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摘要：架空线路接地故障是配电网中常见的一种故障，接地故障也是配电网运行面临得的主要问题之一。如果10KV架空线路发生单相接地故障，则电流就会消弱，特别是经消弧线圈的接地配电网，在发生故障时电流电容被消弧线圈补偿，所以造成故障线路与正常线路没有很大的差别，造成其定位难度的增加，所以快速准确的定位，不仅能够极大的缩短停电时间，而且对减少由于断电造成损失具有重要的作用，下面我们具体进行分析10KV架空线路单相接地故障定位的方法。
关键词：10KV架空线路；单相接地；故障；阻抗法；
Abstract: overhead line grounding fault is a common fault in distribution network, ground fault confronts distribution network operation is one of the major problems. If 10 kv overhead line single-phase ground fault occurs, the current will be weakened, particularly via arc suppression coil grounding distribution network, in the event of a failure by arc suppression coil compensation capacitance current, so the fault line and normal line is not very big difference, causes the increase of the difficulty, its positioning so fast accurate positioning, not only can greatly shorten the blackout time, and play an important role to reduce losses due to power outages, below we specific to carry on the analysis of the single-phase grounding fault location for 10 kv overhead line method.
Key words: 10 kv overhead line; Single-phase grounding; Fault; Impedance method;
中圖分类号： TN913.31 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言：
随着社会的进步，国民经济快速发展，人们的生活水平不断的提高，人们对电力供应的需求量和质量不断的提高，配电系统作为电力系统和电能输送的最后一个环节，直接关系到用户的供电的质量。由于10KV架空线路接地电阻大，单相接地故障的选线和故障定位成为目前困扰电力企业工作的一个难题，10KV架空线路单相接地故障不仅影响设备的正常供电，而且严重的情况下将会造成相间短路而造成事故的扩大，因此只有正确的选择出故障线路，才能对故障进行定位，从而缩小故障范围，保证配电网安全可靠的运行，并不断提高供电质量。
1.单相接地故障问题的研究
单相接地故障（phase-to-earth fault，single line-to-ground fault）主要是指三相电力系统中，仅有一相导线与地之间出现绝缘破坏的现象，其10KV架空线路单相接地故障多发生在雷雨天气，由于树木障碍、配电线路上绝缘子单相断电、单相击穿等因素造成故障的发生，单相接地规章不仅严重影响用户的正常供电，而且还可能会产生过电压的现象，而造成设备的烧坏的现象，严重的情况下，将会引起相间短路等严重的事故[1]。其单相接地故障定位主要包括三个部分，第一部分是故障选线，第二部分是故障区段或分支的确定，第三部分是故障点的确定。目前，故障选线是国内外对故障定位研究的集中部分，对故障区段或分支和故障点的确定的研究还不成熟。我们仍然需要努力解决单项接地故障的准确、快速定位问题。
2. 10kv架空线路单相接地故障定位的方法
2.1 传统的故障定位方法
10kv架空线路配电网发生单项接地故障定位的一般方法是人工巡线，操作人员沿着线路进行巡视，然后将故障点查找出来。这种传统的方法在使大量的人力物力耗费的同时，也使停电的时间长度延长，同时使供电的可靠性降低。因此，我们应该积极发挥主观能动性，找出一些快速定位故障的方法。
2.2 现代的故障定位方法
2.2.1 阻抗法
根据发生故障时测量到的电流、电压将故障回路的阻抗计算出来，然后家丁线路是均匀线，线路长度和阻抗成正比，依据二者的关系，将故障距离估算出来。阻抗法的显著优点就是投资少，缺点是路径阻抗、电源参数等对其具有较大的影响。因此，只能在结构比较简单的线路中使用阻抗法，而由于阻抗法无法将伪故障点排除，所以不能应用于带有多分支的10kv配电线路，在实际的应用中，常常将阻抗法作为辅助的测距方法，然后将其与“S注入法”或行波法结合起来确定故障的位置[2]。
2.2.2 交流注入法
该方法的原理是：使用重合器隔离故障区段，然后注入高压信号，保持100~200mA的电流。拿着检测器使其沿着线路从区段的始端开始检测。如果检测位置前后有两倍以上的信号差，那么就可以将这一检测位置断定为故障点。
但这样做事存在误差的，因为线路和地面的检测位置相距10m，而且有很小的电流。但是，由于测量到的信号与线路上流过的信号成正比例关系，因此并不要求具有很高的精度，只要在故障前后有明显的信号强度，检测器就可以在允许的范围内将信号测量出来，从而把故障点找出来[3]。注入信号源交流结构如下图所示。
图1：注入信号源交流结构
将交流信号源安装在线路所在的位置。上图中R表示变频器，用于将50Hz变为60Hz信号，然后在线路重合器中输入信号，测量PT，故障去的隔离重合器的一侧是带电的。T表示升压变压器，作用是将电压升高。将故障相线路接在交流输出的一端，而另一端接地，然后注入60Hz、100~200mA的信号。
发生故障之后进行故障定位的方法即是离线定位。其具体方法是，首先，将故障相判断出来。该方法需要信号源，使用60Hz的信号。选择该频率的主要原因是周围空间中不可避免地会有工频磁场噪声的存在，为了将该噪声切实避免，舍弃工频信号；较高的频率不利于该定位方法的实施，所以应该尽可能地选择低频；较低的频率会增加信号源装置的变压器体积，为了避免过于笨重的装置，不宜选择太低的频率[3]。因此，最理想的信号应该为60Hz。在对架空线路单相接地故障进行定位时，在变电站内或站外的故障线路的故障相上直接接入信号源输出一段。对输电电压进行调节，使其维持在一定值（通常是150mA），然后对线路关键节点下游的各个电流信号进行认真的检测，故障路径依据电流信号的强弱来判断。之后沿着故障路径继续进行检测，直到将故障点检测出来。
2.2.3 行波法
故障会产生行波，该行波在母线和故障点之间往返一趟所用的时间是对故障距离进行计算的依据。同时，该行波到达线路两端的时间差也是对故障距离进行计算的依据。用这种方法进行10kv架空线路单行接地故障定位的方法即是行波法[4]。一般非为A、B、C、E四种。
A型行波定位方法是利用故障产生的行波定位单端故障的方法，B型行波定位方法是利用故障产生的行波定位双端故障的方法，C型行波定位方法是故障后人工将脉冲信号注入的方法，E型行波定位方法是利用线路故障发生后将重合闸打开和關闭的瞬间将电流脉冲注入的方法。
系统参数、互感器变换误差、系统运行方式的变化等因素不会影响行波法的正常工作，所以说行波法具有简单的构成，较容易实现。捕捉行波波头来对行波波头的到达时刻进行准确地判断是行波法定位的关键，影响行波法故障定位的准确度和精度的重要原因是故障行波信号是一些传播模式的混合信号，不同的速度和衰减存在于每种传播模式的不同频率分量中，从而导致行波在传播过程中畸变的发生，从而将判断行波准确到达的时间和识别行波反射波的能力降低[5]。
3.总结
通过进行研究可以发现10KV架空线路单相接地故障发生在雷雨天气较多，如果在对单相接地故障进行查找定位时，采用传统的定位方法是不能达到目的的，所以研究出先进的定位方法进行查找定位10KV架空线路单相接地故障，不仅能够及时准确的定位出故障点，而且还能保证配电网系统的安全稳定性。在10KV架空线路单相接地故障定位时采用阻抗法和行波法，不仅能够解决查找困难、排除时间长等问题，而且操作方便速度快，比传统的定位方法具有很大的优势。并且随着电力技术的快速发展，对架空线路单相接地故障进一步加强研究，从而能够完善的解决单相接地故障等问题，从而保证配电网安全可靠的运行，不断提高供电质量。
参考文献：
[1] 张利，夏楠，姜彤．中性点不接地系统单相接地故障的定位方法[J]．电力系统及其自动化学报，2010,22(4)：38-40
[2] 徐青山，电力系统故障诊断及故障恢复[M]，北京：中国电力出版社，2007:1024-1026.
[3] 谷彩连．架空输电线路单相接地故障选线方法的研究[J]．电脑开发与应用，2012,25(2)：23-25．
[4] Martchenko B．G，Myslovitch M．V Zvaritch V．N，Vibration signal expert system
for fault detection of power equipment rolling bearing s[C]．Proceedings of the 14th World Congress of International Federation of Automatic Control．1999，17(17)：181—186
[5] 孙昕杰．配电网单相接地故障定位研究[J]．硅谷，2010(24)：80-81．
关键词：10KV架空线路；单相接地；故障；阻抗法；
Abstract: overhead line grounding fault is a common fault in distribution network, ground fault confronts distribution network operation is one of the major problems. If 10 kv overhead line single-phase ground fault occurs, the current will be weakened, particularly via arc suppression coil grounding distribution network, in the event of a failure by arc suppression coil compensation capacitance current, so the fault line and normal line is not very big difference, causes the increase of the difficulty, its positioning so fast accurate positioning, not only can greatly shorten the blackout time, and play an important role to reduce losses due to power outages, below we specific to carry on the analysis of the single-phase grounding fault location for 10 kv overhead line method.
Key words: 10 kv overhead line; Single-phase grounding; Fault; Impedance method;
中圖分类号： TN913.31 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言：
随着社会的进步，国民经济快速发展，人们的生活水平不断的提高，人们对电力供应的需求量和质量不断的提高，配电系统作为电力系统和电能输送的最后一个环节，直接关系到用户的供电的质量。由于10KV架空线路接地电阻大，单相接地故障的选线和故障定位成为目前困扰电力企业工作的一个难题，10KV架空线路单相接地故障不仅影响设备的正常供电，而且严重的情况下将会造成相间短路而造成事故的扩大，因此只有正确的选择出故障线路，才能对故障进行定位，从而缩小故障范围，保证配电网安全可靠的运行，并不断提高供电质量。
1.单相接地故障问题的研究
单相接地故障（phase-to-earth fault，single line-to-ground fault）主要是指三相电力系统中，仅有一相导线与地之间出现绝缘破坏的现象，其10KV架空线路单相接地故障多发生在雷雨天气，由于树木障碍、配电线路上绝缘子单相断电、单相击穿等因素造成故障的发生，单相接地规章不仅严重影响用户的正常供电，而且还可能会产生过电压的现象，而造成设备的烧坏的现象，严重的情况下，将会引起相间短路等严重的事故[1]。其单相接地故障定位主要包括三个部分，第一部分是故障选线，第二部分是故障区段或分支的确定，第三部分是故障点的确定。目前，故障选线是国内外对故障定位研究的集中部分，对故障区段或分支和故障点的确定的研究还不成熟。我们仍然需要努力解决单项接地故障的准确、快速定位问题。
2. 10kv架空线路单相接地故障定位的方法
2.1 传统的故障定位方法
10kv架空线路配电网发生单项接地故障定位的一般方法是人工巡线，操作人员沿着线路进行巡视，然后将故障点查找出来。这种传统的方法在使大量的人力物力耗费的同时，也使停电的时间长度延长，同时使供电的可靠性降低。因此，我们应该积极发挥主观能动性，找出一些快速定位故障的方法。
2.2 现代的故障定位方法
2.2.1 阻抗法
根据发生故障时测量到的电流、电压将故障回路的阻抗计算出来，然后家丁线路是均匀线，线路长度和阻抗成正比，依据二者的关系，将故障距离估算出来。阻抗法的显著优点就是投资少，缺点是路径阻抗、电源参数等对其具有较大的影响。因此，只能在结构比较简单的线路中使用阻抗法，而由于阻抗法无法将伪故障点排除，所以不能应用于带有多分支的10kv配电线路，在实际的应用中，常常将阻抗法作为辅助的测距方法，然后将其与“S注入法”或行波法结合起来确定故障的位置[2]。
2.2.2 交流注入法
该方法的原理是：使用重合器隔离故障区段，然后注入高压信号，保持100~200mA的电流。拿着检测器使其沿着线路从区段的始端开始检测。如果检测位置前后有两倍以上的信号差，那么就可以将这一检测位置断定为故障点。
但这样做事存在误差的，因为线路和地面的检测位置相距10m，而且有很小的电流。但是，由于测量到的信号与线路上流过的信号成正比例关系，因此并不要求具有很高的精度，只要在故障前后有明显的信号强度，检测器就可以在允许的范围内将信号测量出来，从而把故障点找出来[3]。注入信号源交流结构如下图所示。
图1：注入信号源交流结构
将交流信号源安装在线路所在的位置。上图中R表示变频器，用于将50Hz变为60Hz信号，然后在线路重合器中输入信号，测量PT，故障去的隔离重合器的一侧是带电的。T表示升压变压器，作用是将电压升高。将故障相线路接在交流输出的一端，而另一端接地，然后注入60Hz、100~200mA的信号。
发生故障之后进行故障定位的方法即是离线定位。其具体方法是，首先，将故障相判断出来。该方法需要信号源，使用60Hz的信号。选择该频率的主要原因是周围空间中不可避免地会有工频磁场噪声的存在，为了将该噪声切实避免，舍弃工频信号；较高的频率不利于该定位方法的实施，所以应该尽可能地选择低频；较低的频率会增加信号源装置的变压器体积，为了避免过于笨重的装置，不宜选择太低的频率[3]。因此，最理想的信号应该为60Hz。在对架空线路单相接地故障进行定位时，在变电站内或站外的故障线路的故障相上直接接入信号源输出一段。对输电电压进行调节，使其维持在一定值（通常是150mA），然后对线路关键节点下游的各个电流信号进行认真的检测，故障路径依据电流信号的强弱来判断。之后沿着故障路径继续进行检测，直到将故障点检测出来。
2.2.3 行波法
故障会产生行波，该行波在母线和故障点之间往返一趟所用的时间是对故障距离进行计算的依据。同时，该行波到达线路两端的时间差也是对故障距离进行计算的依据。用这种方法进行10kv架空线路单行接地故障定位的方法即是行波法[4]。一般非为A、B、C、E四种。
A型行波定位方法是利用故障产生的行波定位单端故障的方法，B型行波定位方法是利用故障产生的行波定位双端故障的方法，C型行波定位方法是故障后人工将脉冲信号注入的方法，E型行波定位方法是利用线路故障发生后将重合闸打开和關闭的瞬间将电流脉冲注入的方法。
系统参数、互感器变换误差、系统运行方式的变化等因素不会影响行波法的正常工作，所以说行波法具有简单的构成，较容易实现。捕捉行波波头来对行波波头的到达时刻进行准确地判断是行波法定位的关键，影响行波法故障定位的准确度和精度的重要原因是故障行波信号是一些传播模式的混合信号，不同的速度和衰减存在于每种传播模式的不同频率分量中，从而导致行波在传播过程中畸变的发生，从而将判断行波准确到达的时间和识别行波反射波的能力降低[5]。
3.总结
通过进行研究可以发现10KV架空线路单相接地故障发生在雷雨天气较多，如果在对单相接地故障进行查找定位时，采用传统的定位方法是不能达到目的的，所以研究出先进的定位方法进行查找定位10KV架空线路单相接地故障，不仅能够及时准确的定位出故障点，而且还能保证配电网系统的安全稳定性。在10KV架空线路单相接地故障定位时采用阻抗法和行波法，不仅能够解决查找困难、排除时间长等问题，而且操作方便速度快，比传统的定位方法具有很大的优势。并且随着电力技术的快速发展，对架空线路单相接地故障进一步加强研究，从而能够完善的解决单相接地故障等问题，从而保证配电网安全可靠的运行，不断提高供电质量。
参考文献：
[1] 张利，夏楠，姜彤．中性点不接地系统单相接地故障的定位方法[J]．电力系统及其自动化学报，2010,22(4)：38-40
[2] 徐青山，电力系统故障诊断及故障恢复[M]，北京：中国电力出版社，2007:1024-1026.
[3] 谷彩连．架空输电线路单相接地故障选线方法的研究[J]．电脑开发与应用，2012,25(2)：23-25．
[4] Martchenko B．G，Myslovitch M．V Zvaritch V．N，Vibration signal expert system
for fault detection of power equipment rolling bearing s[C]．Proceedings of the 14th World Congress of International Federation of Automatic Control．1999，17(17)：181—186
[5] 孙昕杰．配电网单相接地故障定位研究[J]．硅谷，2010(24)：80-81．