（国网河南汝阳县供电公司 471200）
摘要：本文针对10kV配电线路长、分支多，接地故障点查找困难的实际问题，提出了一种简捷实用的接地故障定位新方法，并根据该原理研制了配电线路单相接地故障巡查设备。实际应用情况表明，该设备可以快速定位接地故障点，尤其可以对一些外部特征不明显的隐蔽接地故障点进行快速定位，具有很高的实用价值。
关键词：10kV架空线路；单相接地故障；故障查找
1.引言
对于10kV配电线路，单相接地故障是发生机率最高的故障类型。虽然规程规定单相接地故障发生后系统可继续运行2小时，但由于故障后非故障相对地电压升高，若不及时处理可能会发展为非故障相绝缘破坏继发引起相间短路。所以接地故障点的快速查找和准确定位，对修复线路和保证可靠供电，具有十分重要的意义。
单相接地故障发生后，由于线路长分支多，采用分段逐段推拉，逐级杆塔检查等传统方法进行排查，耗时费力，很难快速准确查到故障点，停电范围大、时间长。针对这种情况，本文介绍了一种简捷的接地故障定位新方法，以及根据这种方法研制出的新型10kV架空线路接地故障巡查设备。实际应用表明，该装置可以快速准确的定位接地故障点，使故障处理更为快捷、准确，大幅度缩短事故停电时间，提高了供电企业的服务水平。
2.一种简捷的接地故障查找新方法
目前对于小电流接地系统故障定位的研究大多集中在单相接地故障定位与查找方面，主要分为故障测距法、在线监测法和信号注入法等。
故障测距法受路径阻抗、线路负荷和电源参数的影响较大，对于带有多分支的配电线路，阻抗法无法排除伪故障点，它只适合于结构比较简单的线路。而配网线路大多结构复杂、分支多，采用测距法测试难以精确找到故障点。
在线监测法是在配电线路的主要节点加装故障探测器，将探测信息加以汇总分析，得到故障所在区段。目前常用的故障探测器有线路故障指示器和线路FTU两种，都是根据故障点前后故障信息的不同确定故障所在区段。由于配网线路结构复杂，故障定位的准确度取决于加装探测器的数量，大量增加探测器需要较大的投资，从投资回报来说不够经济。
信号注入法不受配网线路复杂因素干扰，接地线路注入特定频率的电流信号，注入信号会沿着故障线路经接地点注入大地，用信号寻迹原理即可实现故障选线并可确定故障点。
综合以上各种方法的优点，本文提出了一种简捷经济的接地故障定位新方法。其基本原理是设计一套便携式的接地故障巡查设备，当所辖区域发生接地故障时，运行维护人员可以携带该设备检测任一条线路。该设备采用信号注入法和窄带滤波技术，使用便携式测试信号发生装置，在线路停电状态下，可以在线路任意位置注入特定频率的电流信号，用移动便携式手持设备接收特频信号，通过接收到的特频信号确定故障点的位置。该检测方法不需要全线巡查，利用二分法原理，只需检测几个特定的分支点及杆塔，每次检测可排除50%的无故障区域，从而迅速准确将故障点定位在某级杆塔处。
3.接地故障查找的设备方案提出与实现
通过接地故障查找的定位原理可知，此方法需通过信号发生装置进行信号注入，通过信号检测装置进行信号电流检测并进行数据转发，最后通过信号接收装置进行数据显示。
3.1信号发生装置
通过对信号注入故障定位方法的分析，会发现这种方法要求信号发生装置应具备以下的功能与性能特征：输出功率不必太大、装置便于携带、具有稳定的输出特性、对于高阻接地能够输出较高的接地电压。针对以上的性能与功能要求，提出了一种全新的装置产品方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
工作原理如下：蓄电池通过开关电源将24V直流进行高频升压得到较高的直流电压（一般为几百伏），升压后通过引入电流电压反馈环路，进行输出电压电流控制，再通过逆变将直流逆变成交流，最后通过低频变压器再一次升压后输出。
此方案具有如下的技术特点：
1）采用蓄电池供电，即具有便携功能；
2）采用开关电源升压，即具有高效率大功率输出的可能；
3）采用负反馈环路，即具有低阻恒流，高阻恒压的特性；
4）采用单级调制的SPWM正弦波逆变技术，即具有了检测高效性特点。
3.2信号检测装置
通过对信号的注入故障定位方法的分析，我们知道采用这种方法，注入信号电流选择不会太大，本方案选择40mA，在实际故障定位检测中，线路上的接地电流还会更小，为了能够准确又稳定的检测故障线路上的信号电流强度，必须要求信号检测装置具有很高的精度、分辨率以及稳定性。为此我们提出了一种采用CT掩膜技术且具备闭口钳形结构的高压钳形电流表，针对于传统信号检测装置（U型叉表或开口信号检测装置），由于高压钳流表采用闭口钳形CT，磁环路闭合，磁感应特性优越，因此在测量时具有非常高的稳定性，不会因为操作抖动、测量的位置变化等产生影响。此表加设了集成22HZ带通滤波器芯片，有效的消除了测量时谐波带入的干扰，同时使得信号发生装置注入信号频率减低成为可能，通过12位的AD采样与傅式算法，可以将测量精度提升到0.1mA以上，完全能够满足我们对故障电流检测的要求，通过加设WIFI模块或RF模块，可以拓展出更加灵活的外部接口，使信号检测装置能够将检测到的数据通过TCP/IP协议或RF协议转发到任意的智能终端设备或手持机设备。
3.3信号数据接收装置
信号数据接收装置，主要承担数据接收与数据显示功能，作为手持机设备必须考虑其低功耗设计，采用了RF射频通讯，以及LCD背光控制来实现低功耗要求，同时通过加设数据储存、数据查阅、数据删除功能来更方便为用户使用。
4.接地故障查找工作原理
当运行线路发生故障后，在停电状态下，使用测试信号发生装置向线路故障区段中注入一个具有一定功率的异频检测信号，该异频信号会沿线路传输至接地故障点。通过手持数据检测装置检测不同位置线路上的异频信号，并通过无线方式向手持数据接收装置传输数据，显示测量结果，从而快速定位故障点。
在故障区段首端向故障线路上发送异频信号，通过手持信号检测装置对故障线路区段的某一点进行检测，如果能检测到异频信号，说明故障点在现检测点和故障区段末端之间；如果未能检测到异频信号，说明故障点在现检测点和故障区段首端之间。以此类推，通过二分法对缩小的故障线路区段进行检测，当检测到某点左右两侧一侧有这个异频信号，另一侧没有时，则确定此点就是接地故障点。
5.巡查设备应用实例
10kV架空线路接地故障巡查设备曾多次应用于接地故障查找，均能快速准确的查找到接地故障点，获得了广大用户的好评。
5.1汝阳县供电公司10kV凤柏线路接地故障查找情况
2014年11月5日15：30，汝阳县供电公司10kV凤柏线发生单线接地故障。凤柏线全长58.99公里，共有分支线18条，且地形复杂，使用传统方法查找费时费力。晚17：36左右，使用传统方法已查找两小时，未找到接地故障点。此时天色已黑，无法凭人工巡线查找。改用接地故障巡查设备进行查找：在主线路73#杆注入信号，经检测接地相为主线路C相，接地点在73#杆后端；又再主线路124#杆注入信号，经检测接地相为主线路C相，接地点在124#杆前端；说明接地点在73#-124#杆之间。分别检测主线路90#杆、122#杆，将接地点锁定又在主线路90#-122#之间，最终在主线路114#杆找到故障点，故障为无功补偿电容柜的电流互感器对地击穿。这次接地故障故障点从外表看没有任何痕迹，凭人工巡线无法判断，用接地故障巡查设备准确快速的查找到了故障点，用时仅52分钟。
6.结论
10kV架空线路接地故障巡查设备，使用信号注入法快速准确的定位单相接地故障点，相比于传统方法，在定位的准确性和快速性上都有着压倒性的优势；又有着在线检测方法法所不具备的经济性。是一种适用于10kV架空线路的简捷经济的单相接地故障定位方法。
实际应用表明，该装置可以快速准确的查找到接地故障点，工作性能稳定，使用效果好，尤其是可以对一些外部特征不明显的故障点进行准确定位，极大的缩短故障查找时间。有助于快速排除故障，缩小停电范围、减少停电时间，提高企业经济效益。
论文作者:段浩宇,郭廷志,温艳磊
论文发表刊物:《电力设备》2015年3期
论文发表时间:2015/11/2
标签：故障论文; 信号论文; 线路论文; 装置论文; 区段论文; 设备论文; 单相论文; 《电力设备》2015年3期论文;