配电网谐振接地系统故障选线方法

孙庆斌

摘 要：配电网中性点的接地方式有很多种，主要包括中性点经消弧线圈接地系统、中性点经小电阻接地系统、中性点直接接地系统、中性点经高阻接地系统和中性点不接地系统，而不同的接地方式对故障监测装置、过电压保护条件、设备的绝缘水平、接地装置等要求不一。因此对配网系统发生单相接地故障后，按照系统是否需要故障监测装置，将中性点接地方式分为大电流接地方式和小电流接地方式。大电流接地方式具体包括两种接地方式：中性点直接接地和中性点经小电阻接地;小电流接地方式具体包括三种接地方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高阻接地。

关键词：配电网;谐振接地系统;故障选线方法

引言

我国中压配电网多采用小电流接地系统，主要有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地两种接地方式。其中谐振接地系统发生单相接地故障后，消弧线圈的补偿作用使得故障电流微弱、零序电流方向不定。此外，受线路的结构参数、互感器饱和现象、电弧不稳定性等因素的影响，信号的检测和选线很困难。

1配电网谐振接地系统故障概述

谐振接地系统经消弧线圈接地方式因具有易熄灭电弧和减小过电压危害等优势，被广泛应用于3～60kV的中压配电网中，然而由于消弧线圈的补偿作用，导致故障电流微弱，零序电流方向不定和出现“虚幻接地”或“换相”的现象，这都使得谐振接地系统故障选线问题未能得到根本性解决，制约了配电网安全可靠供电运行。目前，主要是利用故障信号暂态量实现故障选线，以零序电流的能量，电压或电流幅值，极性和突变量为依据筛选故障线路。以“能量最大”为标准确定零序电流的特征频带，提出相对能量法实现故障选线;通过比较相邻监测点故障电流的极性判别故障线路;根据故障时相电压和相电流突变量之间的关系，提出一种故障定位方法。上述方法会受到故障电流微弱，方向不定和换相影响出现选线失误，同时仅利用故障电流某一方面的特征构造选线依据具有片面性，当该故障特征不明显时，易出现误判。

2配电网谐振接地系统故障选线方法

2.1故障特征获取方法

基于现有配电网和未来泛在电力物联网的先进传感技术，从故障发生后的信息传感环节出发，利用高精度的光耦PT、电子互感器、罗氏线圈等新型、微纳传感等新型传感技术降低传输误差，将一次侧微弱的故障信息有效地传递至二次侧进行处理，尤其是高阻接地故障时特征信号的有效获取和采集;同时利用人工神经网络、D-S证据理论、模糊理论、粗糙集理论等先进的数字信号处理方法对高频信号中暂态信息进行有效挖掘与传递，并且捕捉健全线路和故障线路电气特征的差异，进而构造有效的故障选线方法。

2.2全过程全频段多源信息融合的故障选线方法

现有的多数暂态法是依据局部頻段的故障信息进行选线，而稳态法主要利用工频以下和少量的5次、7次谐波信号进行选线。在实现过程中利用滤波器滤除不用的信息，仅仅利用了故障时的部分频带或工频等局部信息来进行选线，可能会降低故障选线的可靠性。此外，现有故障信息更多基于故障线路自身或连接母线的近端信息，相邻的站域或远端信息也是故障信息的重要来源。综合利用故障后暂态过程至稳态全过程的故障信息，即故障全过程全频带信息的融合互补，近端信息和远侧信息共享，不仅能够全面的反映健全线路与故障线路的特征差异，更有助于提高故障选线的准确度，同时还能降低滤波器的设计要求，从本质上解决现有方法所带来的不足。

2.3适应复杂场景的综合故障选线判据冗余方案

随着大量的分布式电源、随机性用电负荷（充电桩、储能装置）以及非线性电力电子器件等的接入，配电网的运行方式呈现出更加多样化、复杂化的特点，其故障特征较传统配电网已有较大差别，采用单一的故障选线判据构成的选线方案难以适应复杂的故障工况。因此，有必要探究适应现代配电网故障选线的新方法，即构造多种判据相结合的故障选线方案以克服依据单一的故障判据进行故障选线方案的不足，充分实现多个判据优势互补的综合选线方案，最大程度上提高故障选线的可靠性。与此同时，结合中压配电网永久故障就地隔离处理的要求，有必要深入研究单相接地故障时永久性故障识别的方法，进一步提升配电网谐振接地系统故障处理的主动性和自愈能力。

2.4残流增量法

残流增量法是通过串并联电阻或改变消弧线圈补偿度，增强故障线路与健全线路的零序分量的故障特征差异，通过比较各线路中零序电流变化量的特征实现故障选线。提出智能接地配电系统的概念，综合消弧柜熄弧与中性点投入中电阻进行故障选线的优点，既能可靠熄弧又解决了单相接地选线难的问题。采用中电阻与消弧线圈并联的方式来增大故障点上游的零序电流进行故障选线。对故障各线路零序电流随过补偿度动态调节变化的特性进行了详细分析，为残流增量法的改进提供理论基础。利用故障相接地实现可靠熄弧，结合故障相接地前后和故障相接地断开前后系统零序电压和各点零序电流的变化特征，进行故障选线。

结语

本文对配电网谐振接地系统单相接地故障选线近年来的相关研究工作进行了总结与归纳，现有大量的研究工作对谐振接地系统相关技术的发展奠定了良好的基础，但未来有必要进一步探究现代配电网在单相接地故障中暂态和稳态全过程的更加全面的故障特征，同时需要将成熟的现代数字信号处理手段融入到故障特征提取技术中，构造多种信息融合的故障判据选线方案，助力于现代配电网谐振接地系统以提高故障选线的性能。

参考文献

[1] 龙茹悦，黄纯，汤涛，等.一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法[J].电力系统保护与控制，2019.

[2] 束洪春.谐振接地系统虚幻接地的辨识和综合选线方法[J].电力自动化设备，2016，36（6）：122-129.

[3] 刘谋海，王媛媛.基于暂态相电流特征分析的故障选线新方法[J].电力系统及其自动化学报，2017，29（1）：30-36.