括消弧线圈在内的总和就是它的绝对值，从而提出了这两种接地选线可以从大小及方向来进行判别的方法。
三、结语：
由于小电流接地系统中单相接地是最容易发生故障的接地系统，因此实现接地故障的选线对于减小停电范围、缩短停电时间及提高供电可靠性具有重要意义。本文分析了有关小电流接地系统单相接地故障的几种特征，对现有的一些选线方法做了系统的归纳。
参考文献：
[1]宋洪运，吕艳萍，夏云非. 小电流接地系统两点单相接地故障选线的研究[J]. 继电器，2005，10：31-35.
[2]连鸿波，杨以涵，潘永刚，谭伟璞. 小电流接地系统中面向单相接地故障的自动重合闸技术[J]. 电力系统自动化，2004，06：73-77.
[3]梁睿. 基于故障类型的单相接地故障综合选线研究[D].中国矿业大学，2010.
[4]李华忠. 基于DSP和多重算法的小电流接地系统单相接地故障选线装置的研制[D].合肥工业大学，2009.
[5]刘其奎. 浅谈小电流接地系统的单相接地故障检测方法[J]. 江西能源，2006，01：30-31+33.