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摘要：针对小电流接地系统发生两点相继接地故障时常规选线装置选线准确率不高的问题，结合故障发生时零序电流特征分量幅值及相位关系，提出了一种配网线路两点相继接地故障选线方法。通过实时采集母线零序电压及各馈线零序电流，提取及处理零序电流特征分量并比较其幅值相位关系，实现了两点相继接地故障选线。在某10kV小电流接地系统中对不同故障馈线的相继接地故障进行仿真测试，结果表明所提方法能正确选出接地线路，具有一定的工程实用价值。
关键词：小电流接地系统;相继接地;故障选线
引言
10kV配电线路系统通常为小电流系统，当发生接地故障时由于线路整体电流波动较小，因此很难及时对故障进行定位。需要了解接地故障的情况同时掌握定位方法，才能将接地故障带来的影响进行最小化处理。
1相继接地故障特征
1.1同名相两点相继接地
首次接地的等值过渡电阻为首次故障接地电阻，第二次接地的等值过渡电阻近似为首次故障接地电阻和第二次故障接地电阻的并联，因此前后两次接地故障过渡电阻大小不同，故障特征不同。若首次故障为金属性接地或低阻接地故障，第二次故障为高阻接地故障。首次接地具有明显的故障特征：对不接地系统，故障线路暂态及稳态零序电流从线路流向母线，极性与健全线路相反，幅值大于健全线路;对消弧线圈接地系统，故障线路的暂态零序电流极性与健全线路相反，且幅值大于健全线路，选线装置能正确选出故障线路。当第二次高阻接地故障发生后，接地故障等值过渡电阻为低阻（首次故障接地电阻和第二次故障接地电阻的并联），母线零序电压及各出线零序电流分布特征变化不大，选线装置无法正确选出第二条接地线路。若首次故障为高阻接地故障，第二次故障为金属性接地故障或低阻接地故障。首次高阻接地故障可使用高阻接地故障选线算法选出故障线路。当第二次金属性接地或低阻接地故障发生后，接地故障等值过渡电阻为低阻（首次故障接地电阻和第二次故障接地电阻的并联），母线零序电压及各出线零序电流发生明显变化：对不接地系统，故障线路稳态及暂态零序电流幅值明显大于健全线路，且与健全线路极性相反;对消弧线圈接地系统，故障线路暂态零序电流幅值明显大于健全线路，且与健全线路极性相反，选线装置运用稳态或暂态选线方法能正确选出第二条接地线路。
1.2异名相两点相继接地
当发生异名相两点相继接地故障时，各出线不同相经大地“短接”形成短路回路，此时零序电压及大短路电流同时存在。由于零序电压的存在，常规选线装置仍然处于单相接地故障判断逻辑中，无法检测到第二条线路的接地故障。即使线路保护装置能检测到相间接地短路故障，并在过流保护延时到后直接动作跳闸，但发生接地的两条线路由于参数、负载不同，其过流保护的过流定值、延时定值设置不同，线路保护装置发出跳闸命令的时间有差异，可能会出现如下情况：一条线路被线路保护装置跳闸切除后，两点接地短路故障变成单点接地故障，大短路电流消失，变成小电流，另一条线路过流保护由于不满足过流定值动作条件而无法切除，此时系统恢复到单点接地故障状态，余下一条线路等待处理。具有采集开关位置信号功能的选线装置可根据开关位置信息继续选线，选出余下的接地线路。但目前安装于现场的传统选线装置大多不具备采集开关位置信号功能，若余下的线路是首次接地的线路，运行人员可通过选线装置的告警信息去排查并切除;若是第二条接地的线路，选线装置和线路保护装置均无法选出或切除，只能采用传统人工拉路选线方法，时间长效率低，且故障期间易造成设备绝缘击穿损坏和人员触电伤亡事故。
2相继接地故障选线方法
结合小电流接地系统谐波幅值比较及极性比较的综合选线方法，此处通过提取和分析各线路零序电流特征分量，按特征分量幅值大小进行排序，然后比较各线路特征频率下特征分量的相位关系，如果某条线路特征分量相位关系与其他线路相反，且该线路特征分量幅值大于其他线路特征分量幅值之和的整定值倍数，则判定该线路为单点接地线路;如果存在两条线路特征分量相位关系与其他线路相反，且这两条线路特征分量幅值之和大于其他线路特征分量幅值之和的整定值倍数，则判定这两条线路为同名相两点相继接地线路;在故障期间循环进行短路故障启动判别，若检测到有零序电流超过短路定值，则判定发生异名相两点接地故障，找到基波幅值最大的两条线路，若其幅值近似相等且相位相反，则判定为异名相两点相继接地线路。
3检测技术的未来发展方向
随着传感器、物联网、云主站、大数据技术的发展，为进一步提高配电网接地故障检测的准确性提供了可能。电子式电压电流传感器将逐步替代电磁式零序电压电流互感器，暂态电流电压信号不再失真，并可方便地从配电网线路通過小型CT取电。电子式电压电流传感器可以同步采集各点电流电压，同步合成各点零序电流和零序电压波形，采用电力系统原理更先进、技术更可靠的方法来分析和定位接地故障位置。其适用于10kV架空线路，是建设中压配电网架空线路、绝缘子、避雷器和开关、变压器等配电设备接入泛在电力物联网的技术发展方向。
结语
本文提出的配网线路两点相继接地故障选线方法，解决了小电流接地系统中发生两点相继接地故障时常规选线装置不能正确选出所有故障线路的问题。仿真测试结果表明运用故障时零序电流特征分量幅值及相位关系进行选线的方法，能正确处理单点接地，同名相两点相继接地及异名相两点相继接地故障选线问题，对故障快速进行隔离，提高配网供电可靠性及安全性具有重要意义。
参考文献
[1]王苏，曾铁军，郑茂然.中性点非有效接地电力系统异名相两点接地短路时的选择性跳闸决策[J].电网技术，2010，34（7）：195-199.
[2]刘渝根，王建南，马晋佩，等.结合小波包变换和5次谐波法的谐振接地系统综合故障选线方法[J].高电压技术，2015，41（5）：1519-1525.
[3]何英静，赵伟，朱艳伟，等.基于复杂网络理论的配电网中性点接地方式可靠性影响研究[J].电测与仪表，2018，55（22）：19-24.
[4]彭向阳，胡卫，毛先胤，等.输电线路架空地线接地方式对线路零序参数的影响[J].电网技术，2014，38（5）：1302-1309.
[5]束洪春，田鑫萃，张怿宁.接地短路线路故障快速识别及故障测距研究[J].电网技术，2015，39（12）：3584-3591.
国网黑龙江省宝泉岭电业局有限公司，黑龙江鹤岗 154211
关键词：小电流接地系统;相继接地;故障选线
引言
10kV配电线路系统通常为小电流系统，当发生接地故障时由于线路整体电流波动较小，因此很难及时对故障进行定位。需要了解接地故障的情况同时掌握定位方法，才能将接地故障带来的影响进行最小化处理。
1相继接地故障特征
1.1同名相两点相继接地
首次接地的等值过渡电阻为首次故障接地电阻，第二次接地的等值过渡电阻近似为首次故障接地电阻和第二次故障接地电阻的并联，因此前后两次接地故障过渡电阻大小不同，故障特征不同。若首次故障为金属性接地或低阻接地故障，第二次故障为高阻接地故障。首次接地具有明显的故障特征：对不接地系统，故障线路暂态及稳态零序电流从线路流向母线，极性与健全线路相反，幅值大于健全线路;对消弧线圈接地系统，故障线路的暂态零序电流极性与健全线路相反，且幅值大于健全线路，选线装置能正确选出故障线路。当第二次高阻接地故障发生后，接地故障等值过渡电阻为低阻（首次故障接地电阻和第二次故障接地电阻的并联），母线零序电压及各出线零序电流分布特征变化不大，选线装置无法正确选出第二条接地线路。若首次故障为高阻接地故障，第二次故障为金属性接地故障或低阻接地故障。首次高阻接地故障可使用高阻接地故障选线算法选出故障线路。当第二次金属性接地或低阻接地故障发生后，接地故障等值过渡电阻为低阻（首次故障接地电阻和第二次故障接地电阻的并联），母线零序电压及各出线零序电流发生明显变化：对不接地系统，故障线路稳态及暂态零序电流幅值明显大于健全线路，且与健全线路极性相反;对消弧线圈接地系统，故障线路暂态零序电流幅值明显大于健全线路，且与健全线路极性相反，选线装置运用稳态或暂态选线方法能正确选出第二条接地线路。
1.2异名相两点相继接地
当发生异名相两点相继接地故障时，各出线不同相经大地“短接”形成短路回路，此时零序电压及大短路电流同时存在。由于零序电压的存在，常规选线装置仍然处于单相接地故障判断逻辑中，无法检测到第二条线路的接地故障。即使线路保护装置能检测到相间接地短路故障，并在过流保护延时到后直接动作跳闸，但发生接地的两条线路由于参数、负载不同，其过流保护的过流定值、延时定值设置不同，线路保护装置发出跳闸命令的时间有差异，可能会出现如下情况：一条线路被线路保护装置跳闸切除后，两点接地短路故障变成单点接地故障，大短路电流消失，变成小电流，另一条线路过流保护由于不满足过流定值动作条件而无法切除，此时系统恢复到单点接地故障状态，余下一条线路等待处理。具有采集开关位置信号功能的选线装置可根据开关位置信息继续选线，选出余下的接地线路。但目前安装于现场的传统选线装置大多不具备采集开关位置信号功能，若余下的线路是首次接地的线路，运行人员可通过选线装置的告警信息去排查并切除;若是第二条接地的线路，选线装置和线路保护装置均无法选出或切除，只能采用传统人工拉路选线方法，时间长效率低，且故障期间易造成设备绝缘击穿损坏和人员触电伤亡事故。
2相继接地故障选线方法
结合小电流接地系统谐波幅值比较及极性比较的综合选线方法，此处通过提取和分析各线路零序电流特征分量，按特征分量幅值大小进行排序，然后比较各线路特征频率下特征分量的相位关系，如果某条线路特征分量相位关系与其他线路相反，且该线路特征分量幅值大于其他线路特征分量幅值之和的整定值倍数，则判定该线路为单点接地线路;如果存在两条线路特征分量相位关系与其他线路相反，且这两条线路特征分量幅值之和大于其他线路特征分量幅值之和的整定值倍数，则判定这两条线路为同名相两点相继接地线路;在故障期间循环进行短路故障启动判别，若检测到有零序电流超过短路定值，则判定发生异名相两点接地故障，找到基波幅值最大的两条线路，若其幅值近似相等且相位相反，则判定为异名相两点相继接地线路。
3检测技术的未来发展方向
随着传感器、物联网、云主站、大数据技术的发展，为进一步提高配电网接地故障检测的准确性提供了可能。电子式电压电流传感器将逐步替代电磁式零序电压电流互感器，暂态电流电压信号不再失真，并可方便地从配电网线路通過小型CT取电。电子式电压电流传感器可以同步采集各点电流电压，同步合成各点零序电流和零序电压波形，采用电力系统原理更先进、技术更可靠的方法来分析和定位接地故障位置。其适用于10kV架空线路，是建设中压配电网架空线路、绝缘子、避雷器和开关、变压器等配电设备接入泛在电力物联网的技术发展方向。
结语
本文提出的配网线路两点相继接地故障选线方法，解决了小电流接地系统中发生两点相继接地故障时常规选线装置不能正确选出所有故障线路的问题。仿真测试结果表明运用故障时零序电流特征分量幅值及相位关系进行选线的方法，能正确处理单点接地，同名相两点相继接地及异名相两点相继接地故障选线问题，对故障快速进行隔离，提高配网供电可靠性及安全性具有重要意义。
参考文献
[1]王苏，曾铁军，郑茂然.中性点非有效接地电力系统异名相两点接地短路时的选择性跳闸决策[J].电网技术，2010，34（7）：195-199.
[2]刘渝根，王建南，马晋佩，等.结合小波包变换和5次谐波法的谐振接地系统综合故障选线方法[J].高电压技术，2015，41（5）：1519-1525.
[3]何英静，赵伟，朱艳伟，等.基于复杂网络理论的配电网中性点接地方式可靠性影响研究[J].电测与仪表，2018，55（22）：19-24.
[4]彭向阳，胡卫，毛先胤，等.输电线路架空地线接地方式对线路零序参数的影响[J].电网技术，2014，38（5）：1302-1309.
[5]束洪春，田鑫萃，张怿宁.接地短路线路故障快速识别及故障测距研究[J].电网技术，2015，39（12）：3584-3591.
国网黑龙江省宝泉岭电业局有限公司，黑龙江鹤岗 154211