中性点非有效接地系统故障选线方法浅析

方故障选线技术是保证配电网系统安法全、可靠运行的基本工作之一，对实现浅配电网自动化，推进智能电网具有重要析

指导意义。本文阐述了中性点非有效接地系统故障选线的必要性，总结了当前的主流选线技术的原理与特点。

1 单相接地故障特征信息

1.1 中性点不接地方式故障特征信息在中性点不接地方式中，若某一相出现接地故障，忽略线路阻抗上的电压降，其故障特征信息（基波）如下：1）故障元件上的零序电流大于非故障元件上的零序电流；2）故障元件与非故障元件零序功率方向相反。

所以，根据故障零序电流幅值和相位差别可选出故障元件。现有的大部分选线技术是在此基础上发展起来的。

1.2 中性点调谐接地方式故障特征信息

配电网网络拓扑结构日益复杂，将导致中性点不接地系统中单相接地时，接地点的电容电流幅值不断增大，若此电流足够大以致引起弧光过电压，非故障相对地电压将进一步升高，破坏设备绝缘，引发严重故障，为此，可在中性点加装一个可调电感线圈，旨在用电感线圈上流过的电感电流中和接地点电容电流，从而达到抑制故障点电流的目的，这种接线方式称为调谐接地方式。在过补偿方式下，发生单相接地故障，其故障特征信息（基波）如下：1）故障元件上的电流与非故障元件上的电流相差不大，难以区分；2）故障元件与非故障元件零序功率方向相同。

对于调谐接地方式，由于故障元件与非故障元件之间幅值相位特征不明显，难以检测故障线路，需寻找新的方法选线。

2 故障选线技术的原理与特点

2.1 基于故障量信息的选线技术2.1.1 基于稳态故障信息的选线

基于稳态故障信息的选线技术提取故障稳态信息来选择故障线路，

• 88 •

常用选线技术有群体幅值相位比较法、五次谐波选线法、有功分量法等。

（1）群体幅值相位比较法

该技术根据故障元件与非故障元件零序电流与零序功率方向特征的不同，采用多重判据，依据最大值原则挑选出三条以上的零序电流幅值最大的馈线，再根据功率方向特征检出故障线路。

（2）五次谐波选线法

配电网系统中，由于非线性元件的使用，故障电流中含有奇数次谐波，其中五次谐波分量较高。从理论角度分析，故障元件中的五次谐波零序电流较非故障元件大，且二者之间的零序功率方向相反。五次谐波选线技术利用此幅值和方向特征可实现故障选线。但由于五次谐波分量难以从故障信号中分离提取出来，且其在信号中占比较小，再加上负荷谐波干扰，选线装置可能出现误判。

（3）有功分量法

因线路对地电导的存在、消弧线圈中的电阻损耗，故障电路中包含有有功分量。非故障元件与消弧线圈有功电流方向一致，所以故障元件有功分量大于非故障线路，且二者方向相反。根据这一特征差异，可检出故障线路。

由于稳态接地电流幅值较小,将会降低比幅式故障选线的精度，“时针效应”亦会导致比相式判据误选。

2.1.2 基于暂态故障信息的选线

基于暂态故障信息的选线技术提取故障暂态信息判别故障线路，常用选线技术有首半波法、小波分析法等。

（1）首半波法

该技术假设接地故障于相电压临近最大值瞬间发生,故障相电荷（容性）通过故障元件对接地点放电,故障元件与非故障元件通过电容电流的流通构成回路。配电网中，暂态零序电流与零序电压的首半波相位关系固定：故障元件中二者极性相反,非故障元件中二者极性一致,由此可进行故障选线。但当故障出现在相电压接近过零值时,电流首半波的暂态分量较小,再考虑过渡电阻因素的影响，易导致方向误判。（2）小波分析法小波分析法可实现暂态信号及弱信号的精确分析。利用小波变换，可清晰提取出故障线路中的暂态零序电流波形的相位特征,将各馈线的故障特征值进行比较，其中故障线路的故障特征最明显，从而选出故障线路，该方法灵敏度较高。2.2 不基于故障量信息的选线技术

该方法不依靠故障后特征分量信息实现故障选线，其典型技术有S信号注入法和变频信号注入法。

2.2.1 S信号注入法

S信号注入法是在发生单相接地故障后，向配电系统注入一定频率的电流信号，注入信号将沿故障线路流经接地点汇入大地,通过“寻迹原理”检测故障线路中的注入信号路径来判别故障线路。但当接地点有间歇性电弧存在时,线路中的注入信号将不连续,检测比较困难。

2.2.2 变频信号注入法

该方法向系统注入谐振频率信号或70Hz恒流信号，通过监测并比较各馈线注入信号的零序电流角和阻尼率变化，构造选ELECTRONICS WORLD・探索与观察线判据。但在小接地电阻情况下,因信号电流主要流经故障线路，非故障线路上的阻尼率测量误差较大，影响选线结果。2.3 基于多学科融合的选线技术

该技术是在研究故障特征信息的基础上，融合智能算法以期达到故障选线目的，这类方法主要与模糊理论、神经网络、遗传算法等多学科融合。2.3.1 模糊神经网络选线法模糊神经网络可对模糊信息进行处理,该方法将群体比幅法与能量函数法相结合,改进算法并取得样本,利用模糊神经网络进行多层训练,并将训练收敛结果作为故障选线判别依据。该方法不受配电网结构、运行方式影响,且其比较特征量明显,故障选线准确率较高。

2.3.2 证据理论选线法

该方法利用单相接地故障的多方面特征,建构多重选线判据,将多判据故障信息融合,求得准确选线结果。文献（张钧,何正友,臧天磊.一种基于D-S证据理论和稳态量的配电网故障选相方法研究[J].电力系统保护与控制,2011,39(11):49-55）中提取故障量特征,依据一定算法计算出各馈线的故障测度，选线结果是基于证据理论对多重判据提供的故障量特征进行信息融合与决策得出的。基于故障特征信息的选线故障选线技术

表1 我国现阶段主要选线技术

优点

提取和分析故障稳态量和暂态量，分别构成不同的选线判据，可实现不同接地方式的选线不用提取故障信息，只寻迹注入信号，不用增加一次设备，对金属接地、低阻接地线效果较好

缺点

故障特征信号较小，对提高选线灵敏度与准确度提出新要求

不基于故障特征信息的选线

间歇性电弧难以实现选线，高祖接地可能会误判

基于多学科融合结合智能算法，融合多学科构成

的选线

多重判据提高选线率

现在仍处于研究阶段

为了适应配电网自动化安全可靠的基本要求，中性点非有效接地系统的故障选线技术依然备受关注，各种新的选线方法也在不断地被提出。此外，随着配网自动化的不断深入，电力工作者还结合馈线自动化技术、故障指示器等手段来排除故障点，快速恢复供电。由于实际工作中，选线技术灵敏度、准确性受故障特征量值大小、配网拓扑结构、选线原理和干扰等因素影响，单一的选线判据无法满足现场应用要求，因此，未来选线技术趋向多重判据综合互补，提高选线准确率。

作者简介：甘燕（1988—），女，硕士，助教，研究方向为电力系统继电保护。

3 结论

综上所述，我国现阶段的主流故障选线技术与特点如表1中所示。

本文对一种电压互感器产品使用的盆式绝缘子开裂异常进行了分析，并进行现场试验，分析异常出现的原因，同时对同类型盆式绝缘子的安装使用情况进行了排查。

引言：一种电压互感器产品，在产品出厂试验项目——气密性试验进行过程中，多次出现绝缘盆子开裂的问题，开裂集中在密封槽位置，如图1、图2所示。该类型的绝缘盆子外围带金属环。

2.1 充气过程检查

同工程产品共12台，其中6台产品同时进行抽真空操作，先后注气，注气过程中，操作者按照工艺要求在操作台监控压力，未出现压力过大的情况。使用编号为219424212、219415201盆子的两台产品同一天注气。使用编号为219415101盆子的一台产品在第二天注气。抽真空、注气过程相同，操作符合工艺要求，排除注气过程因素。2.2 装配过程检查

图1 图2

绝缘盆子装配过程：绝缘盆子的清理、翻转、装配等过程，均使用工装进行，不可能造成绝缘盆子磕碰的情况。

绝缘盆子在清理过程中，会逐个检查外观质量，确认绝缘盆子无受损的情况。2.3 盆子强度分析

在策划绝缘盆子强度试验方案时，考虑到盆子的结构特点和使用实际情况，确定如下方案：

1）模拟绝缘盆子具体的使用工况，使用两个已经受损（但受损部位未贯穿）

1 异常情况简介

2019年6月，在电压互感器产品装配后，两台电压互感器产品进行气密性试验时，产品注入SF6气体，达到试验压力后，在开始保压时，听到盆式绝缘子开裂的声音，紧接着产品漏气；一台产品在注气的过程中，未到达额定压力时，盆式绝缘子开裂，产品漏气。开裂盆式绝缘子编号：219424212、219415201、219415101。

西安西电高压开关有限责任公司 朱俊霞环氧浇注绝缘盆子开裂问题分析2 开裂原因分析

原因分析、问题排查采用倒推的方式进行：

• 89 •