小电流接地选线装置现有技术研究

摘要：文章首先分析了小电流接地选线装置的现有技术原理，并在此基础上对小电流接地选线装置选线技术的发展趋势进行了论述，对提高选线装置的选线准确率有所帮助。

关键词：小电流；接地故障；选线技术

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）26-0025-02

1 小电流接地选线装置的现有技术分析

小电流接地选线装置是一种性能优良的智能监测设备，常被安装在电力系统的变电站当中，该装置可以及时、准确地判定出接地回路，有助于单相接地故障的快速排除。

1.1 中性点不接地系统的选线技术

1.1.1 零序功率选线法。通常情况下，当小电流接地系统中出现单相接地故障时，系统中的零序电压和电流均会有所变化，图1为小电流接地系统的模型。

由式（1）～（5）可知，当系统A相发生接地故障时，中性点的对地电压会上升成为相电压，网络中的正常相B和C的对地电压也都会随之升高为原本的倍，此时整个高压配网当中均会出现零序电压，其方向与故障相相反。为此，在选线时可先设定参考电压，然后再用各线路的零序电压幅值与参考电压进行比较，以此作为判断依据。

1.1.2 谐波电流选线法。相关实验结果表明，中性点不接地的系统出现单相接地故障时，各条线路当中均会产生零序谐波电流。小电流接地选线装置可通过这一特征判断线路是否出现接地故障，其特点是不受系统运行方式变化的影响。

1.2 中性点经消弧线圈接地系统的选线技术

1.2.1 DESIR选线法。该方法具体是指在中性点经消弧线圈接地的系统发生故障之后，从所有的馈线当中抽取出零序电流的基波有功分量，然后通过相应的计算求出故障点残余的有功电流，在此基础上，将每一条馈线的零序电流在故障点有功电流垂直轴上投影出来，最后通过比较便可以选择出存在故障的线路。

1.2.2 负序电流法。这种选线方法的技术原理如下：当系统出现故障时，故障点会产生出负序电流，通常这部分电流会流向电源以及完好的线路当中，它的方向与电源负序电流方向相反。同时故障相电压在接地故障的过程中，会在接地电阻上产生出一定的故障电流，而故障线路上的负序电流又与故障相电压的相位完全

一致。

2 小电流接地选线装置选线技术的发展趋势

虽然上文中介绍的几种小电流接地选线装置的选线技术都能够对系统的接地故障进行判断，但是在实际应用中，由于诸多因素的影响，使得故障选线的准确率并不理想。

2.1 智能型幅值相位比较选线技术

由于该方法采用了数字滤波器，从而能够对数字信号的处理更加有效，提取出来的信号成分也更加可靠，大幅度提高了选线的正确性。

2.2 突变量选线技术

突变量选线的技术原理是在系统出现单相接地故障后，借助自动装置的功能对消弧线圈的参数进行改变，以此来使各条线路的故障电流形成突变，然后再利用故障线路与完好线路电流突变特征的差异判断出故障

线路。

2.3 指纹选线技术

指纹选线技术又被称之为样本建模选线法。在选线装置处于正常运行状态时，如果发现某些类型较为特殊的故障样本，此时采用常规的方法很难做出准确的选线判断，为此，可对样本的个性特征进行提取，并将这个特征及相应的故障信息存储到样本数据库当中，以此作为参考样本。若是系统中再次出现与该故障特征相类似的问题时，则可与参考样本进行匹配，如果匹配成功则表明线路出现故障。

2.4 有效域选线技术

所谓的有效域具体是指选线方法能可靠选线的适用条件充分，而满足该条件的故障区域，即选线方法的有效域。通常情况下，选线装置对每一种方法都界定了一个有效域，若是接地故障在某个选线方法的有效域内出现时，则该选线方法对故障的选线一定是正确的，由此获得的结果具有相当高的准确率。

2.5 基于强特征域搜索的选线方法

原来的小电流选线设备准确性低，其原因主要有：（1）采样率低、故障信号捕获不完整。（2）UO升高就认为是接地，不做故障类型辨识，或辨识不全面。（3）假定故障信号的特征出现在固定的时域或频域段，所以很多时候抓不到特征或抓不到强特征，特征易被通道失真干扰。（4）算法单一，或虽用到多种算法，但不清楚各种算法的前提条件和使用范围，甚至同时套用多个算法，通过加权来得出结论。（5）不能有效辨识复合故障。很多故障是个复合过程，譬如开始是瞬间接地然后演变为串联谐振。（6）没有有效的手段解决工程中信号接错、极性接反的情况。

该方法通过以下技术解决了这些问题。

2.5.1 采用“实时全程录波技术”解决故障信号的捕获问题。完整、不遗漏、低失真的捕获故障前后各路信号的波形数据是故障诊断的基础。以往的诊断方法往往仅关心故障发生后的稳态数据，这样仅需在故障发生后再录取电网稳态数据即可，但事实证明，仅利用稳态数据不能有效辨识故障，必须全面地捕获故障发生前后的稳态数据和故障发生时的暂态信息，同时还应该记录电网稳态时稳态的漂移特征，才可能对故障作出准确判断。

2.5.2 采用“全息故障辨识技术”解决故障类型辨识问题。该技术实现对各类故障类型的辨识，这些故障类型包括支路故障、铁磁谐振、消弧线圈串联谐振、母线端故障、电网扰动等。

该技术的特点是充分利用了故障发生前后的稳态信息和故障发生时的暂态信息，并对这些信息进行分层次、分过程的综合分析，对故障类型进行了全面的

辨识。

2.5.3 采用“基于强特征域搜索的选线方法”进行准确选线。经“全息故障辨识技术”辨识出是支路故障的，采用该方法进行选线。该方法的创新在于对录波数据进行全时域和全频域搜索，找出故障强特征所在的区域，然后进行纵向比较（所有信号最强特征域之间比较）和横向比较（最强特征域与其他域之间进行谐波、幅值、相位的比较），从而得出选线结果。

2.5.4 采用基于IP网络的远程控制技术，解决大量录波数据的集中管理和算法的远程更新。

2.5.5 通过后台对录波数据的分析，可以及时发现信号接错、极性接反的情况。

3 结语

综上所述，本文在对小电流接地选线装置现有技术进行分析的基础上，对其技术的发展趋势进行了论述。其中基于强特征域搜索的选线方法，充分利用故障的暂稳态信息，抓住了每次故障的最强特征，选线准确性大大提高，是目前选线技术的最新发展。在未来一段时期，还应当不断加大对选线技术的研究力度，除了要对现有的技术进行不断改进和完善之外，还要进行适当的创新。只有这样，才能提高选线技术的整体水平，也才能使接地故障的选线更加准确，这对于确保电力系统安全、稳定、可靠运行具有非常重要的现实意义。

参考文献

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