摘要：配网线路供电线路较长并且支线较多，故障发生后对于故障点的查找十分困难，需要耗费大量的人力物力和时间排查故障，大大降低了工作效率及供电可靠性，文章将对中低压配电网小电流接地故障暂态捕捉与诊断技术进行深入的研究和探讨。
关键词：配电网；小电流接地故障；暂态捕捉与诊断
配电网中性点不接地或经消弧线圈接地系统（简称小电流接地系统）发生单相接地故障时会产生过电压，对设备的绝缘造成威胁，若不及时处理可能会发展为两相短路；弧光放电接地还会引起全系统过电压，影响电力系统的安全运行和电能质量。对于中低压配电网的故障判定技术中，小电流接地系统接地故障选线一直是国内外研究的热点。
1、中低压配电网接地故障的诊断技术的现状
我国大多数配电网均采用中性点非直接接地系统，即小电流接地系统，小电流接地系统的单相接地故障选线和定位一直以来都是各供电部门比较头痛的问题，有人甚至认为它是一个世界性的难题。由于配电网中供电网络复杂多变，更增加了接地定位的难度，导致现有的小电流接地系统单相接地故障检测的正确率基本在20％～30％的水平。至今很多供电部门仍在采用拉路法确定故障出线，靠人工巡视法来查找故障点。这样既会造成大面积用户供电的中断，还耗费了电力部门大量的人力，物力。虽然发生单相接地故障时，不能形成小阻抗短路，不影响对负荷连续供电，故不必立即跳闸，但是会导致非故障相相电压升高，长时间运行就易使故障扩大成两点或多点接地短路，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。因此，为确保配电网的安全可靠运行，快速准确地判断出故障线路及大致的故障点是目前的一个重要的热点研究课题。
根据统计，每年造成停电的配网线路故障最多的就是配电网接地故障，占到了所有配网故障的40%，面对这样一个频发却又解决困难的线路故障，相应的故障位置诊断和解决却一直没有实质性的进展。
2 传统配电网接地故障的诊断与解决办法
2.1 阻抗法
阻抗法是配电网接地故障中实用性比较强的故障位置诊断方法，在阻抗诊断法中，故障的检测原理是假设整条线路为均匀的电流的介质，其中的电阻是均匀的，在不同的线路故障中，整个线路的电阻与测量点到故障点的电阻成正比，再结合线路回路的电阻参考值，进而通过计算故障时测量点的电阻值除以线路正常运行时的单位电阻值，就能够大致确定线路中故障点的位置，这种故障诊断方法因为不需要进行故障线路的巡线操作，所以检测的时间较少，能够在短时间内测定线路故障点的位置，提高了配电网接地故障的检修效率。
抗阻法具有检测时间短，检测投资少的优点，但是同时在检测过程中会受被检测电网路径的限制，一旦被检测电网中的回路较多，那么阻抗法需要考虑和计算的参数就会以数量级为单位增加，导致故障点测算难度加大，所以阻抗法只适用于对较为简单的线路进行检测[1]。
2.2 行波法
输电网络因为本身是电能的一种传播通道，所以在运行过程中会产生一种信号波动，在发生线路故障时，这种线路波动会发生变化，电流因为在线路中的运行遭遇障碍，所以本身的波动性产生了变化，行波法就是对这些因为障碍而产生的行波进行检测，从而实现对故障点位置的判断，通过对故障点发出的特殊行波在电力环路中运行一周所需要的时间，或者利用故障行波到达线路两端的时间差，结合线路的长度数据进行线路故障位置的定位。
行波法具有线路故障诊断准确的优点，能够依据故障行波对故障位置进行准确定位，但是在实际的线路故障诊断中，因为一些低级电网连接混乱，连接点多，线路中的连接点造成的行波也在电力环路中来回穿梭，导致很难在复杂的行波中分辨哪一个是配电网接地故障形成的行波，在实际应用中还有很多问题没有解决[2]。
2.3 信号注入法
信号注入法是依靠故障发生时，暂时闲置的电压互感器注入交流信号来实现故障位置的诊断的，因为在发生配电网接地故障时，输电线路中有一相是接入地面的，这时在三相电压互感器的中性点注入特殊信号，信号就会沿着大地传送，在经过配电网接地位置流回电网，线路维修人员可以在线路监视系统中看到这一特殊信号，从而确定接收到特殊信号的线路就是故障信号，进而通过信号循迹原理就可以实现故障位置的定位[3]。
信号注入法最大的优点就在于，可以在环路链接复杂的电网环境中进行工作，并能在复杂的输电环路中准确的找到故障地点，与巨大的优势相对应该检测方法也有很大的劣势，因为注入的信号很容易受到PT容量限制，在复杂的输电环路中信号会被分布式电容分流，造成信号强度的减弱甚至消失，导致故障线路的定位变得困难，如果所寻找的接地线绝缘体并不是完全被电流击穿，而是微小的穿孔造成了输电线路的间歇性电弧现象，那么信号注入法的检测信号就会变的模糊不清、时断时续，给故障线路的选线和故障位置的确定都造成极大的困难，而且不停的进行特殊信号注入，会影响到正常线路的输电运行，过强的信号甚至会导致线路绝缘体的二次穿孔，造成新的线路接地现象，异常信号的持续输入也会引起线路监控系统的警觉，很可能会造成断路保护器的虚警，导致跳闸断电。
2.4户外故障点探测法
此方法主要根据接地点前后高次谐波零序电流所产生的磁场大小来确定故障点，但零序电流与电网的分布电容大小及接地方式有关，所以探测精度不高；如现在常用的分段悬挂在线路和分叉点上的悬挂式接地故障指示器、信号源故障指示器、翻牌故障指示器均运用的该技术手段。
3基于暂态信息的故障选线与故障定位新型技术
接地故障暂态捕捉利用五次谐波零序电场、磁场探测接地点法，具体方式为：线路空间电场和磁场可反映该线路的零序电流和零序电压，测量空间电场和磁场的高次谐波并分析其幅值和相位关系可判断小电流接地系统单相接地的故障点，是一种间接探测故障点的新方法，由于系统中5次谐波含量较高，故选择5次谐波作为检测信号是合适的。
本技术从两个角度出发，第一是对基于暂态信息的故障选线技术进行研究，建立一套简洁、更准确的暂态法进行选线；第二是根据线
论文作者:王加富,闫建刚,王永林,张建坤,冯树泉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：故障论文; 线路论文; 信号论文; 电流论文; 配电网论文; 位置论文; 阻抗论文; 《电力设备》2017年第31期论文;