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摘 要：由于故障电流微弱、接地电弧不稳定等原因,小电流接地故障的检测(包括故障选线和故障定位)比较困难。目前,小电流接地故障选线技术己基本成熟,但小电流接地故障定位技术一直未能取得突破，长期困扰电力部门,是制约配网自动化技术发展的严重障碍。本文旨在研究小电流接地故障定位技术。
关键词:故障定位；小电流接地系统；配网自动化；线电压
引言
故障定位、隔离与恢复供电是配网自动化系统的关键功能,其通过缩小故障停电范围、加快故障处理速度、减少故障停电时间,提高配电网供电可靠性。目前,各国DA系统一般仅能实现短路故障的定位与隔离功能,不具备或不能有效地实现小电流接地故障定位功能。本文设计了小电流接地故障自动定位系统，并在现场投入实际运行。人工接地故障试验和几个月的现场实际运行结果表明，该系统工作稳定，对单相接地故障反应灵敏，能够准确选出接地故障线路并定位故障点所在线路区段，满足现场际运行要求。
1.定位系统组成
所设计小电流接地故障自动定位系统主要由变电站内的选线系统、安装于线路分段开关处的FTU、安装于主控室内的定位主站以及通讯网络组成。发生小电流接地故障时，站内选线系统采集母线处的零序电压与各出线的暂态零模电流信号，利用幅值、极性、功率方向等方法确定故障线路，并将其通过通信网络上报定位主站。FTU检测线路的零模电流信号，将故障时零模电流数据通过通信网络上报至定位主站。定位主站根据选线装置的结果先确定故障线路，再根据FTU上报的结果确定故障点所在区段。
站内选线系统选用XJ-lOO小电流接地故障选线及监测系统丨并增加故障定位站内算法及通讯程序。该系统采用一控制主机加多台小电流接地故障检测装置的总体结构，整个系统主要包括两部分:X^I-lOO小电流接地故障检测装置和X_MOO小电流接地故障分析系统软件。
控制主机为一台工业控制计算机，采用Windows操作系统，其上运行XJ-100小电流接地故障分析系统软件，该软件主要完成XJ-100小电流接地故障检测装置记录数据的收集、存储，故障波形的显示，实时自动选线并将结果显示、上报，可准确实现故障的预报、选线、选相。控制主机同时还可以充当数据服务器，供远程读取变电站内的故障数据使用。
中央处理单元(CPU板)是XJ-100检测装置的核心，由它实现定值整定、系统参数的输入，形成故障数据文件，协调各个子板的工作，实现机间通信、显示和键盘控制等功能。高速数据采集单元(DAU板)实现故障检测，故障暂态数据的采集、记录和处理，并把采集到的数据传送给中央处理单元。
2.馈线终端FTU
FTU安装于需进行定位分段的线路开关处，承担着对故障的监测启动、故障数据采集、上传故障数据等功能。自动定位系统选用PZK-310Z柱上幵关终端装置作为现场FTU，检测柱上幵关处的零模电流信号，发生接地故障时，FTU根据暂态零模电流的变化启动，并将带有时间标签的暂态电流录波数据等信息上报主站。PZK-310Z柱上开关终端装置主要用于配电网线路柱上幵关的监视与控制，由PZK-31B配网自动化测控单元、开关操作控制回路、操作面板、智能充电电源、后备电源(免维护铅酸蓄电池或超级电容器或锂电池)、通信终端以及不绣钢机箱构成，其原理框图如图1所示。
图1 馈线终端FTU原理框图
装置配置有USB维护接口，支持在线配置、程序加载与卸载、装置运行状态
监视等功能。具有WEB服务功能，可使用通用网页浏览器，访问实时数据、下载历史数据、配置文件，方便产品的远程维护。
PZK-31B配网自动化测控单元是PZK-310Z柱上开关终端装置的核心，采用平铺式结构，其主要组成部分有:中心处理板、扩展板、输入输出端子、运行指示灯、复位按纽、通信口以及机壳。
4.定位流程
1)发生接地故障时，选线系统根据零序电压变化启动，实现故障选线，并将带有时间标签的故障线路信息、汀溪线和四林线出口处暂态电流录波数据以及工频电ffi等信息上报主站。
2) FTU根据故障时零模电流的变化量启动，并将带有时间标签的暂态零模电流录波数据等信息上报主站。
3)定位主站收集到变电所选线系统和各个FTU故障信息后，根据选线系统的电压信息确认是否发生接地故障，对于扰动则退出。
4)定位主站确认接地故障后，根据选线系统上报的选线结果确定故障线路。若故障线路为汀溪线或四林线，则比较选线系统和FTU上报的故障线路暂态零模电流，利用暂态零模电流波形相似性原理确定故障区段。
5)根据选线系统上报的电压信息确定故障持续时间，对于永久故障，显示定位结果，并声光告警;对于瞬时性故障，保存定位结果，仅给出文字告警信息。
5 结论
本文研究过程中所取得的主要结论如下:
线路对地存在分布电导，使零序电流与零序电压的相位关系发
生变化。
故障点下游分段开关处零序测量导纳等于该开关后线路自身的对地导纳，故障点上游幵关处的零序测量导纳等于消弧线圈、所有健全线路及该开关至母线间线路的零序导纳之和的负数。线路区段的零序导纳为区段首端与末端分段开关零序测量导纳之差，故障区段与健全区段的零序导纳存在幅值和相位上的差异，可根据此特征实现故障定位。基于区段零序导纳的定位方法应用稳态信号，原理简单，对FTU硬件处理能力要求较低。
2)故障点上游侧和下游侧暂态过程相互独立，两侧暂态零模电流特征由各自零模网络参数决定。故障点前后暂态零模电流的流向相反，对一般配电系统，故障点下游暂态零模电流谐振频率高、幅值小，故障点上游暂态零模电流频率低、幅值大。
参考文献
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论文作者:吴信文,邵文晋
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/27
标签：故障论文; 电流论文; 导纳论文; 系统论文; 线路论文; 区段论文; 主站论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;