林余杰 胡朋杰 胡 茜

（國網(wǎng)浙江樂清市供電公司運維檢修部，浙江 樂清 325600）

技術(shù)的更新使得不同類型的選線技術(shù)層出不窮，但是由于我國目前在選線裝置的具體使用方面具有不足之處，加之缺乏具有綜合性能的驗證及對比試驗，導(dǎo)致我國在小電流接地故障的選線方面仍然存在總體效果并不樂觀的問題。主要原因體現(xiàn)為：不同生產(chǎn)廠家的選線裝置具有不同否認(rèn)原理和性能，即使是廠家相同，其在各個應(yīng)用場合的裝置在性能方面也存在一定的差異性。由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致選擇時出現(xiàn)了盲目性，選線效果難以達(dá)到預(yù)期要求。

1 科學(xué)進(jìn)行小電流接地故障選線的主要技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)模式下的選線技術(shù)

1）根據(jù)諧波法進(jìn)行選線。故障線路諧波產(chǎn)生的零序電流相比較無故障線路而言具有方向相反和幅值較大的特征，同時，可對不同線路不同次數(shù)的諧波電流采用平方求和的方式后比較幅值，區(qū)分故障線路能夠有效提升選線的靈敏度。

2）根據(jù)工頻產(chǎn)生的零序電流進(jìn)行選線。對于中性點未實現(xiàn)接地模式的系統(tǒng)出現(xiàn)單相模式的接地故障，故障線路中的工頻產(chǎn)生的零序電流具有大于健全線路的幅值；故障線路與健全線路相比，其具有最大的有功分量，同時，方向相反，可根據(jù)上述原理等選擇線路[1]。

1.2 行波選線技術(shù)

由于單相產(chǎn)生的接地故障會存在線模分量以及零模分量的電流、電壓行波，健全線路中產(chǎn)生的初始性電流行波是故障行波產(chǎn)生的折射行波，而故障線路產(chǎn)生的初始性電流行波除了故障行波之外，還包括其產(chǎn)生的反射行波，當(dāng)系統(tǒng)存在的出線≥3條時，無論是零模或者是線模行波，故障線路產(chǎn)生的初始性電流行波的幅值情況均大于健全線路，同時具有相反的極性，根據(jù)上述原理可進(jìn)行選線[2]。

1.3 注入電流選線技術(shù)

1）采用中電阻方式的原理。采用中電阻方式從本質(zhì)上來說，其和殘流增量模式的選線法具有一致性。采用中電阻方式的原理：利用開關(guān)在消弧線圈側(cè)邊并聯(lián)電阻1個，當(dāng)瞬時性接地故障發(fā)生時，不投入使用電阻。當(dāng)永久性接地故障發(fā)生時，則在延時后將開關(guān)閉合并進(jìn)行電阻投入。通過這樣的方式，可根據(jù)有功電流只會在故障線路中流過進(jìn)行選線。但是應(yīng)該注意，如果接地故障為金屬性，其故障線路中的零序電流發(fā)生變化。在故障點具有過渡電阻時，所有出線產(chǎn)生的零序電流都會發(fā)生變化，其中以故障線路發(fā)生的變化最為明顯[3-4]。

2）小擾動方式。在接地時小范圍以及短時更改失諧度（消弧線圈），當(dāng)工頻的諧振點呈現(xiàn)出非對稱時，故障線路中的失諧度和零序電流之間實現(xiàn)約束關(guān)系，健全線路恰好相反，故障線路是零序電流發(fā)生最大變化的線路。

1.4 暫態(tài)選線技術(shù)

1）根據(jù)零序暫態(tài)的電壓電流進(jìn)行選線。比較零序電流產(chǎn)生的幅值，故障線路產(chǎn)生的暫態(tài)電流的幅值相比較健全線路而言更大些；根據(jù)功率方向進(jìn)行選線：暫態(tài)功率在健全線路中，呈現(xiàn)母線流往線路的流向，故障線路的流向則恰好相反；比較零序電流具備的極性，故障線路和健全線路各自產(chǎn)生的暫態(tài)電流具有相反極性，故障線路與其他的出線具有反極性，若全部出線顯示同極性，則說明母線產(chǎn)生了接地故障。

2）故障線路中產(chǎn)生的零序能量具有最大函數(shù)幅值，同時具有與健全線路呈相反模式的極性，因此，可以根據(jù)該原理進(jìn)行選線。

2 小電流接地故障選線技術(shù)的驗證試驗的操作過程及結(jié)果分析

2.1 試驗操作過程

選擇變電站中的一條 10kV出線開展人工接地的科學(xué)試驗，對其在接地故障情況下（單相）選線的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗證。在線路的末端處設(shè)定接地點，接地相選擇 C相。本試驗包括國內(nèi)10個選線裝置廠家，共有項目5個，具體包括有單相模式下的金屬性、高阻、水阻、弧光、經(jīng)草地等5個接地方式，接線操作如圖1所示。

本試驗形成的接地故障有效次數(shù)為 12次，其中，金屬性有5次、弧光有3次、水阻和草地方式分別有 2次。其中，5kΩ的單相高阻因故障電阻較大，未生成較有效的接地故障，未啟動任何選線和監(jiān)測絕緣裝置。其中，各種故障的代表性電氣量情況見表1。

圖1 接線操作示意

表1 各種故障的代表性電氣量情況

上述所有具有有效性的接地故障中，基本模擬了全部電流電壓信號在正常狀態(tài)下的條件，只有兩次金屬性故障進(jìn)行了零序電壓相關(guān)信號極性的反接場景模擬。為驗證不同選線裝置于不同環(huán)境下性能的情況，特將所有具有有效性否認(rèn)接地故障的實驗全部實施評價。

2.2 對試驗結(jié)果的分析

采用字母A-J代表本實驗選擇的10個選線裝置廠家各自的選線裝置。通過測試，每次測試所得結(jié)果詳見表 2。下表中不準(zhǔn)確代表選線結(jié)果不全部正確，但包括正確結(jié)果；“—”代表裝置為統(tǒng)計或未參與試驗；標(biāo)有“※”的故障表示非理想化的狀態(tài)。

表2 有效接地故障試驗選線結(jié)果情況

（續(xù)）

選擇表2中的第9、10兩組接地故障作為代表，在本試驗中呈現(xiàn)出的波形情況為圖2所示。其中，I1、I3及 I4：正常線路產(chǎn)生的零序電流，I2：故障線路產(chǎn)生的零序電流；因D裝置及其他裝置是按照2組接地故障方式（水阻）進(jìn)行測試，故圖2（a）表示：D裝置選線過程中所注入電流信號，圖2（b）表示：B裝置產(chǎn)生的擾動信號以及H裝置注入的電流信號情況。

圖2 水阻接地故障的波形

總之，采用注入電流以及暫態(tài)方式有較好的選線效果，采用故障工頻及諧波量方式的選線策略總體上的選線效果欠佳。根據(jù)上述結(jié)果分析其原因主要包括以下方面：①故障產(chǎn)生的零序電流具備的暫態(tài)分量相比較于穩(wěn)態(tài)分量而言要大很多，由于能量大，即便是在電壓過零過程中出現(xiàn)故障，也可形成相當(dāng)于工頻產(chǎn)生的零序電流大小的暫態(tài)電流量；②有功分量方式因故障點形成有功電流特別小，因此，極易受到各種影響；③通過注入電流的原理進(jìn)行選線的可靠性會受到電流注入的幅值影響。

3 結(jié)論

綜上所述，由于小電流在接地故障中具有很多種類的選線技術(shù)，其裝置也較復(fù)雜，為有效提升電力系統(tǒng)供電的安全性和可靠性，做好小電流接地故障的選線工作及其驗證十分關(guān)鍵。我國現(xiàn)階段主要以暫態(tài)和注入電流方式的選線技術(shù)具有較高的選線精度，可有效滿足實際應(yīng)用需求。在實際工作中，會對小電流接地故障選線效果以及裝置性能產(chǎn)生影響的因素比較多，除選線標(biāo)準(zhǔn)之外，還有現(xiàn)場安裝、裝置設(shè)計以及維護(hù)等諸多影響因素。因此，相關(guān)單位還應(yīng)做好其他影響因素的控制盒管理工作，進(jìn)而促使選線裝置技術(shù)充分發(fā)揮作用。

[1] 陳少華, 尹勝蘭, 莫哲. 基于免疫 RBF網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)小波分析的小電流接地故障選線[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2012, 40(3): 46-50.

[2] 趙俊蕾. 基于信息融合技術(shù)的小電流接地故障選線技術(shù)應(yīng)用[J]. 河北工程技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報,2012, 1(4): 19-21.

[3] 戴栩生, 黃純, 葉倩, 等. 基于暫態(tài)相關(guān)性分析的小電流接地故障選線方法[J]. 中國電力, 2015, 48(1):81-86, 141.

[4] 吳樂鵬, 黃純, 林達(dá)斌, 等. 基于暫態(tài)小波能量的小電流接地故障選線新方法[J]. 電力自動化設(shè)備,2013, 33(5): 70-75.