摘要：本文介绍了三种不同技术类型的架空型故障指示器单相接地识别原理，并在10千伏真型试验场条件下，进行了多工况的接地性能测试，通过测试结果，对不同技术类型的架空故障指示器进行了接地性能测试的对比研究。
关键词：配电网；故障指示器；单相接地
1引言
配电网供电可靠性问题得到越来越广泛的关注。配电网线路辐射性强，线路分支、分段较多，因此，当线路发生故障时难以准确定位。随着技术的发展，配电自动化逐渐成为解决配电网故障定位难题的手段之一[1-2]。
故障指示器作为配电自动化设备之一，有快速定位配电线路故障的功能。但是，由于配电线路上80%以上的故障都是单相接地故障，而且单相接地故障的故障特征不明显，因此，传统的故障指示器对单相接地的判断并不准确。新型的故障指示器是否满足规范要求，是否能能对各种类型的接地故障进行准确研判，尚有待进一步确认。
针对上述问题，在现场实际模拟单相接地故障，以检测不同技术类型的架空型远传故障指示器对单相接地故障的识别效果。
2 三种技术类型架空型远传故障指示器的接地识别原理
据国网公司2016年新发布的《配电线路故障指示器选型技术原则（试行）》等相关规范要求，新型故障指示器将具备接地检测、录波等功能，并明确将故障指示器按照通讯方式和技术类型分为九种类型，分别为架空暂态特征型远传故障指示器、架空暂态录波型远传故障指示器、架空外施信号型远传故障指示器、架空暂态特征型就地故障指示器、架空外施信号型就地故障指示器、电缆外施信号型就地故障指示器、电缆外施信号型远传故障指示器、电缆稳态特征型就地故障指示器、电缆稳态特征型远传故障指示器。
本文仅讨论架空暂态特征型远传故障指示器、架空暂态录波型远传故障指示器和架空外施信号型远传故障指示器等三种技术类型的架空型远传故障指示器。
2.1架空暂态特征型远传故障指示器接地识别原理
当配电线路上发生单相接地故障时，线路对地分布电容与接地点构成回路，回路中会形成一个明显的暂态电流和暂态电压，二者存在特定的相位关系，架空暂态特征型远传故障指示器检测到具有明显特征的暂态电流和暂态电压时，即判断线路中发生接地故障。
2.2架空暂态录波型远传故障指示器接地识别原理
架空暂态录波型远传故障指示器装设在变电站同一母线3条以上出线上。3个相序采集单元以无线对时的方式进行同步采样。当线路中单相接地故障后，3只采集单元会采集到故障波形，并将录波波形传给汇集单元，汇集单元合成暂态零序电流波形，转化为波形文件后上传主站。
2.3架空外施信号型远传故障指示器接地识别原理
架空外施信号型远传故障指示器配有一台专用的单相接地故障检测外施信号发生装置（变电站每段母线只需安装 1 台），一般情况下装设在变电站母线上。当发生单相接地故障时，根据检测变电站母线上零序电压和相电压变化，外施信号发生装置自动投入，连续产生不少于4组工频电流特征信号序列，如图1所示，叠加到故障回路负荷电流上，特征信号序列在故障线路上会流经接地点，故障指示器通过检测电流特征信号判别接地故障，并就地指示。
图1外施特征信号典型波形
3 架空型远传故障指示器的接地识别测试
国网配电网智能化应用及关键设备联合实验室真型实验场是国内首个在实际电网环境中模拟真实10kV配电网的真值模拟试验网。试验场线路拓扑如图2所示。在Ⅰ真配线路首末端分别装设1#故障指示器和2#故障指示器，在Ⅱ真配线路首端装设3#故障指示器，单相接地故障点设在1#故障指示器和2#故障指示器之间。当发生单相接地故障时，故障指示器应准确定位故障发生区间。
图2测试线路拓扑图
根据试验场条件，系统中性点设置为经消弧线圈接地方式，系统零序电容电流水平可调，分别设置10A、30A和60A。接地类型包含金属性接地、中阻接地、高阻接地三种情况。其中，金属性接地故障采用导线直接接地实现，中阻与高阻接地故障接地电阻设置为500Ω与1000Ω。另外根据配电网实际发生单相接地故障的真实场景，现场可实际模拟如孤光接地、断线接干土地、断线接湿土地、断线接干水泥地和断线接湿水泥地等共5种接地故障类型，因此，实际测试中共有8种接地故障类型。结合3种零序电容电流水平和8种接地故障类型，实际测试时共有24组测试工况。
本次测试共有6套不同厂家的架空暂态录波型远传故障指示器，2套不同厂家的架空暂态特征型远传故障指示器，1套架空外施信号型远传故障指示器，共进行304次测试，测试结果如表1所示：
表1 不同技术类型架空型远传故障指示器接地性能测试结果
4 小结
从此次测试结果中可以看出：
（1）在此次测试中架空暂态特征型远传故障指示器对高阻（1000Ω以上）故障判断的正确率比较低，而且随故障点接地电阻升高，准确率越低。高阻（1000Ω）接地正确率为37.5%，湿水泥接地为25%，干水泥接地为0。
（2）该次测试中，架空外施信号型远传故障指示器对弧光接地的判断准确率较低。
（3）架空暂态录波型远传故障指示器除对断线接干水泥地故障外，对各种接地故障类型都有比较平均的识别率。
（4）所有技术类型的架空型远传故障指示器对断线接水泥地的故障判断都不准确。主要原因是水泥地的接地电阻比较大，现场测试的干水泥地的电阻大约在10千欧以上，湿水泥地的电阻也在5千欧以上。
参考文献
[1]李砚.配电网单相接地故障定位技术的研究[D].华北电力大学.2011.
[2]严凤,郭增为.10kV配电线路综合故障定位方法研究[J].电网与清洁能源，2010(07).
作者简介
李宗峰，助理工程师，从事配电技术相关工作，就职于国网河南省电力公司电力科学研究院。
论文作者:李宗峰,邹会权,贺翔
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/15
标签：故障论文; 指示器论文; 单相论文; 号型论文; 特征论文; 类型论文; 水泥地论文; 《电力设备》2017年第34期论文;