關(guān)于小電流接地系統(tǒng)的幾種故障定位策略

小電流接地系統(tǒng)的運(yùn)用是無法避免的，然而在使用的進(jìn)程中常常出現(xiàn)大量的故障問題，應(yīng)該使用一定的策略對故障實(shí)行定位，這樣才可以實(shí)時(shí)地開展維修?？稍诂F(xiàn)實(shí)中，我國有的供電部門仍然采取傳統(tǒng)的策略實(shí)行故障定位，工作效率十分低，而且準(zhǔn)確性也很低。為了可以進(jìn)一步提升故障定位和工作效率的可靠性，在探究現(xiàn)階段該系統(tǒng)故障定位現(xiàn)狀的前提下，詳細(xì)探究了幾種比較有效的策略。

1 引言

配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中施展著十分重要的作用，它是用戶與輸電系統(tǒng)之間的媒介。在國內(nèi)的電力系統(tǒng)中，中低壓配電網(wǎng)重點(diǎn)采取經(jīng)消弧線圈接地以及中性點(diǎn)不接地的方式，很少采取經(jīng)高電阻接地都屬于小電流的接地系統(tǒng)[1]。小電流接地系統(tǒng)的故障情況比較麻煩，由于系統(tǒng)的線路很多，故障特點(diǎn)不是太顯著，極易被忽略造成更加嚴(yán)重的故障。

信號(hào)注入法是現(xiàn)階段運(yùn)用最普遍的，它能夠進(jìn)一步解決小電流單相接地的故障定位的問題，實(shí)用性很強(qiáng)，運(yùn)用此原理的定位保護(hù)法已經(jīng)開始廣泛運(yùn)用。它提升了供電可靠性，有利于成功維護(hù)電網(wǎng)設(shè)備，進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)效益。

2 小電流接地系統(tǒng)的故障定位技術(shù)的具體現(xiàn)狀

以前的故障定位策略重點(diǎn)是經(jīng)過檢測特殊信號(hào)或者故障點(diǎn)測距在線路上的相關(guān)分布情況進(jìn)一步完成定位，根據(jù)線路上已經(jīng)設(shè)置好的反饋點(diǎn)開展檢測，經(jīng)過和主站進(jìn)行通信，進(jìn)一步確定故障點(diǎn)的線路區(qū)段。在大量故障定位的策略中，通常分成被動(dòng)式、主動(dòng)式兩類，前者重點(diǎn)是利用故障形成后的電流電壓信號(hào)特點(diǎn)，經(jīng)過計(jì)算研究確定故障點(diǎn)的具體位置；后者積極向系統(tǒng)注入事先已經(jīng)設(shè)置好的信號(hào)，經(jīng)過探究檢測信號(hào)的相關(guān)分布情況，進(jìn)一步確定故障點(diǎn)的具體位置信息。下面重點(diǎn)分析了主動(dòng)式策略，它重點(diǎn)涵蓋了阻抗法、行波法、零序電流突變法、信號(hào)注入法、中電阻法以及函數(shù)傳遞法。

2.1 阻抗法

如今，經(jīng)常使用的一種策略之一就是阻抗法。這種策略重點(diǎn)是經(jīng)過求解電流電壓平衡方程的形式得到線路阻抗值，然后再利用單位阻抗進(jìn)一步計(jì)算故障距離。通常來講，阻抗法重點(diǎn)分成兩種，即雙端測距與單端測距[2]。前者重點(diǎn)是經(jīng)過探究線路兩端的電壓和電流的特殊關(guān)系得到電壓方程，進(jìn)一步對故障距離進(jìn)行計(jì)算；后者重點(diǎn)是經(jīng)過探究測量端電壓和電流的詳細(xì)關(guān)系，進(jìn)一步消去中間變量，這樣就能夠獲得故障距離的表達(dá)式。

2.2 信號(hào)注入法

信號(hào)注入定位策略又叫作“S”注入法。這種策略發(fā)生在接地故障以后，根據(jù)信號(hào)注入裝置經(jīng)過母線PT 對于系統(tǒng)內(nèi)部注入一定頻率的電流信號(hào)。注入信號(hào)以后，信號(hào)在故障線路中不斷擴(kuò)散，最終回歸大地。當(dāng)使用外部信號(hào)的探測器進(jìn)行檢測時(shí)，假如監(jiān)測到有故障信號(hào)流過，就能夠斷定此線路出現(xiàn)故障，利用信號(hào)探測器沿著故障線路進(jìn)行查看后，當(dāng)注入信號(hào)分布得十分密集時(shí)，就可以確定故障點(diǎn)，本次故障定位也就結(jié)束了。在操作過程中，其基波頻率處在工頻 n+1 次諧波和 n 次諧波之間，通常采取 220 Hz 頻率，進(jìn)一步降低故障信號(hào)對相關(guān)測量的干擾頻率，讓故障定位更加準(zhǔn)確與迅速[3]。

這種策略非常有用，在運(yùn)用中比較普遍，在經(jīng)消弧線圈接地以及中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中比較適用。然而這種策略在接地電阻很大的時(shí)候不能準(zhǔn)確地定位信號(hào)分流，并且使用信號(hào)注入設(shè)備進(jìn)一步增加了成本與工作量，不能準(zhǔn)確定位間歇性與瞬時(shí)性的故障。

2.3 中電阻法

人為地在系統(tǒng)中性點(diǎn)和地之間放入一中值電阻就是中電阻定位策略，在發(fā)生接地故障以后，經(jīng)過電路的分流會(huì)逐漸形成工頻故障電流，通過接地故障點(diǎn)流進(jìn)大地。利用故障檢測設(shè)備能夠檢測到電流，然而在故障點(diǎn)的下游就不能成功完成故障定位，這就便于故障點(diǎn)的定位以及確定。

這種策略因?yàn)椴环奖阍O(shè)計(jì)中值電阻，提高了成本，并且接地電流的擴(kuò)增，人為地干擾了信號(hào)，這種策略還是不能檢測間歇性以及瞬時(shí)性的接地故障。然而它提升了靈敏度，在運(yùn)用中也比較普遍。

2.4 零序電流突變法

零序電流突變法經(jīng)過改變消弧線圈的參數(shù)，形成的零序電流突變量完成定位。這種策略的詳細(xì)操作步驟是，當(dāng)接地故障發(fā)生的時(shí)候，消弧線圈的電抗值改變會(huì)進(jìn)一步造成補(bǔ)償電流的改變，于是進(jìn)一步改變電抗值。這樣當(dāng)補(bǔ)償電流形成突變以后，零序電流一直沿著故障線路通過接故障點(diǎn)進(jìn)入大地，這時(shí)使用外部檢測設(shè)備進(jìn)一步檢測突變電流，經(jīng)過分析數(shù)據(jù)，在其分布比較集中的位置能夠判斷出故障點(diǎn)的詳細(xì)位置。這種策略能夠形成很大的信號(hào)強(qiáng)度，在復(fù)雜的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中比較適用，然而不能有效地處理弧光以及間歇性接地故障，并且一定要利用自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈進(jìn)行配合。人為地改變消弧線圈的電抗等相關(guān)參數(shù)，不利于維持電弧在故障線路中的平衡，對系統(tǒng)的安全產(chǎn)生影響，產(chǎn)生二次傷害，于是在應(yīng)用過程中應(yīng)該進(jìn)行精準(zhǔn)地控制，避免發(fā)生不好的事情。

2.5 行波法

當(dāng)線路由于某種原因而產(chǎn)生故障時(shí)，故障點(diǎn)就會(huì)形成電流電壓暫態(tài)行波[4]。它重點(diǎn)是對故障點(diǎn)的兩端實(shí)行傳遞，在碰到?jīng)]有持續(xù)阻抗的情況下，將會(huì)有透射以及反射的現(xiàn)象出現(xiàn)。而行波法重點(diǎn)是利用一點(diǎn)的方式列寫出方程，進(jìn)一步對故障距離進(jìn)行計(jì)算。通常來講行波法能夠分成兩種，即雙端行波測距與單端行波測距。

3 信號(hào)注入法下的自動(dòng)定位策略原理

運(yùn)用最廣且最有效的故障定位策略之一就是信號(hào)注入法。為了便于信號(hào)注入，在故障線路上配置了很多注入信號(hào)探測器，發(fā)生故障時(shí)探測器可以檢測注入的電流信號(hào)并向主站傳送探測結(jié)果，這樣就能夠經(jīng)過分析主站的檢測結(jié)果獲得故障區(qū)段信息，實(shí)現(xiàn)故障定位了。利用 S 注入法進(jìn)行選線定位是經(jīng)過注入系統(tǒng)信號(hào)的相關(guān)通路，經(jīng)過母線 PT 對于接地線的接地相注入一定的信號(hào)電流，然后使用信號(hào)電流探測器仔細(xì)查找故障點(diǎn)、故障線路。這種策略關(guān)于注入信號(hào)擁有很強(qiáng)的適應(yīng)性，然而 S 注入法應(yīng)該人為拿著定位探測器進(jìn)行巡線定位，自動(dòng)化水平低，工作效率很低。

4 故障定位裝置

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，故障定位裝置通常采取總線結(jié)構(gòu)，經(jīng)過對機(jī)處理信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，最后完成故障定位。當(dāng)外部高壓信號(hào)的發(fā)生器出現(xiàn)電壓信號(hào)以后，電壓變換器開始作用，降低了幅值等比例，經(jīng)過高速 A/D 信號(hào)的采集卡開展模擬信號(hào)的采樣，并且通過 AD 變換形成對應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過 CPU 開展計(jì)算分析，保存好故障的位置信息，經(jīng)過以太網(wǎng)等模塊開展遠(yuǎn)程管理[5,6]。通常采取的高壓信號(hào)發(fā)生器是利用比較常見的 50 Hz、220 V 電壓通過升壓變壓器形成高壓信號(hào)，然后通過充電與整流等過程，經(jīng)過對兩個(gè)電阻的比值進(jìn)行調(diào)整，在阻值很小的電阻上得到電壓信號(hào)。本裝置采取的數(shù)據(jù)采集卡能夠同一時(shí)間實(shí)行兩路 A/D 轉(zhuǎn)換，采樣獲得的數(shù)字序列在寄存器上進(jìn)行保存后，經(jīng)過 API 函數(shù)開展外部訪問，提升訪問權(quán)限以及編程效率，確保安全性。

5 結(jié)語

總而言之，相關(guān)部門的工作人員應(yīng)該實(shí)時(shí)開展維修，而配電網(wǎng)的故障定位問題就是維修的重點(diǎn)。唯有了解了故障點(diǎn)，才可以進(jìn)一步解決。關(guān)于配電網(wǎng)的故障定位，能夠按照實(shí)際情況使用中電阻法與阻抗法等實(shí)行檢測，這樣能夠最大限度地提升故障定位的正確性。