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[摘 要]小电流接地系统能够有效提高接地装置判断接地事故的准确性，大大降低系统接地对配电网站运行带来的危害。随着配电网技术的发展，必须提高小电流接地系统选线的科学性、合理性，同时加强测距技术的研究。本文从选线原理和选线方法两个方面对小电流接地系统配电网技术选线进行了分析，并探讨了相关的故障测距技术。
[关键词]小电流接地系统；配电网技术；选线；测距
中图分类号：S325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0153-01
引言
在电力系统中，把中性点不接地或经消弧线圈、电阻接地的系统叫小电流接地系统，我国6-66kV配电网一般为小电流接地系统。单相接地故障是配电网中发生频率较高的故障，故障发生后，由于大地与中性点之间没有直接电气连接或串接了电抗器，因此短路电流很小，保护装置不需要立刻动作跳闸，从而提高了系统运行的可靠性，特别是在瞬时故障条件下，短路点可以自行灭弧恢复绝缘，有利于减少用户短时停电次数。但如果故障是永久性的，系统仅允许在故障情况下继续运行1-2小时，此时必须尽快查明接地线路，以便采取相应措施排除故障，恢复系统正常运行。因此，提出小电流接地系统配电网技术中的单相接地故障选线问题及测距技术。
1 小电流接地系统配电网技术选线
1.1 选线原理
1.1.1 零序功率方向原理
零序功率方向原理的小电流接地系统选线装置就是利用在系统发生单相接地故障时，故障与非故障线路零序电流反相，由零序功率继电器判别故障与非故障电流。以中性点不接地的小电流接地系统为例，当线路发生单相接地故障时，非故障线路上零序电流等于正常运行时线路对地电容电流，方向从母线指向线路；而故障线路的零序电流为所有线路正常运行时电容电流之和，大于任一条非故障线路的零序电流，方向与其他线路相反，如图1所示。
1.1.2 谐波电流方向原理
当中性点不接地系统发生单相接地故障时，在各线路中都会出现零序谐波电流。由于谐波次数的增加，相对应的感抗增加，容抗减小，所以总可以找到一个m次谐波，这时故障线路与非故障线路m次谐波电流方向相反，同时对所有大于m次谐波的电流均满足这一关系。
1.1.3 外加高频信号电流原理
以中性点不接地系统为例，当发生单相接地，二次绕组可以根据电压互感器向母线接地相中不断注入外加高频信号电流，这一信号电流可以沿着故障线路接地相的接地点入地。由于高频信号电流的频率与工频及各次谐波频率有一定的区别，因此，各次谐波电流以及工频电流对于信号探测器不会产生感应信号，如果发生单相接地故障问题，则可以采用信号电流探測器寻踪注入系统接地相的信号电流，同时还能够准确找出接地线路和接地点。
1.2 选线方法
1.2.1 稳态选线法
第一，零序电流有功分量法，故障线路零序有功分量为消弧线圈和非故障线路产生的有功电流分量之和，由于有功电流只流过故障线路，可以利用故障线路和非故障线路有功电流幅值不同来选线；第二，五次谐波幅值和方向法，故障电流含有大量谐波信号，以五次谐波为主，五次谐波在故障线路与非故障线路的幅值、大小不同，通过比较比幅、比相等方法可以进行故障选线；第三，零序导纳法，通过配电网各个支路测得零序电流和电压，计算故障时各线路等效零序导纳，按照故障相线路的等效零序导纳分布，故障线路等效导纳位于直角坐标系中的第二、第三象限，而正常相的零序导纳分布在第一象限，根据这一特点来选择故障线路。
1.2.2 暂态选线法
第一，暂态零序能量法通过对各个馈线支路瞬时零序能量积分，比较各个馈线暂态零序能量大小和极性来作为选线判据，但要注意暂态电流中有功分量的比例较小，特别是金属性接地时，准确性差；第二，首半波法，当发生小电流接地故障时，通过故障发生首半波内的故障相基波暂态电流与暂态电压相位相反来判别故障线路，但由于故障后首半波的暂态电流幅值太小，且易受谐波干扰，所以用此方法选线可靠性差；第三，小波分析法，将故障信号用小波变换处理，得到模极大值，根据各个线路的零序模极大值的幅值和极性来判别故障线路。
2 小电流接地系统测距技术
2.1 故障分析测距法
配电系统馈线故障分析测距法是利用故障发生后，测距安装端获得的信息来实现故障点准确定位的方法，目前，故障分析法主要是阻抗法。阻抗法是指用于故障测距的信号是提取的工频电压、电流量。按工频量提取位置不同可分为单端故障测距方法和双端故障测距方法。单端测距法是仅利用线路一端的实测电流、电压信息来确定故障距离，其中广泛采用的方法有故障分量电流电压法、解二次方程法，解微分方程法、时域解法等。
2.2 行波故障测距法
行波测距的方法最早是应用在电力系统中输电线路故障测距中，是指由电网发生短路故障所引起的行波向两侧运行，在运行过程中一旦行波遇到阻抗不连续点或者不均匀介质就会发生行波的折射与反射，因此现有的行波测距方法就是利用行波在故障点与母线处折、反射的波头检测，实现故障定位。该方法大致可分为三类：根据故障点出现的行波到达母线后反射到故障点，再由故障点反射回母线的时间差来测距；根据故障点出现的行波到达两侧母线的时间并借助专用通道来实现；根据故障后人为施加高频或直流信号，利用雷达原理来实现。
2.3 智能化测距
为解决故障测距问题，有许多学者引入优化方法、卡尔曼滤波技术、模式识别技术、概率和统计决策、模糊理论和光纤测距、模拟退火算法、模糊神经网络等方法，但目前都处于研究阶段。随着电力系统自动化整体水平的提高，新的数学工具和技术的不断出现，研究高性能的测距方法是必然的。
结束语
总而言之，小电流接地系统运行方式能显著地提高供电可靠性，因此在我国配电网中得到广泛应用。当小电流接地系统发生单相接地故障后，必须及时找出故障线路并将故障排除，电力企业要积极研究和应用可靠故障选线及测距技术，利用新方法提高故障检测精确度，促进我国电力系统安全稳定运行，提高供电可靠性和配电网自动化水平。
参考文献
[1] 唐雨.小电流接地系统单相接地故障测距方法研究[D].湖南大学，2015.
[2] 郭清滔，吴田.小电流接地系统故障选线方法综述[J].电力系统保护与控制，2010，38（02）：146-152.
[3] 鲁改凤，化雨，金小兵，任志强.小电流接地系统单相接地故障选线方法探究[J].电力系统保护与控制，2010，38（12）：44-49.
[关键词]小电流接地系统；配电网技术；选线；测距
中图分类号：S325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0153-01
引言
在电力系统中，把中性点不接地或经消弧线圈、电阻接地的系统叫小电流接地系统，我国6-66kV配电网一般为小电流接地系统。单相接地故障是配电网中发生频率较高的故障，故障发生后，由于大地与中性点之间没有直接电气连接或串接了电抗器，因此短路电流很小，保护装置不需要立刻动作跳闸，从而提高了系统运行的可靠性，特别是在瞬时故障条件下，短路点可以自行灭弧恢复绝缘，有利于减少用户短时停电次数。但如果故障是永久性的，系统仅允许在故障情况下继续运行1-2小时，此时必须尽快查明接地线路，以便采取相应措施排除故障，恢复系统正常运行。因此，提出小电流接地系统配电网技术中的单相接地故障选线问题及测距技术。
1 小电流接地系统配电网技术选线
1.1 选线原理
1.1.1 零序功率方向原理
零序功率方向原理的小电流接地系统选线装置就是利用在系统发生单相接地故障时，故障与非故障线路零序电流反相，由零序功率继电器判别故障与非故障电流。以中性点不接地的小电流接地系统为例，当线路发生单相接地故障时，非故障线路上零序电流等于正常运行时线路对地电容电流，方向从母线指向线路；而故障线路的零序电流为所有线路正常运行时电容电流之和，大于任一条非故障线路的零序电流，方向与其他线路相反，如图1所示。
1.1.2 谐波电流方向原理
当中性点不接地系统发生单相接地故障时，在各线路中都会出现零序谐波电流。由于谐波次数的增加，相对应的感抗增加，容抗减小，所以总可以找到一个m次谐波，这时故障线路与非故障线路m次谐波电流方向相反，同时对所有大于m次谐波的电流均满足这一关系。
1.1.3 外加高频信号电流原理
以中性点不接地系统为例，当发生单相接地，二次绕组可以根据电压互感器向母线接地相中不断注入外加高频信号电流，这一信号电流可以沿着故障线路接地相的接地点入地。由于高频信号电流的频率与工频及各次谐波频率有一定的区别，因此，各次谐波电流以及工频电流对于信号探测器不会产生感应信号，如果发生单相接地故障问题，则可以采用信号电流探測器寻踪注入系统接地相的信号电流，同时还能够准确找出接地线路和接地点。
1.2 选线方法
1.2.1 稳态选线法
第一，零序电流有功分量法，故障线路零序有功分量为消弧线圈和非故障线路产生的有功电流分量之和，由于有功电流只流过故障线路，可以利用故障线路和非故障线路有功电流幅值不同来选线；第二，五次谐波幅值和方向法，故障电流含有大量谐波信号，以五次谐波为主，五次谐波在故障线路与非故障线路的幅值、大小不同，通过比较比幅、比相等方法可以进行故障选线；第三，零序导纳法，通过配电网各个支路测得零序电流和电压，计算故障时各线路等效零序导纳，按照故障相线路的等效零序导纳分布，故障线路等效导纳位于直角坐标系中的第二、第三象限，而正常相的零序导纳分布在第一象限，根据这一特点来选择故障线路。
1.2.2 暂态选线法
第一，暂态零序能量法通过对各个馈线支路瞬时零序能量积分，比较各个馈线暂态零序能量大小和极性来作为选线判据，但要注意暂态电流中有功分量的比例较小，特别是金属性接地时，准确性差；第二，首半波法，当发生小电流接地故障时，通过故障发生首半波内的故障相基波暂态电流与暂态电压相位相反来判别故障线路，但由于故障后首半波的暂态电流幅值太小，且易受谐波干扰，所以用此方法选线可靠性差；第三，小波分析法，将故障信号用小波变换处理，得到模极大值，根据各个线路的零序模极大值的幅值和极性来判别故障线路。
2 小电流接地系统测距技术
2.1 故障分析测距法
配电系统馈线故障分析测距法是利用故障发生后，测距安装端获得的信息来实现故障点准确定位的方法，目前，故障分析法主要是阻抗法。阻抗法是指用于故障测距的信号是提取的工频电压、电流量。按工频量提取位置不同可分为单端故障测距方法和双端故障测距方法。单端测距法是仅利用线路一端的实测电流、电压信息来确定故障距离，其中广泛采用的方法有故障分量电流电压法、解二次方程法，解微分方程法、时域解法等。
2.2 行波故障测距法
行波测距的方法最早是应用在电力系统中输电线路故障测距中，是指由电网发生短路故障所引起的行波向两侧运行，在运行过程中一旦行波遇到阻抗不连续点或者不均匀介质就会发生行波的折射与反射，因此现有的行波测距方法就是利用行波在故障点与母线处折、反射的波头检测，实现故障定位。该方法大致可分为三类：根据故障点出现的行波到达母线后反射到故障点，再由故障点反射回母线的时间差来测距；根据故障点出现的行波到达两侧母线的时间并借助专用通道来实现；根据故障后人为施加高频或直流信号，利用雷达原理来实现。
2.3 智能化测距
为解决故障测距问题，有许多学者引入优化方法、卡尔曼滤波技术、模式识别技术、概率和统计决策、模糊理论和光纤测距、模拟退火算法、模糊神经网络等方法，但目前都处于研究阶段。随着电力系统自动化整体水平的提高，新的数学工具和技术的不断出现，研究高性能的测距方法是必然的。
结束语
总而言之，小电流接地系统运行方式能显著地提高供电可靠性，因此在我国配电网中得到广泛应用。当小电流接地系统发生单相接地故障后，必须及时找出故障线路并将故障排除，电力企业要积极研究和应用可靠故障选线及测距技术，利用新方法提高故障检测精确度，促进我国电力系统安全稳定运行，提高供电可靠性和配电网自动化水平。
参考文献
[1] 唐雨.小电流接地系统单相接地故障测距方法研究[D].湖南大学，2015.
[2] 郭清滔，吴田.小电流接地系统故障选线方法综述[J].电力系统保护与控制，2010，38（02）：146-152.
[3] 鲁改凤，化雨，金小兵，任志强.小电流接地系统单相接地故障选线方法探究[J].电力系统保护与控制，2010，38（12）：44-49.