小电流接地选线方法

1．2．1基于稳态分量的选线方法(1)零序电流比幅法当中性点不接地系统发生单相接地故障时。

流过故障线路的稳态零序电流在数值上等所有非故障线路对地电容电流之和。

故障线路上的零序电流最大，通过零序电流幅值大小比较就可以找出故障线路。

在以往实现上，采用“绝对整定值”原理，利用零序电流0I 与整定值Z I 做比较，整定值Z I 一般大于系统内任一条出线的电容电流值，如果0I 小于整定值Z I ，极化继电器不动作；如果0I 大于整定值Z I ，极化继电器动作，信号显示该回路的编号，选线完成。

但是由于系统可能存在某条线路的电容电流大于其它线路电容电流之和的情况，当这条线路发生接地故障时，就会出线拒动的情况．现在使用较多的是群体比幅法，应用微机技术采集并比较接地母线所有出线上的零序电流，将幅值最大的线路选为故障线路，由于不需设定门槛值，群体比幅法提高了检测可靠性和灵敏度，但是在母线故障时会出现误判断，并且一旦故障点出线间歇性拉弧现象，没有一个稳定的接地电流，也会导致选线失败。

对于谐振接地系统来说，由于谐振接地系统中消弧线圈补偿电流的存在，往往使故障线路电流幅值小于非故障线路，因此零序电流比幅法不适用于谐振接地系统。

(2)零序电流比相法当中性点不接地系统发生单相接地故障时，流经故障线路的稳态零序电流的方向是从线路流向母线；流经非故障线路的稳态零序电流的方向是从母线流向线路。

通过比较零序电流的方向就可以找出故障线路。

这种方法在故障点离互感器较近、线路很短、高阻接地等情况发生时，测量到的零序电压和零序电流较小，相位判别较困难，可靠性低。

对于间歇性接地故障来说，零序电流畸变严重，难以计算相位，容易出线误判。

对于谐振接地系统来说，因为在过补偿或完全补偿状态下。

故障线路的零序电流方向于非故障线路相同，因此零序电流比相法不适用于谐振接地系统。

(3)群体比幅比相法这种方法多用于中性点不接地系统，使用幅值大、波形稳定的零序电压作为参考正方向，监视零序开口电压，当零序开口电压大于电压闭锁设定值时，启动采样，进行快速傅立叶分解，按基波或五次谐波排队，取幅值较大的前三个零序电流进行比相，如果其中某个与其它两个相位相反，则为故障线，否则为母线故障嘲。

选择幅值较大的零序电流迸行相位的比较，在一定程度上避免了系统因受过渡电阻大小及电流互感器不平衡等因素影响面导致的选线错误。

但是当线路较短或者遇到故障点经过高阻接地等情况发生时，零序电流较小，其相位误差将很大，可能导致选线错误。

(4)五次谐波法对于中性点经消弧线圈接地系统，基波零序电流的比幅比相法由于消弧线圈的补偿作用丽失效。

必须寻找其它的选线方法，五次谐波分量算法的提出在一定程度上解决了中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的选线问题。

电力系统由于变压器、线路等设备的非线性影响，线路电流中存在着谐波分量其中五次谐波含量最大发生单相接地故障时谐波分量还会有一定程度的增加。

对于中性点经消弧线圈接地的系统，消弧线圈对五次谐波所呈现的感抗是基波的5倍，而线路分布电容对五次谐波所呈现的容抗却是基波的1／5，因此消弧线圈对五次谐波的补偿作用很小，可以忽略其影响。

因此，故障线路的五次谐波零序电流幅值比非故障线路大且方向相反，由此可以选择故障线路。

为了进一步提高灵敏度，可将各线路的3，5，7次等谐波分量的平方求和后进行幅值比较，幅值最大的线路选为故障线路。

但是五次谐波的含量占基波的比例很小，且考虑到负荷中的五次谐波源、电流互感器的不平衡电流和过渡电阻的大小，都会在一定程度上影响选线的准确性。

多次谐波平方和法虽然能在一定程度上克服单次谐波信号小的缺点，但并不能从根本上解决问题。

(5)有功分量法由于消弧线圈不能补偿零序电流有功分量，当发生单相接地故障时，提取各条线路的零序有功分量，非故障线路的零序有功分量方向是由母线流向线路，大小等于线路本身的有功损耗电流值；故障线路的零序有功分量方向是由线路流向母线，大小等于非故障线路的零序有功分量和消弧线圈的零序有功分量之和。

当母线故障时所有线路的零序有功分量都等于线路本身的有功损耗电流值，方向是由母线流向线路。

利用各条线路零序有功分量的相对大小和相位关系就可以确定故障线路或者母线故障。

从原理上可见，有功分量方法有效地克服了消弧线圈补偿带来的影响；并且，在消弧线圈存在的情况下，故障线路的零序有功分量的大小比中性点不接地时更大，故障特征更明显，更利于选线。

但是，由于线路的有功损耗相对较小，因此有功分量算法的故障信息同样不够突出；受cT 不平衡、线路长短、过渡电阻大小的影响也较大．为了提高灵敏度，有的装置采用瞬时在消弧线圈上并联接地电阻来加大故障电流的有功分量，这种做法带来的问题是接地电流增大，加大对故障点绝缘的破坏，很可能导致事故扩大，对电缆线路来说，这一问题尤为严重。

(6)能量函数法当中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，由于消线圈的补偿作用，故障线路的零序电流方向和非故障线路的方向相同，不易选线。

，但是由于电感和电容只是存储能量，在整数倍工颏周期内能量差为零，只有线路的电阻和对地导纳才消耗能量，零序电流中的阻性分量与补偿无关，可得零序能量函数判据：定义中性点电压0U 与线路的零序电流0I 乘积的积分为该线路的零序能量函数。

根据零序电流的参考方向和零序阻性电流的特点，可得故障线路的能量为负，非故障线路的能量为正，且故障线路的能量绝对值最大．以中性点电压U 与线路的零序电流0I 乘积的积分为该线路的零序能量函数没有反映出故障相电压的变化情况。

当发生金属性接地故障时，故障相电压降为零，中性点电压上升到相电压，此时零序能量函数法有较高的分辨率；但是当接地电阻很大时，故障相电压下降不多，中性点电压幅值较小，线路零序电流也很小，此时零序能量函数法不能很好的判别故障线路。

改进的零序能量函数法采用中性点电压与故障相电压的差替代中性点电压来求零序能量函数，以能量曲线的斜率来判断故障线路，如果各条线路的能量曲线斜率符号相同则无故障或者发生母线接地故障，此时如果中性点电压幅值超过相电压的15％则为母线接地故障；如果有线路能量曲线斜率与其它线路的能量曲线斜率符号不同，那么该线路为故障线路。

零序能量函数法和改进的零序能量函数法都没有考虑到测量误差和电流互感器不对称引起的零序不平衡电流，选线正确率受到限制。

(7)最大原理最大原理[14]是：把所有线路故障前、后的零序电流都投影到故障线路零序电流方向上，计算出各线路故障前、后的投影值之差，然后找出差值的线路。

这种方法的本质是寻求最大零序无功功率突变量的代数值，从理论上基本消除了cT不平衡的影响，但也有两个缺陷：计算过程中需选取一个中间参考正弦信号。

如果该信号出现问题，如发生PT 断线、交流电源失压等，将造成该算法失效；此外，这种算法在计算过程中需求出有关向量的相位关系，计算量很大．1．2．2基于暂态分量的选线方法(1)零序暂态电流法对于放射形结构的电网，暂态零序电流与零序电压的首半波之间存在着固定的相位关系。

在故障线路上两者的极性相反，在非故障线路上两者的极性相同，由此可以检测出故障线路“”。

这种方法可用于经过渡电阻接地、弧光接地等情况。

但在电压过零短路时，暂态过程不明显，此法不适用。

(2)首半波法当故障发生在相电压接近于最大值瞬间时。

暂态电容电流比暂态电感电流大很多，所以说故障初期，电感电流和电容电流是不能相互补偿的，其暂态接地电流的特征主要是由暂态电容电流的特征所决定．零序电流和零序电压首半波之间也存在着固定相位关系，对于放射性结构的电网而言，故障线路两个零序量极性相同，在非故障线路上两者极性相反。

首半波法的原理基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一假设。

发生接地后的第1个半周期。

故障线路零序暂态电流与正常线路零序暂态电流极性相反。

但当单相接地故障发生在电源电压过零时，电流的暂态分量值很小时，易引起极性误判。

(3)小波法小波变换是一种信号的时间一频率分析方法，是一种窗口大小固定不变但形状可以改变，时间窗口和频率窗口都可以改变的时频局部化分析方法。

小波交换的极大值检测法是多尺度边缘检测，多尺度边缘检测是在不同尺度上先对信号进行平滑，再由光滑信号的一阶导数检测信号突变点。

由小波变换的极大值检测法可知，当信号出现突变时，其小波变换后的系数具有模极大值，而且极性与信号的突变方向相同。

应用小波变换对采集到的故障信号进行数据处理，求得各线路上零序电流的小波变换模极大值特征、选择合适的小波系数阈值，如果某线路Li上零序电流的小波模极值大于其它线路上零序电流的小波模极值，并且同一时刻线路Li上零序电流的小波模极值极性与其它线路相反，可判断Li为故障线路；如果各线路上零序电流的小波模极值极性都相同，则为母线故障。

小电流接地电网单相接地故障等值电路是一个容性通路，故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大；特别是发生弧光接地故障或间歇性接地故障的情况下暂态电流含量更丰富，持续时间更长。

小波选线方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用；特别适应于故障状态复杂、故障波形杂乱的情况，与稳态量选线方法形成优势互补。

(4)暂态能量法为了有效减小测量误差和电流互感器不对称等因素的影响，定义每条线路的零序暂态能量增量为单相接地故障前后的中性点电压和线路零序电流的差值乘积在一个工频周期内的积分。

监视中性点电压发现单相接地故障发生后，分别计算各条线路的暂态能量增量。

如果某一条线路的暂态能量增量为负数，并且绝对值最大，则这条线路为故障线路；如果所有线路的暂态能量增量均为正，则判断为母线故障。

由于暂态过程持续时间较短，实现起来对硬件的要求较高。

1．2．3基于注入信号的选线方法(1)S注入法S注入法选线原理不利用单相接地故障产生的信号。

而是向系统注入外部信号进行选线。

通常从电压互感器二次侧注入电流信号，其频率取在各次谐波之间，从而保证不被工频分量及高次谐波分量干扰。

注人电流信号沿接地线路的接地相流动，并经接地点入地，用信号探测装置对每一条出线进行探测，探测到注入信1号的线路即故障线路。

S注入法利用处于不工作状态的接地相电压互感器注入信号，不增加一次设备，不影响系统运行。

但是注入信号法也存在着一些问题：注入信号的功率不够大。

变换到高压侧的注入信号非常微弱，很难准确测量；经高阻按地对。

注入信号微弱面不易检测；弧光接鲍时谐波含量丰富，注入信号极易受到干扰。

（2）注入变频信号法注入变频信号法根据故障后位移电压大小的不同，选择向消弧线圈电压互感器副边注入谐振频率恒流信号还是向故障相电压互感器副边注入谐振频率恒流信号，如果位移电压较低，则从消弧线圈电压互感器注入谐振频率恒流信号，如果位移电压较高，则从故障相电压互感器注入谐振频率恒流信号。