（1国网河南省电力公司济源供电公司；2珠海创能科世摩电气科技有限公司 河南焦作 454000）
摘要：随着电网智能化改造的进行，电网的网状拓扑逐渐成型，而与此伴随的是变电所中的母线近地网络更加复杂。在这样的状态下，如何能够在发生单相接地故障时，准确的在复杂的母线近地网络中找到接地点，是母线监测系统亟待解决的问题。本文重点研究了根据接地阻抗判断接地选线的工程方法，经过分析，本方法是在部署过程中对于原有系统改动最小且部署成本最低的方法。
关键词：接地阻抗；接地选线；新技术
0. 引言
电网网状拓扑带来的直接影响是枢纽变电所的母线网络更加复杂，所以，变电所的近地母线网络与地面及其支持构建的电容结构也变得越来越复杂。就目前的开关设备来讲，其只能感知到中性点电流的存在而报出某侧电压等级出现单相接地的故障，而无法精确的命中复杂母线网络中的接地位置，这就给我们的日常检修带来诸多的不便。基于接地阻抗的自适应接地选线技术，在解决这一问题上表现出较强的适应性。
1. 原理分析
在中性点经消弧线圈接地的配网中，如果发生单相接地，在接地元件的综合作用下，其零序电流可以被量化为暂态分量和LC震荡分量。暂态分量可以看做是因为中性点电压升高而形成的电流。而LC震荡分量可以看做是接地故障相线对地电压下降引起的整个系统LC模型上的对地回路电流，这个电流是整个系统中的电容和电感等效元件发生反复充放电造成的。
由式（2）与式（3）可见，由于C 与L0 为中压配网已知量，衰减系数δ 与角频率f w 主要与故障接地电阻有关；又由于对地绝缘劣化引起单相接地故障大多发生在电源电压峰值附近，即ϕ 约等价为± π /2，由式（1）可见电容电流自由震荡分量C i '的暂态幅值主要与δ 和 f w 有关。因此，当故障点接地阻抗（主要为阻性成份）较小也即0 R 较小时，δ 较小和f w 较大，而较小的δ 和较大的f w 将形成高暂态幅值的电容电流自由震荡分量，从而产生较大幅值的暂态0 模电流，对于架空线路其幅值经计算约为稳态幅值的6 倍至30 倍，暂态过程较显著；但是当发生高阻抗接地时，δ 较大和f w 很小，暂态0 模电流很微弱。对于母线的0 模电压和故障相对地电压两个暂态电气量，故障接地阻抗较小时，由于0 模电源电压u0 在接地阻抗的分压很小，使得母线处的暂态0 模电压很大而故障相的暂态对地电压仍保持在相电压附近；同理，高阻接地时刚好相反。由上可见，3 个暂态电气量的幅值受接地阻抗的影响较大，只利用暂态0 模电流与0 模电压或只利用故障相暂态对地电压做为分析数据进行选线，将在高阻接地或低阻接地时由于数据信号较微弱而降低故障线路与健全线路的区别度，从而降低选线的可靠性，甚至造成误判。
2. 小波分析
传统的选线理论，我们要根据线路两端的电能质量数据判断接地位置，而这种理论如果付诸工程实践，就需要在每相母线两端布置电能质量检测系统，这种布置方式需要布置大量的互感器，而互感器作为昂贵的一次二次网络之间的门设备，如果如此密集的布局，势必会增加电网的运行成本。
综上，因为各相工频相位不同，相位角也不同，其发生接地时对于零序电流的暂态影响也会有所不同。同时因为各相的对地电容、电感、电阻值有所不同，其发生接地时引起的LC震荡电流也会不同。我们可以仅通过对于零序电流互感器数据的分析，就可以得到整个系统的谐波参数，通过对于这些谐波参数对整个电网进行小波分析，即可准确的得到整个系统内的接地数据情况。
3. 工程实践
本文对于零序电流的监测数据，来自零序电流检测系统，系统由部署在零序接地线路上的电压互感器和电流互感器组成，通过30ms的取样周期，我们可以对于零序电流进行实时的高精度的波形控制测量。这些离散化的测量数据，会被汇总到机房中的零序电流在线监测数据库中。这个数据库中的数据，按照5秒周期进行读取，进而进行小波暂态分析。本系统对于接地故障的报错周期为5秒以内。
因为零序电流监测系统是整个电能质量检测系统中的一个组成部分，本次系统部署，属于在电能质量检测系统尾端布置一个数据二次系统。这个数据二次系统通过分析电能质量检测系统检测到的零序电流波形控制测量数据，得到相应的结果，所以，本系统的部署完全在变电所通讯机房内完成。
系统主机采用X3650 M4 7915 R51 E5-2650 V2设备，该设备的最大特点为仅占用2U机柜空间，因为采用了2.6GHz的双核64位至强处理器，部署了20MB的二级缓存，系统采用5秒周期完成选线，CPU占用率不会超过15%，有着极强的稳定性表现。系统直接通过万兆FDDI网卡连接站内的二次通讯FDDI网络骨干，采用虚拟连接的方式与电能质量检测系统联系。
这种部署下，我们不需要对电能质量检测系统进行任何改动，就可以实现选线系统的部署。选线系统采用WEB-IIS的方式向调度主机和值班主机通报选线结果，这一方式，也可以在调度主机和值班主机不进行任何改造的情况下完成链接部署。也就是说，基于接地阻抗自适应接地选线的系统部署，不会对其他系统进行任何改动就可以完成与其他系统的完全整合。
而在本系统的平台上，如果我们建立决策树生长机制或者使用带有自学机制的BP神经网络，我们可以对于整个母线近地网的接地状态进行更加精确的定位。这就是说本文研究系统会在不久的将来发生更加长足的发展。本文仅分析基于接地阻抗对于母线近地网络进行接地选线分析的技术，对于该技术的后续发展就不做论述了。
4. 结束语
通过小波分析法，结合各相母线的电流工频波形的区别以及这些区别带来的起接地过程对于零序电流的影响。我们可以从零序电流的谐波状态分析出接地目前的相位，甚至根据不同母线的接地阻抗的大小，可到具体接地母线的接地点位置和接地电阻程度。通过与BP神经网络分析及决策树分析的结合分析，本系统还会有更加长足的发展。
参考文献：
[1]李也白; 唐克义; 张霄霄; 尹凯; 刘浩．小波包原理小电流接地选线装置的研发与应用．[J]．电力系统及其自动化学报，2013（04）：151-153
[2]张浩;胡东波; 张韶辉; 刘红兵．分布式接地选线技术在湖北电网的应用．[J]．中国电力教育，2013（06）：12-14
[3]许小兵; 董丽金; 袁栋．智能变电站小电流接地选线装置的研究与实现．[J]．江苏电机工程2013（09）：55-57
论文作者:段淼,李峙,鲍都都,李家林1,黎炳坤2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：电流论文; 母线论文; 阻抗论文; 系统论文; 电压论文; 故障论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第9期论文;