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摘要：输电线路的单相接地故障点定位应是电力系统故障检测的一个重点。本文从单相接地故障的特征及危害入手，对输电线路单相接地故障定位方法进行了详细的阐述，并总结出了各自的优缺点，希望与同行共同切磋。
关键词；输电线路、单相接地故障、定位系统
【分类号】：TU8；TU758.7
引言
随着电力系统的规模在不断扩大，小电流接地系统也日益增多。由于小电流接地系统的电压等级较低，极易发生单相接地故障。当发生单相接地故障时，非故障相对地电压升高，如果发生间歇性弧光接地，引起弧光过电压，系统绝缘将受到威胁，容易扩大为相间短路，发生停电事故，从而造成经济损失。因此，输电线路的单相接地故障点定位应是电力系统故障检测的一个重点。
一、 单相接地故障的特征及危害
单相接地故障多发生在潮湿、多雨天气。它主要是由于树障、配电线路上绝缘子单相击
穿、单相断线以及小动物危害等诸多因素引起的。发生单相接地后，故障相对地电压降低，
非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运
行1-2小时。
1、单相接地故障的特征
当发生单相接地故障时，一般具有以下特征：
（1）当发生一相（如A相）不完全接地时，即通过高电阻或电弧接地，中性点电位偏移，这时故障相的电压降低，但不为零。非故障相的电压升高，它们大于相电压，但达不到线电压。
（2）如果发生A相完全接地，则故障相的电压降到零，非故障相的电压升高到线电压。
（3）电压互感器高压侧出现一相（A相）断线或熔断件熔断，此时故障相电压降低，但指示不为零，非故障相的电压并不高.这是由于此相电压表在二次回路中经互感器线圈和其它两相电压表形成串联回路，出现比较小的电压指示，但不是该相实际电压，非故障相仍为相
压。
（4）串联谐振。由于系统中存在容性和感性参数的元件，特别是带有铁芯的铁磁电感元件，在参数组合不匹配时会引起铁磁谐振，并且继电器动作，发出接地信号。可通过改变网络参数，如断开、合上母联断路器或临时增加或减少线路予以消除。
（5）空载母线虚假接地现象。在母线空载运行时，也可能会出现三相电压不平衡，并且发出接地信号。但当送上一条线路后接地现象会自行消失。
（6）电弧接地。如果发生A相完全接地，则故障相的电压降低，但不为零，非故障相的电压升高到线电压。
2、单相接地故障的危害
若发生单相接地故障时，电网长期运行，会造成的危害主要有以下几点：
（1）由于非故障相对地电压升高（完全接地时升至线电压值），系统中的绝缘薄弱点可能击穿，造成短路故障，使事故扩大，影响用户的正常用电。
（2）故障点产生电弧，会烧坏设备，破坏系统安全运行，并可能发展成相间短路故障。
（3）故障点产生间歇性电弧时，在一定条件下，产生串联谐振过电压，其值可达相电压的2.5-3倍，对系统绝缘危害很大。
（4）还可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。
基于上述原因，迅速查找故障点、排除故障是十分重要的。而现在对于单相接地故障的查找方法比较落后，大多数都采用巡线的方式，查找时间长、人力物力耗费很大。
二、输电线路单相接地故障定位方法
按采用的线路模型、测距原理、被测量与测量设备等的不同，故障测距可以有多种分类方法。根据故障的测距原理，现有的故障测距方法可以分为两类：一类是阻抗测距法，一类是行波测距法。
1、阻抗测距法
（1）基本原理
阻抗法是利用线路故障时测量的电压、电流，通过分析和计算求出故障点的距离。图1所示的双端电源系统来说明单端阻抗法测距的基本原理。
图1 双端电源等效系统电路图
（2）阻抗测距法的分类
阻抗测距方法就其采用的电气量可分为两大类：单端测距方法和双端测距方法。
单端测距方法又可分为时域法和工频电气量法。时域法以测量点电流电压满足的微分方程为分析基础，通常假设故障点电流与测量点电流故障分量同相位，求解出故降点到测量点的电感，进而求出故障距离；工频电气量法的基本思想是通过求解故障稳态网络方程得到故障距离，由于测距方程中包括故障距离、过渡电阻、线路对端电流相量共4个未知量，而根据故障稳态网络仅可列出2个方程，因而不满足定解条件。通常做法是根据电力系统特点将受对端系统参数影响的有关电气量做一定的假设，减少未知量个数，求解故障距离。时域方法可从原理上消除对端系统阻抗的影响，具有较高的测距精度，但该方法需进行导数的计算，因而对采样速率有较高的要求，同时必须以电流电压一次信号无畸变地传变至二次侧为基础，这是目前系统中使用的电流电压互感器不能满足的。双端算法可以克服单端算法原理上的缺陷，因而在精度上有所提高。
2、行波测距法
行波测距法根据不同的分类规则，可分为很多种，各有其特点。主要有以下几种：
（1）根据行波信号的来源分类
根据行波信号的来源，行波法可分为有源行波测距和无源行波测距两种。有源行波测距需要外加信号源，通常利用专设的脉冲信号发生器产生信号，在线路发生故障时由启动元件将信号源通过连接设备加到线路上去；而无源行波铡距直接利用故障点产生的信号，不需要专设的外加信号源，也不需要利用高频通道设备，因此比较简单和经济。
（2）根据是否离线的需要分类
根据是否离线的需要，又可以分为离线测距和在线测距方法。
（3）根据采用的电气量分类
根据采用的电气量行波法可以分为两类：一类是利用线路单端的电压、电流等故障信息构成测距算法，称为单端测距：另一类是利用线路双端的故障信息进行测距的算法，称为双端测距。
（4）根据行波的种类和侧距方法分类
根据行波的种类和测距方法的不同，行波法又可以分为A、B、C以及利用由重合闸产生的暂态行波在测量点与故障点之间的传播时间和由测量点感受到的故障开断初始行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延实现单端输电线路故降测距的新方法。
结论
行波法与阻抗法以及单端测距法与双端测距法具备各自的优缺点，经过作者多年的工作经验结合理论方面的分析对比，得到这样的结论：行波法测距原理简单、运算过程简洁，不受线路类型、过渡电阻、负荷电流及两侧系统等因素的影响，侧距精度较高，而且单端测距成本较低。
参考文献
【1】李志民，陈学允.于单侧信息的输电线路故障测距新方法.中国电机工程学报.1997.
17 （6）t 416-419.
【2】熊元新，刘兵.基于行波的电力电缆故障测距方法.高电压技术.2002，28 （1）： 8-10
关键词；输电线路、单相接地故障、定位系统
【分类号】：TU8；TU758.7
引言
随着电力系统的规模在不断扩大，小电流接地系统也日益增多。由于小电流接地系统的电压等级较低，极易发生单相接地故障。当发生单相接地故障时，非故障相对地电压升高，如果发生间歇性弧光接地，引起弧光过电压，系统绝缘将受到威胁，容易扩大为相间短路，发生停电事故，从而造成经济损失。因此，输电线路的单相接地故障点定位应是电力系统故障检测的一个重点。
一、 单相接地故障的特征及危害
单相接地故障多发生在潮湿、多雨天气。它主要是由于树障、配电线路上绝缘子单相击
穿、单相断线以及小动物危害等诸多因素引起的。发生单相接地后，故障相对地电压降低，
非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运
行1-2小时。
1、单相接地故障的特征
当发生单相接地故障时，一般具有以下特征：
（1）当发生一相（如A相）不完全接地时，即通过高电阻或电弧接地，中性点电位偏移，这时故障相的电压降低，但不为零。非故障相的电压升高，它们大于相电压，但达不到线电压。
（2）如果发生A相完全接地，则故障相的电压降到零，非故障相的电压升高到线电压。
（3）电压互感器高压侧出现一相（A相）断线或熔断件熔断，此时故障相电压降低，但指示不为零，非故障相的电压并不高.这是由于此相电压表在二次回路中经互感器线圈和其它两相电压表形成串联回路，出现比较小的电压指示，但不是该相实际电压，非故障相仍为相
压。
（4）串联谐振。由于系统中存在容性和感性参数的元件，特别是带有铁芯的铁磁电感元件，在参数组合不匹配时会引起铁磁谐振，并且继电器动作，发出接地信号。可通过改变网络参数，如断开、合上母联断路器或临时增加或减少线路予以消除。
（5）空载母线虚假接地现象。在母线空载运行时，也可能会出现三相电压不平衡，并且发出接地信号。但当送上一条线路后接地现象会自行消失。
（6）电弧接地。如果发生A相完全接地，则故障相的电压降低，但不为零，非故障相的电压升高到线电压。
2、单相接地故障的危害
若发生单相接地故障时，电网长期运行，会造成的危害主要有以下几点：
（1）由于非故障相对地电压升高（完全接地时升至线电压值），系统中的绝缘薄弱点可能击穿，造成短路故障，使事故扩大，影响用户的正常用电。
（2）故障点产生电弧，会烧坏设备，破坏系统安全运行，并可能发展成相间短路故障。
（3）故障点产生间歇性电弧时，在一定条件下，产生串联谐振过电压，其值可达相电压的2.5-3倍，对系统绝缘危害很大。
（4）还可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。
基于上述原因，迅速查找故障点、排除故障是十分重要的。而现在对于单相接地故障的查找方法比较落后，大多数都采用巡线的方式，查找时间长、人力物力耗费很大。
二、输电线路单相接地故障定位方法
按采用的线路模型、测距原理、被测量与测量设备等的不同，故障测距可以有多种分类方法。根据故障的测距原理，现有的故障测距方法可以分为两类：一类是阻抗测距法，一类是行波测距法。
1、阻抗测距法
（1）基本原理
阻抗法是利用线路故障时测量的电压、电流，通过分析和计算求出故障点的距离。图1所示的双端电源系统来说明单端阻抗法测距的基本原理。
图1 双端电源等效系统电路图
（2）阻抗测距法的分类
阻抗测距方法就其采用的电气量可分为两大类：单端测距方法和双端测距方法。
单端测距方法又可分为时域法和工频电气量法。时域法以测量点电流电压满足的微分方程为分析基础，通常假设故障点电流与测量点电流故障分量同相位，求解出故降点到测量点的电感，进而求出故障距离；工频电气量法的基本思想是通过求解故障稳态网络方程得到故障距离，由于测距方程中包括故障距离、过渡电阻、线路对端电流相量共4个未知量，而根据故障稳态网络仅可列出2个方程，因而不满足定解条件。通常做法是根据电力系统特点将受对端系统参数影响的有关电气量做一定的假设，减少未知量个数，求解故障距离。时域方法可从原理上消除对端系统阻抗的影响，具有较高的测距精度，但该方法需进行导数的计算，因而对采样速率有较高的要求，同时必须以电流电压一次信号无畸变地传变至二次侧为基础，这是目前系统中使用的电流电压互感器不能满足的。双端算法可以克服单端算法原理上的缺陷，因而在精度上有所提高。
2、行波测距法
行波测距法根据不同的分类规则，可分为很多种，各有其特点。主要有以下几种：
（1）根据行波信号的来源分类
根据行波信号的来源，行波法可分为有源行波测距和无源行波测距两种。有源行波测距需要外加信号源，通常利用专设的脉冲信号发生器产生信号，在线路发生故障时由启动元件将信号源通过连接设备加到线路上去；而无源行波铡距直接利用故障点产生的信号，不需要专设的外加信号源，也不需要利用高频通道设备，因此比较简单和经济。
（2）根据是否离线的需要分类
根据是否离线的需要，又可以分为离线测距和在线测距方法。
（3）根据采用的电气量分类
根据采用的电气量行波法可以分为两类：一类是利用线路单端的电压、电流等故障信息构成测距算法，称为单端测距：另一类是利用线路双端的故障信息进行测距的算法，称为双端测距。
（4）根据行波的种类和侧距方法分类
根据行波的种类和测距方法的不同，行波法又可以分为A、B、C以及利用由重合闸产生的暂态行波在测量点与故障点之间的传播时间和由测量点感受到的故障开断初始行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延实现单端输电线路故降测距的新方法。
结论
行波法与阻抗法以及单端测距法与双端测距法具备各自的优缺点，经过作者多年的工作经验结合理论方面的分析对比，得到这样的结论：行波法测距原理简单、运算过程简洁，不受线路类型、过渡电阻、负荷电流及两侧系统等因素的影响，侧距精度较高，而且单端测距成本较低。
参考文献
【1】李志民，陈学允.于单侧信息的输电线路故障测距新方法.中国电机工程学报.1997.
17 （6）t 416-419.
【2】熊元新，刘兵.基于行波的电力电缆故障测距方法.高电压技术.2002，28 （1）： 8-10