摘要：现有依赖主站的集中式小电流接地故障定位方法参与环节多，不同厂家的产品之间不易配合。小电流接地故障为电网运行过程中的常见故障，快速定位故障区段，可有效提高故障解决效率。通过分析小电流接地故障的特征及故障区段定位流程，对定位方法进行探讨。
关键词：配电自动化；小电流接地故障；区段定位
1小电流接地故障区段定位方法
1.1辐射性小电流接线方式
配电网自动化设计一般具有开环运行与闭环设计的特点，不同的配网线路通过双电源形式形成环状结构，在正常情况下，双电源开关处于断开状态，配电线从变电站引出形成开环树状辐射接线结构，该种接线方式为配电网常用的接线方式。
1.2故障定位和故障选线
在小电流接地系统中，若出现接地故障，没有出现故障的
线路电压为线电压，尤其当小电流接地故障为间歇性弧光接地故障时，整个线路中性点电荷没有释放通路，引发弧光接地电压，配网线路的绝缘性受到较大挑战，较易转变为相间性短路，所以，当出现该种情况时，应尽快找出线路的故障发生位置，并尽快将故障排除。故障选线为在同一条母线上多条配电线路中找出小电流接地故障线路。
当配网自动化线路中有一条AB支路发生小电流接地故障，技术人员根据故障特征，找出故障发生区段，该过程为故障定位。在整个配网系统中设置多个检测节点，以每个节点为检测区段，能够实现小电流接地故障区段的准确定位。
1.3小电流接地故障特征信息的获取
小电流接地故障测点采用广域测量技术，通过GPS全球定位系统，实时获取各个测量点的数据，并保证数据的同步性，然后在GPRS分组无线服务技术的支撑下实现GPS检测数据的准确传输。技术人员可以根据各个测点的相位获取差别来实现小电流接地故障特征信息的获取。
1.4故障区段定位方法
故障区段定位方法能自动从每个测点获取零序电流数据，有效的将配网线路的故障识别出来，并给出具体的小电流接地故障判断结果。图1为典型配网线路单电源辐射线路结构图。
图1
相邻两个测点将整个线路分为不同区段，每个区段由两个测点进行界定，如图三中的F1故障段为起始节点9与子节点10进行界定标示，形成节点集合，子节点与起始节点组成节点集合元素。此外，每个故障段也可能包含多个界定测点，如在F2小电流接地故障段内，起始节点1与子节点2和子节点7及子节点9形成了节点界定，该界定集合有四个元素，分别为1、2、7、9。
2分布式故障定位方法
2．1分布式故障定位思路
对于两侧均设有检测点的区段，同时利用两侧检测点故障特征，可直接判断其属性(故障区段、故障点上游健全区段或故障点下游健全区段)。对于只有1个检测点的末端区段，无法直接判断区段属性，可借助其上游区段属性进行判断，即:当其上游区段属性为故障点上游健全区段时，则其为故障区段，否则为故障点下游健全区段。
2．2分布式故障定位算法
根据上述分析，各区段两侧暂态电流相关系数、暂态电流有效值系数以及暂态零序电流峰值与工频零序电流幅值比特征如表1所示，综合利用这些特征判断区段属性。其中，Sb、Sl、Sf分别为故障点上游健全区段、故障点下游健全区段、故障区段。
对于两侧均设有检测点的区段，适应分布式小电流接地故障定位的判据如下:
a．若该区段有M＜MT，则该区段为故障点上游健全区段;
b．若该区段有－1≤ρ＜－ρT或M≥MT，且区段两侧暂态零序电流峰值与工频零序电流幅值之比不相等，则该区段为故障区段;
c．若该区段有M≥MT且区段两侧暂态零序电流峰值与工频零序电流幅值之比相等，则该区段为故障点下游健全区段。
对于最末检测点下游区段，若最末检测点与其上游相邻检测点有M＜MT，则判定其下游区段为故障区段，否则为故障点下游健全区段。
3小电流接地故障区段定位
3.1中性点小电流接地故障特征分析
当单电源辐射结构出现小电流接地故障时，其内所含的零序电流具有较强的不稳定性，该不稳定性会直接影响到配网线路母线段内故障信息的判断。此外，配网线路中所含支路数量越多，总体的传输距离越远，配网线路人工故障检测的方式效率将大大下降。当中性点非有效接地系统出现故障时，相当于在系统内加入了零序电压源，会导致线路内感抗系数降低，导致整条线路零序电压数值相同，非故障线路内零序电压数值为零。
3.2消弧线圈接地系统故障特点分析
在配网自动化系统运行中，消弧线圈对整个系统有着较大的补偿作用。所以，配网自动化系统中中性点采用消弧线圈进行接地时，较易出现配网线路电流幅值小于零序电流的可能性，如果出现小电流接地故障，配网自动化系统能运行，但其运行时间应小于2h。
3.3小电流接地故障区段定位机理
在较长段配网线路中一般均设置2~4个负荷开关，如果该区域内电力负荷的密度较大，则可以在每千米范围内设置一个负荷开关。对于农村或者城市周边地区，可以按照具体配电变压器的容量大小计算配电开关的数量。例如选择每MVA容量设置一个负荷开关。
在进行负荷开关位置零序电流测量时，可以根据配网线路辐射结构计算确定出最终的干线与支线，然后根据不同的区域进行测试范围的划分。当小电流接地故障进行分区后，技术人员可以采用特定装置对各个区域零序电流的实际分布数额进行采集，从而更好的将小电流接地故障识别出来。与配网线路的分段原理较为类似，可采用测点相邻矩阵的方式实现小电流接地故障与节点的描述，将线路末端与零序电流测量节点之间的相邻关系表示出来。
图2为典型的单电源辐射结构线路分区示意图，相邻负荷开关处测点将线路分成了不同区。
图2
整个配网自动化分区可以由两个节点进行分区，也可以由三个节点进行分区，如可以由10节点与11节点标示一个分区，也可以由2、3、5号进行界定组成一个系统。当出现小电流接地故障时，可对每个单独的系统进行分析，从而确定出小电流接地故障位置。
结语
随着我国市场经济的进一步发展，电力系统在整个经济活动中作用将会更大，国家对于电力工程建设的投入将会更多，同时对电力系统运行的稳定性会提出更高的要求，因此，全面的将区段定位方法应用到配网系统小电流接地故障检测过程中非常重要。这就要求电力系统工作人员，应根据自身管辖范围内电力系统的运行情况，将小电流接地故障区段定位方法应用到配网自动化系统当中，更好的提升电力系统运行的可靠性。
参考文献
［1］王铭，徐玉琴．非故障相暂态电流特性分析及其在故障定位中的应用［J］．继电器，2005，(24):20-23．2005，(24):20-23．
论文作者:程前
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/20
标签：区段论文; 故障论文; 电流论文; 节点论文; 网线论文; 线路论文; 下游论文; 《防护工程》2019年第1期论文;