非有效接地电网单相接地故障选线技术综述_熊婷婷
2013年第5期 1
非有效接地电网单相接地故障选线技术综述
熊婷婷1 曾祥君1 王媛媛1 丁胜强2
（1.智能电网运行与控制湖南省重点实验室（长沙理工大学），长沙 410114；
2.湘潭电力局信通公司，湖南 湘潭 411101）
摘要 非有效接地电网故障选线，是我国在建和改建的配电系统中亟待解决的重要课题。论文首先结合相关研究文献，整理了国内外选线方法的发展脉络，对现有选线方法进行了归纳；之后从单一判据故障选线方法、基于信息融合的故障选线方法及借鉴其他学科理论的选线方法三个视角展开综述，通过对比分析，概括了各方法的适用条件及优缺点，介绍了改进方案的最新研究成果；最后，对选线技术研究中存在的问题及未来的研究趋势进行了总结与展望。
关键词：配电网；故障选线；中性点非有效接地
Review of Earth Fault Feeder Detection Technology in Neutral
Ineffectively Earthed Power Systems
Xiong Tingting 1 Zeng Xiangjun 1 Wang Yuanyuan 1 Ding Shengqiang 2 （1.Hunan Province Key Laboratory of Smart Grids Operation and Control,
Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114；2.Xiangtan Electric Power Information
and Telecommunication Company, Xiangtan, Hunan 411101）
Abstract Fault line Selection in Non-Effective Earthed System is an important subject that need to be solved urgently under construction, rebuilding of the power distribution system. The thesis summarizing the existing line selection, from three angle of view including a single criterion fault line selection method, basing the information fusion fault line selection method and referencing the theory of other disciplines and location method launches review. And combined with domestic and international relevant research literature, developing the line selection method development venation, through the contrast analysis, and summarizing the method of applicable condition and advantages and disadvantages, introducing the latest research results of the improved scheme. Finally, this thesis summary and looks forward to the location of technical problems existing in the research and the future research trend.
Key words ：distribution networks ；fault feeder detection ；neutral ineffectively earthed power systems
电力系统实际运行中约95%以上的停电事故发生在配电网，其中70%的事故由单相接地或母线故障引发[1]。接地故障发生后极易产生弧光接地，引发两点或多点短路，导致全系统过电压，损坏设备，影响系统安全运行，甚至造成严重的停电事故。因此，系统发生单相接地故障后，能否迅速、准确地选出接地故障线路，并动作于信号或跳闸，对于保障电力系统的安全运行至关重要，非有效接地电网故障选线也是我国在建和改建的配电系统亟待解决的重要课题。 中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，由于接地残流小，故障特征不明显，且受负荷谐波干扰及选线方法自身局限性等因素制约，现有故障选线方法正确率不高：实际运行中仅20%~30%，理想情况下也仅为70%~90%[2]。因此，如何迅速、准确地实现故障选线是国际电力领域一大尚未彻底解
国家自然科学基金项目(51277014)；湖南省自然科学基金委员会与衡阳市政府自然科学联合基金（10JJ8009）；长沙市科技计划重点项目(K1005008-11)；教育部留学回国人员科研启动基金；湖南省教育厅科学研究项目(12C0003)
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决的难题。
中性点非有效接地系统的单相接地故障选线技术，是电力系统领域中备受关注的研究方向之一。近年来，国内外关于非有效接地系统故障选线的研究异常活跃，并在理论上和实践中取得了很多有价值的研究成果。本文首先结合相关研究文献，整理了国内外选线方法的发展脉络；之后通过对比分析，概括了现有各选线方法的适用条件及优缺点，介绍了改进方案的最新研究成果；最后，对选线技术研究中存在的问题及未来的研究趋势进行了总结与展望。
1 国内外研究发展脉络浅析
1.1 国外研究发展脉络
国内外许多专家学者均结合自身供电系统特点开展了一系列的选线保护研究，如：俄罗斯（前苏联）采用小电流接地系统，其故障选线的研究建立在分析稳态信号的基础上，经历了过流判据、无功方向判据、群体比幅几个阶段，选线装置的发展也经历了电磁式继电器、晶体管、模拟集成电路和数字电路几个阶段，目前主要使用微机选线装置。日本采用中性点不接地或中性点经高阻接地系统，其选线原理较为简单，曾广泛应用基波无功方法，其后开展了一系列关于零序电流信号提取及接地点分区方法的研究，研制出了利用光导纤维的架空线-电缆零序互感器，并已将人工神经网络技术应用于接地保护。德国采用中性点经消弧线圈接地系统，由于存在故障稳态特征量不明显的问题，在20世纪30年代曾提出基于接地故障初始时刻暂态过程的接地保护原理，并研制出了便携式接地报警装置。法国过去以低阻接地方式居多，曾提出高精度零序导纳保护和零序功率保护，理论上高阻故障检测精度可达50~100k ，但实际运行中受接地电弧的影响，保护精度也有一定限制，近年随着其城市电缆线路的增多，电容电流迅速增大，因此已转向采用谐振接地方式，并提出了利用Prony 方法和小波变换方法提取故障暂态信息的选线保护方案。挪威研制出了一种悬挂式接地指示器，该装置分段悬挂在线路和分叉点上，通过测量空间电场和磁场的相位反映零序电压和零序电流的相位，进而实现选线。欧洲和美国过去普遍认为非有效接地电网的接地保护难以实现，且存在严重过电压等缺陷，因此，他们一直致力于优化电力系统结构以提高供电可靠性。20世纪90年代起，国外逐渐将人工神经网络理论应用
于保护，并开发了专家系统，但效果并不明显。
1.2 国内研究发展脉络
我国学者自1958年以来一直对故障选线问题进行研究，70年代以前我国配电网普遍采用“拉闸试停”的方法进行故障选线，70年代以后，相继提出了零序电流保护、零序功率方向原理，并研制了首半波原理的选线装置。但由于零序电流随接地程度、运行方式而变化，误判情况经常发生。近年，我国实际采用的选线方法主要有：五次谐波法、有功功率法、注入谐波法、残留增量法和扰动法。但前3种方法因准确性、设备难度以及危险性等未得到广泛应用，残留增量法和扰动法在我国谐振接地系统中应用最为广泛。随着人工智能技术在电力系统中的推广应用，国内专家学者又先后提出了基于知识推理、人工神经网络、小波分析及Prony 算法的接地故障线路检测技术。近年来，基于零序电气量的小电流接地故障选线也有了新的进展，如投入中电阻方法、信号注入法、利用暂态电气量的方法等。多判据融合选线方法的研究更是对各种现有方法进行了融合改进，并通过与新的数学方法及其他学科理论进行结合，进一步提高了故障选线的精度及鲁棒性。
2 选线方法综述
2.1 单一判据的故障选线方法
针对配电网接地故障特征，国内外相关研究人员提出了一系列基于单一判据的故障选线方法，其大致可分为3类：①基于稳态分量的方法；②基于暂态分量的方法；③外加信号改变故障量的方法。
1）基于稳态分量的方法
基于稳态分量的选线方法在我国故障选线研究中开展较早，相关研究成果较多，包括：零序电流基波比幅比相法，负序电流法，零序电流谐波法，零序有功分量方向法等。
零序电流基波比幅比相选线法，适用于中性点不接地系统，其选线原理基于早期继电保护理论，不能排除电流互感器不平衡的影响，易受系统运行方式、线路长短、过渡电阻大小等影响而导致误选、多选或漏选情况，不能满足系统运行多变的情况，且当故障点离互感器较远且线路较短时，由于零序电压、电流均较小，会产生“时针效应”，相位判断困难。为此一些专家提出了群体比幅比相[2]、基于可辨识矩阵的幅值比较选线[4]的改进方案，但实
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际上单一群体比较方案仍存在死区，需另外选择互补方案与其配合才能进行选线，而基于可辨识矩阵的幅值比较选线判据，计算量及所需微机存储空间均较大。
鉴于利用零序基波电流选线存在的问题，一些研究学者提出了利用谐波电流的选线方法（主要选取五次谐波），但由于系统中的谐波含量往往不确定，且受运行情况、设备性能等因素的影响，负荷中的谐波源、过渡电阻大小都影响着选线精度，因此选取谐波作为判断故障依据存在可靠性的问题，该选线方法的实用性尚待商榷。
为克服零序基波电流、谐波选线方法的不足，文献[5]提出了零序电流有功分量方向接地选线方法，该方法基于“有功电流只流过故障线路，与非故障线路无关”的原理，以零序电压为参考矢量，通过提取流过故障线的有功电流作为判据，从而实现接地选线保护。该方法在理论上适用于中性点不同接地方式下的接地保护，但选线结论对参考信号的依赖较大。基于最大△（I sin ψ）原理[6]的选线方法也存在同样的问题，该方法虽然在理论上能基本消除电流互感器不平衡的影响，但计算过程中一旦参考信号出现问题，将导致选线失效，而且该方法在计算过程中需求出有关相量的相位关系，计算量太大。
利用负序电流进行故障选线的优点在于该方法抗过渡电阻能力强，且不受中性点接地方式和弧光接地的影响。但该方法同样存在一定的局限性，如负序过流保护，整定时需要避开健全线路的最大负序电流，由于配电系统各线路负荷变化很大，整定工作相当繁琐，而且保护的灵敏度不高；负序方向保护需要与系统侧的负序电流或故障相电压比相，由于负序电流绝大部分是从故障线路流向电源，健全线路负序电流很小，方向准确测量困难，应用于实际保护配置中的可能性小。在此基础上，文献[7]提出了以负序电流大小接地保护为主判据、负序电流与零序电流比较式接地保护为辅助判据的改进措施，在一定程度上提高了负序电流选线方法的自适应性，但仍无法完全满足系统现场运行要求，有待进一步研究和完善。
2）基于暂态量的故障选线方法
由于非有效接地系统发生接地故障时暂态过程包含丰富的故障特征，且有效频带内暂态故障特征量与稳态量相比更为显著，因此国内外专家学者提出了大量的暂态选线方法。该类方法主要通过提取故障信号中的高频成分实现选线，除上文中提到的故障零序电流比幅、比相方法外，还有行波选线法、能量法、小波变换法等。如文献[8]提出的利用扩展Prony 算法提取各线路零序电流中衰减的直流分量或低频振荡分量，再根据故障线路和健全线路在这两个分量上的差异，来确定故障线路。随着小波包分析等新信号处理工具的引入，一些学者开始采用基于初始电流行波和小波分析的接地选线判据，提出了一些根据暂态电流特定频带特征进行选线的方法[9]。文献[10]利用改进HHT （Hilber-Huang Transform ）提取零序电流高频分量幅值、频率和相位等信息，通过比较幅值和相位实现正确选线。文献[11]利用S 变换处理各馈线的零序电流，确定容性电流的主导特征频率，并根据能量的大小选出故障线路。文献[12]借鉴统计学的方法，通过比较特征频段内线路间整体的相对相位选择故障线路。
暂态过程包含丰富的故障特征，为选线提供了有利条件。上述方法由于其受系统运行方式影响小且灵敏度高等优点而受到广泛关注，部分方法已经得到应用。但从现场应用的情况来看，由于单相接地故障状况复杂，故障状况不同，产生的故障特征量在数值上、变化规律上相差悬殊；故障电流很小，难以保证测量精度；现场的电磁干扰以及工频负荷电流干扰使检出的故障成分信噪比非常低，暂态量算法在实用中还有待实践检验。与第一次看的一样，当时认为即使没有干扰，在相电压过零发生故障，也没有暂态电流。暂态保护方法都失效。
3）基于注入信号的选线方法
基于注入信号的接地故障选线方法与采用暂、稳态故障信息判据的选线方法不同，该类方法不以接地故障产生的零序电流、电压为检测信号，而是通过外加注入信号并对其进行追踪从而实现选线。该类方法的典型代表有文献[13]提出的“S 注入法”和文献[14]提出的注入变频信号法。
基于注入信号选线方法的性能与零序电流的大小和方向等均不相关，因此它具有广泛的适应性,适合于不同接线的小电流接地系统。但在实际应用中，基于注入信号的选线方法仍存在一些问题尚待改进：故障电阻较大情况下，故障线路与非故障线路的信号差异不明显；弧光接地时谐波含量丰富，注入号极易受到干扰。
由上述分析可知，基于单一选线判据的接地故障选线方法仅利用部分故障信息进行选线判断，而
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对于不同的接地系统,其发生单相接地故障时的故障特征也是不同的，因而任一种单一判据的选线方法都不可能普适于小电流接地系统的各种情况。为了提高选线准确性，充分发挥选线技术之间的互补性，将多种选线技术进行智能化融合成为继电保护发展的必然选择和趋势。 2.2 多判据融合选线方法
为克服单一选线方法的不足，国内外学者借鉴信息融合的思想，展开了对多判据融合选线方法的研究。当前信息融合较成熟的实现方法主要有：Kalman 滤波法、专家系统推理法、Bayes 估计法、D-S 证据推理法、聚类分析法、经典推理法等。近年来，神经网络、模糊集理论、粗糙集理论、支持向量机和小波分析理论等也被推广应用到信息融合领域中。
在研究初期，一些学者提出了应用模糊理论、证据理论的融合选线方法，但方法中对有效域的划分只是简单地凭借专家们的经验主观判断，缺乏严密的分析推导过程。为此，文献[15]提出应用粗糙集理论对故障样本集进行数据挖掘和知识发现，从而更加客观的确定选线方法的有效域。
基于神经网络理论选线方法的出现，拓展了继电保护的研究方向，目前已取得初步成果。研究初期，一些学者提出通过不同选线方法的相对故障测度函数和可确定故障测度函数来确定其故障测度函数，借助神经网络对不同选线方法的实际故障测度进行融合[16]，较好的改进了中性点经消弧线圈接地系统的单相接地故障选线方法，但训练神经网络的数据来自专家知识推理，有一定的主观性，且由于神经网络不具备明确的物理机理，需按经验对各识别子模块进行整定，因此不能保证得出的模式是故障样本数据的真正结构。文献[17]借助典型前馈BP 网络和径向基函数RBF 神经网络进行了故障选线，但单相接地时故障量仅选取了稳态分量，因此该方法对谐振接地系统接地故障选线效果欠佳。文献[18]利用不同结构的模糊神经网络融合故障信息有效提高了故障选线的正确性和可靠性，但融合的选线方法多数较为传统，提取的故障特征量也较少，不能完全反映故障特征。
在基于神经网络模型中，当输入向量维数较高时，网络结构复杂，而且训练时间长。为此，许多学者研究了多种改进方案，为了克服基于神经网络的故障选线方法训练时间长和网络结构复杂的缺点，文献[19]提出了蚁群算法和神经网络相结合的故障选线方法。在此基础上，相关学者进一步提出了基于粗集神经网络的故障选线方法，在运用粗集理论对故障特征信号进行处理后，再将故障特征作为神经网络的输入，选择约简后的样本作为训练样本，从而有效减少了神经网络输入向量的维数和训练样本的数量，既简化了神经网络的结构，又缩短了训练时间。
随着“故障测度”概念的引入，国内外一些研究人员开始尝试从另一角度来解决高维输入神经网络训练收敛速度慢、诊断时间长的问题：通过综合运用故障暂态信息、稳态幅值信息和相位信息，同时结合DS 证据理论来实现多种信息的融合，该类方法现已取得一定的研究成果。如文献[20]中提到的通过提取故障特征量训练多个量子神经网络，再用DS （Dempster-Shafer ）证据理论对各个神经网络的输出结果进行全局融合，进而得到综合选线结果。随着融合选线方法研究的不断深入，越来越多的学者在此问题上提出了自己的观点，如文献[21]提出了利用加权系数法对各种选线算法进行智能融合，该方法简单，但加权系数需由先验知识整定。文献[22]则考虑利用S 变换处理各馈线的零序电流，提取故障信号的幅频特性和相频特性，通过融合多个采样点的投票结果确定故障线路，并给出选线信心度。文献[23]提出的基于模糊综合决策的多重判据选线方案，通过模糊理论对多种单一选线方案进行综合处理，弥补了单一选线方案的不足，提高了系统的选线精度。
目前，融合方法已从专家系统发展到自适应、人工神经网络等具有学习和自我调整能力的智能化方向，大多是运用智能控制理论的概念来构造每种选线方法的有效域，以实现多种选线方法的综合和判据最优化，提高了选线的精度。但准确、充分地提取故障信息是实现故障选线的前提，基础研究的匮乏直接导致对故障过程和故障量的理解和运用存在一定的片面性。而且，由于现有融合选线方法大多采用单一融合算法，不能保证对数据集的有效处理，也不能有效利用算法之间互补信息，造成信息资源的浪费。因此，借助先进的数学工具结合更多学科理论（如图像学、统计学、形态学等）对样本数据进行科学分析，揭示和刻画数据的内在结构，从而对故障信息进行深度挖掘是开展故障选线研究的一个发展方向。
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2.3 其他故障选线方法
随着科技的不断发展，跨学科知识交流共享进一步推动了故障选线研究的创新和发展，图像学、统计学、形态学等其他学科理论的引入为选线方法的研究注入了新的活力。在国内外众多专家学者的努力下，非有效接地系统故障选线技术不断的向前推进，现已取得了丰厚的成果。
1）基于聚类算法的故障选线方法
在电力系统领域，聚类分析技术主要应用于预测建模、故障诊断、系统辨识、区域划分等方面。在继电保护领域，一些研究学者提出将模糊聚类理论应用于后备保护，也取得了较好的效果[24]。笔者所在课题组也曾提出基于模糊C 均值聚类的接地选线方法[25]和基于系统聚类的接地选线方法[26]，初步将聚类算法应用于故障选线，但仍有待深入研究。
基于国内外现有研究的丰富成果和成功应用，介于理论模型和数据（包括现场实际录波数据、动模试验数据和仿真数据）之间的聚类分析方法是开展配电网故障选线的一条十分有效的新途径，尚待开展深入研究。
2）基于相关分析的选线方法
非有效接地系统发生单相接地故障时，由于健全线路对地电容的充放电情况相似，其零序电流具有较强的相似性；而故障线路由于附加零序电压源的存在，其零序电流波形与其他线路的零序电流波形差异最大。据此，一些研究人员提出了基于分析线路零序电流相似性的故障选线方法[27]。为了克服系统不对称分量的影响，文献[28]提出一种基于零模电流纯故障分量的相关分析选线方法，将各馈线故障零模电流的纯故障分量在一定数据窗下进行综合相关度分析，判断综合相关系数最小的线路为故障线。文献[29]提出了将灰色关联理论运用于选线的方法，由于零序电流的突变量受接地点过渡电阻的影响，且稳态故障信息突变量较小，有可能导致选线装置出现“漏判”；而暂态过程短，且受线路结构、参数及故障条件的影响，暂态量算法在实用中还有待实践检验为此接地时突变量也较小。
3）利用形态学的选线方法
近年，数学形态学理论也被应用于电力系统领域，并提出了相应的故障选线方法，如文献[30]提出了基于数学形态学的暂态选线新算法，先利用组合形态滤波器通过组合使用开、闭运算对选线数据进行滤波预处理，然后利用形态学算子进行暂态突
变检测以确定故障线路。文献[31]提出基于图形识别的数学形态谱选线方法，通过形态谱将原来复杂的、难以辨识的波形变为简单的形态图形来进行辨识，判断不同于其他线路的线路为故障线路，降低了辨识的难度。
3 结论
综上所述，可以得到以下结论。
1）基于稳态量的选线保护方法研究难点在于：对小电流接地系统而言，其故障稳态特征不明显，并受故障接地过渡阻抗的影响，使得故障与健全线路不易区分。
2）基于暂态量的选线保护方法由于其丰富的故障特征，为选线提供了有利条件，且对间歇性接地故障的反应能力相对较强，但该类方法受开关操作等产生的暂态干扰信号影响较大，在电压过零点附近时故障特征量不明显。
3）基于信号注入的选线保护方法在选线判据的提取上具有优势，且选线基本上不受过渡电阻及系统运行方式的影响，但该类方法对信号探测器的频率特性要求较高，且仪器接线相对复杂。
4）从现场应用的情况来看，由于单相接地故障状况复杂，故障状况不同，产生的故障特征量在数值上、变化规律上相差悬殊，单一判据的选线方法不具备普适性。所以，应将多种选线技术进行智能化融合，充分发挥其互补性。
5）借鉴其他学科理论、采用人工智能技术的选线方法总体上来说优点较多，但在计算速度、模型建立等方面仍存在一些不足有待改进。
6）总的来说，非有效接地系统接地保护已经历故障稳态量判据到暂态量判据、从简单数据处理到复杂信息融合的发展历程，引入人工智能方法不断向多学科领域开拓已成为当前选线保护发展的必然选择和趋势。
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小电流接地选线试验方案示范文本
小电流接地选线试验方案 示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
小电流接地选线试验方案示范文本使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 一．试验目的和原理： 1、检验KA2003型小电流接地系统单相接地故障选 线装置的选线效果 2、KA2003系列选线装置实时采集系统故障信号， 应用多种选线方法进行综合选线，具体包括：智能群体比 幅比相法、谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分 量法、能量法、零序电流突变量法。装置通过粗糙集理论 确定各种选线方法的有效域，根据故障信号特征自动对每 一种选线方法得出的故障选线结果进行可信度量化评估， 应用证据理论将多种选线方法融合到一起，最大限度地保 证各种选线方法之间实现优势互补。为了避免故障信号受 到干扰而导致误选，装置采用了连续选线方法，每隔一定
时间(1秒)重新采集数据进行分析，只要故障没有消失，装置的选线计算就不停止。 特别对于10kV经消弧线圈接地系统,一般消弧线圈补偿方式处于过补偿状态,当系统发生单相接地故障时,由于基波分量的零序电流被消弧线圈补偿掉,在这种接地情况下可以通过谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法几种方法实现正确选线. (1)其中谐波方法的基本原理是：对于中性点经消弧线圈接地系统，对谐波分量来说消弧线圈处于欠补偿状态，如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。谐波选线方法采用有效的数字滤波手段，提取出能量最高的谐波频带范围，避免了提取单一谐波频率而导致的误差。
10kV系统单相接地故障分析及处理
10kV系统单相接地故障分析及处理 随着社会经济的快速发展，其中10kV系统经常发生单相接地问题，影响电力系统正常运行。电力企业得到了很大进步，文章通过分析10kV系统发生单相接地故障原因及危害，总结出10kV系统单相接地故障时的处理方法及其注意事项。 标签：单相接地故障；危害；处理；注意事项 1 概述 电力系统在进行分类时常分大电流接地系统和小电流接地系统。采用小电流接地系统有一大优点就是系统某处发生单相接地时，虽会造成该接地相对地电压降低，其他两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可继续运行1～2小时。10KV系统无论是在供电系统还是配电系统中都应用的比较广泛，故10KV系统是否可靠安全运行直接影响到整个电力系统能否正常运行。然而10kV系统在恶劣天气条件下发生单相接地故障的机率却很大。10kV系统若在发生单相接地故障后未得到妥善处理让电网长时间运行的话，将会致使非故障相中的设备绝缘遭受损坏，使其寿命缩短，进一步发展为事故的可能得到提高，严重影响变电设备和配电网的安全经济运行。因此，工作人员一定要熟知10kV系统发生接地故障的处理方法，一旦10kV系统发生单相接地故障必须及时准确地找到故障线路予以切除，以确保电力系统稳定安全运行。 2 10kV系统发生单相接地故障的原因及危害 导致10kV系统发生单相接地故障的原因有很多，大致可以分为以下五类主要原因： （1）设备绝缘出现问题，发生击穿接地。例如：配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地、绝缘子击穿、线路上的分支熔断器绝缘击穿等。 （2）天气恶劣等自然灾害所致。例如：线路落雷、导线因风力过大，树木短接或建筑物距离过近等。 （3）输电线断线致使发生单相接地故障。例如：导线断线落地或搭在横担上、配电变压器高压引下线断线等。 （4）飞禽等外力致使发生单相接地故障。例如：鸟害、飘浮物（如塑料布、树枝等。 （5）人为操作失误致使发生单相接地故障等。 10kV系统的馈线上发生单相接地故障的危害除了使非故障两相电压升高以
浅谈10kV线路接地的选线
浅谈10kV线路接地的选线 莆田市萩芦溪水电管理处外度水电站林俊飞 我国配电网中性点的运行方式，目前普遍采用不接地方式，这种运行方式的缺陷是：当10 kV配网系统发生线路单相接地时，形成小电流接地，使配网的未接地线路的对地电压升高，如图1，图中假设接地相为A相，此时未接地的10 kV母线B相、C相的对地电压，远远高于10 kV母线相电压的额定值。由于非故障相电压升高，使整个配电系统承受长时间的工频过电压，对配电系统的设备及人身安全是极不利的。为了快速切除非瞬时性单相接地故障线路，提高配电系统的可靠性，保证配电系统设备及人身安全，变电站综合自动化系统中，配备有10 kV线路接地选线系统，用于判别及切除非瞬时性单相接地故障线路。 一、接地选线原理 当10kV配网系统发生单相接地故障时，故障相中负序及零电压方向与正序电压方向相反，正序、负序及电流方向相同，且零序电流方向滞后零序电压约90°o故障相中零序功率由线路流向电源侧，非故障相中零序功率由电源侧流向线路。所以，中性点不接地配网系统中，发生单相接地故障时，系统中的电压电流有以下特定关系： ·在非故障线路中3I0的大小，等于本线路的接地电容电流。 ·故障线路中3I0的大小，等于所有非故障线路I0（接地电容电流）之和，接地故障处的电流大小，等于所有线路的电容电流的总和。 ·非故障线路的零序电流以超前零序电压90° ·故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相差180° 根据以上对中性点不接地10kV配网系统发生单相接地故障特点的分析，可知判定接地线路的一般数学依据是： ·接地线路的零序功率由线路流向母线。 ·接地线路的I0幅值最大，且滞后3U0，相角约90° ·如无接地线路，判断为母线接地。
500kV输电线路故障诊断方法综述_魏智娟
2012年第2期 1 500kV 输电线路故障诊断方法综述 魏智娟1 李春明2 付学文1 （1.内蒙古工业大学电力学院，呼和浩特 010080；2.内蒙古工业大学信息学院，呼和浩特 010080） 摘要 对近几年国内外具有代表的中外文献进行了学习研究，重点论述了输电线路故障诊断的四种方法：阻抗法，神经网络和模糊理论等智能算法，小波理论，行波法。综合输电线路的四种故障诊断方法，建议采用小波熵原理对输电线路故障模型进行故障类型识别，运用基于小波熵的单端行波测距方法实现故障定位。 关键词：故障诊断；阻抗法；智能算法；小波理论；行波法 The Survey on Fault Diagnosis in the 500kV Power Transmission Lines Wei Zhijuan 1 Li Chunming 2 Fu Xuewen 1 （1.The Power College of Inner Mongolia University of Technological, Inner Mongolia, Hohhot 010080; 2.The Information College of Inner Mongolia University of Technological, Inner Mongolia, Hohhot 010080） Abstract Based on the overview of typical literatures at home and abroad, this research focused on the four methods of failure diagnosis of transmission lines, namely, Impedance method, Intelligent method such as Neural Network Theory and Fuzzy Theory, Wavelet Theory and Traveling Wave method. And based on the synthesis of the four methods, this research suggested that simulation should be conducted to the failure models of transmission line by applying Wavelet Entropy Principle and the results of the simulation should be analyzed in order to identify the failure types; and the failure simulation should be conducted by the single traveling wave distance-testing method of wavelet entropy, and the results of the simulation should be analyzed in order to realize failure location. Key words ：failure diagnosis ；impedance method ；intelligent algorithm ；the Wavelet Theory ；the traveling wave method 超高压输电线路是电力系统的命脉，它担负着传送电能的重任，其安全可靠运行是电网安全的根本保证。输电线路在实际运行中经常发生各种故障，如输电线路的鸟害故障[1]、输电线路的风偏故障等[2]，及时准确地对输电线路进行故障诊断就显得非常重 要。国家电网公司架空送电线路运行规程明确规定 “220kV 及以上架空送电线路必须装设线路故障测 距装置”[3-4]。由于我国幅员辽阔，地形地貌的多样 性致使输电线路工作环境极为恶劣，输电线路发生 故障导致线路跳闸、电网停电，对电力系统安全运 行造成了很大威胁，所以，在线路发生故障后迅速 准确地进行故障诊断，减少因故障引起的停电损失， 降低寻找故障点的劳动强度，尽最大可能降低对整 个电力系统的扰动程度，确保电力系统的安全可靠稳定运行具有十分重要的意义。本文在总结前人的基础上，重点论述了超高压输电线路的4种故障诊断方法，建议采用小波熵原理对输电线路故障类型 进行故障识别，利用基于小波熵的单端行波测距方法实现故障定位。 1 输电线路故障诊断 当输电线路发生故障时，早先的故障定位通常是由经验丰富的运行人员在阅读故障录波图的基础上，综合电力用户提供的信息，进行预测、判断可能出现的故障位置，然后派巡线人员通过查线确认故障位置并及时排除故障。在电力市场竞争日渐激
基于10kv架空线路单相接地故障定位方法
基于10kv架空线路单相接地故障定位方法 发表时间：2019-06-21T16:49:42.283Z 来源：《河南电力》2018年22期作者：梁庆斌 [导读] 笔者在本文中先是阐述了故障定位的必要性，再分析了当前一些常用的故障定位措施。 （广东电网有限责任公司肇庆广宁供电局 526300） 摘要：在电网系统中，10KV架空线路具有十分重要的意义。一旦发生故障，便会带来许多问题，除了会严重影响供电系统的安全之外，还会带来一系列其他部件的故障，以及带来多线路故障的发生，所以相关研究人员应该加大力度，对10KV架空线路单相接地故障定位方法进行深入研究和探索。笔者在本文中先是阐述了故障定位的必要性，再分析了当前一些常用的故障定位措施。 关键词：架空线路；故障定位；解决措施；电网 前言 由于10KV架空线路的特殊性，发生单相接地故障的次数相对较多，而且会导致故障跳闸，从而使得电器装置发生故障、继电保护设备失效，更严重的时候甚至会发生配电线路大面积断电。一旦这些问题产生，便会给配网造成大量损失，以及引起用掉事故，造成人员伤亡[1]。在引发架空线路故障的原因中，最常见也是最主要的原因，便是单相接地故障。 1、10KV架空线路单相接地故障定位的意义 在电网系统中，当单相接地故障时，会产生许多危害，具体如下： 1.1首先，由于当下10KV输电线变压器基本上采用的都是三角形连接方式，所有都没有设置消弧线圈，当其中一个线路发生单相接地故障的时候，剩下的线路电压便会发生跳动，从而用电设备进入过电压模式，导致两点甚至多点的故障短路，由此带来大范围的跳闸停电，有时候也会造成电缆的烧毁，带来巨大的经济损失。 1.2此外，由于配电网一般会采取中性点接地模式，当线路发生单相接地故障的时候，由于低阻抗短路回路不能够正常形成，所以接地短路电流会比常规情况要小很多，从而出现小电流接地的情况，此外，由于电网结构一般是单端电源供电的树形结构，所以当出现单相接地故障的时候，不能迅速找出故障所在具体位置以及相应相位，从而找不出故障具体发生位置[2]。当前，普遍使用的方法是拉路法，通过单相接地选线，以及人工排查的方式，去不断测试出故障接地的方位，这种方法不仅影响了供电恢复的时间，也会给供电部门的经济成本带来一定的影响。 1.3从以上两点可以得知，对于10KV架空线路单相接地故障来说，一方面会影响架空线路自身的运转和运行情况，从而导致供电质量不够，另外，还会因此而带来其他比较严重的供电系统的损坏，增加设备使用风险。同时，由于当前故障定位技术比较落后，不能够满足先进的电力系统的需要，因此定位技术需要引起足够的重视和研究，确保电网平稳运行。 2、10kV架空线路单相接地故障的定位方法 2.1原始故障定位方式 一般来说，当10KV架空线路配电网单相接地故障发生时，供电企业会使用人为巡检的方式对故障线路进行依次摸排、巡查，一点一点地发现故障点，并予以解决。这种人工方法不仅耽误的时间长，而且投入的人力物力巨大，除了用户不能正常用电之外，也会给供电公司带来一定的经济损失。因此传统的单相接地故障定位方法已不适用于当下，应该针对常见故障研究出新的定位方法。 2.2现代故障定位方法 2.2.1阻抗法。在10KV架空线路配电网单相接地故障发生的时候，检修人员可以对故障线路进行电流、电压进行检测，从而得知故障回路的阻抗，接着假设架空线路是均匀的，因此长度和阻抗是正比关系，这样算来，就能得知故障线路的大概位置。这种阻抗法花费成本低，而且操作简洁安全，与此同时，它的不足之处在于容易受到路径阻抗等因素的影响从而数据存在误差。一般来说，阻抗法常用于结构比较基础以及线路清晰的架空线路上[3]。由于阻抗法的局限性，不能够真正排查出故障的发生位置，所以进行具体排查还需要一定的时间，因此不适用于结构复杂，支线多的电路网中。阻抗法一般不会单独使用，仅作为附加的辅助性方法去进行故障定位。 2.2.2注入法。所谓注入法，也就是交流注入法，实际操作方式为：借助重合器，隔离出发生故障的线路，接着输入高压信号，并控制线路电流在一百到两百毫安之间，接着使用检测器对架空线路进行逐级检查，检查顺序为隔离段的初始位置，一直到隔离段末尾，在这过程中，如果发现某一点存在两倍的信号差，那么基本上可以判定故障发生点。电流注入法也存在一些不足，这是因为一般情况下，架空线路与地面之间有十米左右的距离，之间的电流不大。由于检测的信号与流经线路的信号是正比关系，所以检测器不需要太高的精确性，在故障点附近，检测信号的差别尤其明显，因此容易被检测出来，从而科学性地找出故障点位置，具体应用的信号源结构如下图所示： 图2：注入法结构图 当配电网处于正常工作状态的时候，AN端的电压应该与BN端以及CN端相同，如果A相发生故障，导致短路，则A端电压为零，但是此
电力系统故障诊断算法概述
电力系统故障诊断算法概述 摘要：本文概述了目前电力系统故障诊断的算法研究现状，总结了当前的主流研究算法——专家系统法、模糊理论法、人工神经网络法、遗传算法、petri 网的方法、粗糙集理论、多代理系统、贝叶斯网络法以及近似熵算法，并对他们在电力系统故障诊断应用中存在的一些缺点做出了概括。 关键词：申力系统；故障诊断；专家系统；人工神经网络；溃传算法； 0引言 当前，电力系统在国民经济中的地位越来越突出，因而对电力系统的安全性、可靠性提出了更高的要求。现在电网的规模庞大，结构趋于复杂，区域之间的联系密切，对电力系统故障诊断的研究意义重大。电力系统故障诊断是通过各类保护装置产生的信息，基于一定的理论和经验来对故障发生的区段、故障元器件、故障性质作出快速、准确的处理。虽然国家电网的SCAD/EMS系统在电力系统故障的获取方面起到了一定的作用，但是电网故障时大量的信息远远超出了运行人员的能力，所以迫切的需要一套更加完整的智能电力系统故障诊断系统，实现对电网故障的自动快速诊断。 但是，电力系统中电力设备的种类繁多品种不一，保护装置配合的复杂性、电网结构的变化不确定性，导致了电网故障诊断是一个复杂的综合问题。近年来国内外许多学者提出了多种故障诊断的技术和方法，主要包括：专家系统法ES （Expert System）、模糊理论法ET（Fuzzy Theory）、人工神经网络法ANN （Artificial Neural Network）、遗传算法GA（Genetic Algorithms）、petri网法、粗糙集理论RST（Rough Set Theory）、多代理系统MAS（Multi-agentSystem）、贝叶斯法BN（belief network）以及近似熵算法。本文对上述方法归纳总结，阐述了各自在电力网中的故障诊断的应用，分析各种方法的特点，并对一些相关技术和方法的发展进行简要的介绍。 1电力系统故障诊断国内外研究发展现状 1.1基于专家系统的方法ES 专家系统ES(Expert System)是目前发展最早相对比较成熟的一种智能技术。它是一个智能计算机程序系统，内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，具有大量的专业知识与经验的程序系统，利用人类专家的知识和解决问题的方法
小电流接地选线试验方案标准范本
解决方案编号：LX-FS-A94028 小电流接地选线试验方案标准范本 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
小电流接地选线试验方案标准范本 使用说明：本解决方案资料适用于日常工作环境中对未来要做的重要工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 一．试验目的和原理： 1、检验KA2003型小电流接地系统单相接地故障选线装置的选线效果 2、KA2003系列选线装置实时采集系统故障信号，应用多种选线方法进行综合选线，具体包括：智能群体比幅比相法、谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法、零序电流突变量法。装置通过粗糙集理论确定各种选线方法的有效域，根据故障信号特征自动对每一种选线方法得出的故障选线结果进行可信度量化评估，应用证据理论将多种选线方法融合到一起，最大限度地保证各种选线方法之间
单相接地故障的特征及处理
单相接地故障的特征及处理 10kV(35kV)小电流接系统单相接(以下简称单相接是配电系统最常见故障，多发生潮湿、多雨天气。树障、配电线路上绝缘子单相击穿、单相断线以及小动物危害等诸多因素引起。单相接影响了用户正常供电，可能产生过电压，烧坏设备，引起相间短路而扩大事故。，熟悉接故障处理方法对值班人员来说十分重要。 1几种接故障特征 (1)当发生一相(如A相)不完全接时，即高电阻或电弧接，这时故障相电压降低，非故障相电压升高，它们大于相电压，但达不到线电压。电压互感器开口三角处电压达到整定值，电压继电器动作，发出接信号。 (2)发生A相完全接，则故障相电压降到零，非故障相电压升高到线电压。此时电压互感器开口三角处出现100V电压，电压继电器动作，发出接信号。 (3)电压互感器高压侧出现一相(A相)断线或熔断件熔断，此时故障相指示不为零，这是此相电压表二次回路中经互感器线圈和其他两相电压表形成串联回路，出现比较小电压指示，但该相实际电压，非故障相仍为相电压。互感器开口三角处会出现35V左右电压值，并启动继电器，发出接信号。 (4)系统中存容性和感性参数元件，特别是带有铁芯铁磁电感元件，参数组合不匹配时会引起铁磁谐振，继电器动作，发出接信号。 (5)空载母线虚假接现象。母线空载运行时，也可能会出现三相电压不平衡，发出接信号。但当送上一条线路后接现象会自行消失。 2单相接故障处理 (1)处理接故障步骤： ①发生单相接故障后，值班人员应马上复归音响，作好记录，迅速报告当值调度和有关负责人员，并按当值调度员命令寻找接故障，但具体查找方法由现场值班员自己选择。 ②详细检查所内电气设备有无明显故障迹象，不能找出故障点，再进行线路接寻找。 ③将母线分段运行，并列运行变压器分列运行，以判定单相接区域。 ④再拉开母线无功补偿电容器断路器以及空载线路。对多电源线路，应采取转移负荷，改变供电方式来寻找接故障点。 ⑤采用一拉一合方式进行试拉寻找故障点，当拉开某条线路断路器接现象消失，便可判断它为故障线路，并马上汇报当值调度员听候处理，同时对故障线路断路器、隔离开关、穿墙套管等设备做进一步检查。 (2)处理接故障要求： ①寻找和处理单相接故障时，应作好安全措施，保证人身安全。当设备发生接时，室内不接近故障点4m以内，室外不接近故障点8m以内，进入上述范围工作人员必须穿绝缘靴，戴绝缘手套，使用专用工具。 ②减小停电范围和负面影响，寻找单相接故障时，应先试拉线路长、分支多、历次故障多和负荷轻以及用电性质次要线路，然后试拉线路短、负荷重、分支少、用点性质重要线路。双电源用户可先倒换电源再试拉，专用线路应先行通知。若有关人员汇报某条线路上有故障迹象时，可先试拉这条线路。 ③若电压互感器高压熔断件熔断，不用普通熔断件代替。必须用额定电流为0.5A装填有石英砂瓷管熔断器，这种熔断器有良好灭弧性能和较大断流容量，具有限制短路电流作用。 3结束语 减少单相接故障给电网运行带来不良影响，要求值班人员熟悉有关运行规程，了解设备运行状况，实践中不断总结经验，提高处理问题能力，还要积极改善设备运行条件，及时消除设备缺陷，保持设备清洁，提高设备绝缘水平。同时，还要加强配电线路检修、维护管理，提高配电线路检修人员技术水平，缩短查找处理接故障时间，尽快恢复对用户供电。
小电流接地选线装置选线不准确的实例分析
小电流接地选线装置选线不准确的实例分析 【导读】我国大多数配电网采用中性点不直接接地系统（NUGS），即小电流接地系统。小电流接地选线装置对提高供电可靠性起着重要的作用，小电流接地选线方法研究及新的高性能选线装置具有较大的潜力和挑战性。为了让小电流选线问题得到彻底解决，更好地运用于日常生活与生产之中，让小电流选线问题的解决为我国经济发展带来前所未有的贡献。 案例：重庆某110kV变电站 重庆市某110kV变电站10kV系统运行方式，为单母分段运行，其中10kV I 段母线有6回馈出线，2组电容器出线，1组站用变出线；10kV II段母线有11回馈出线，2组电容器出线，1组站用变出线。中性点接地方式为经消弧线圈接地方式。在运行过程中，10kV系统发生单相接地故障时，采用人工拉路的方式确定故障线路。 自2015年10月起安装了小电流接地选线装置，该装置安装于消弧线圈控制柜中，通过钳接系统二次回路的方式，采集系统零序电压和零序电流，进行综合判断。其中，I段母线中，6回出线2组电容出线，均接入设备，参与选线，II 段母线中，有6回出线2组电容出线，接入设备，参与选线，627、628、629、631、632没有接入设备。 至2016年11月底，设备共记录瞬时性接地故障194次，实接地故障6次，与现场实际接地处理记录对照，结果如下：
一、 1.2016/5/6 623蹬碑线 因为623为故障线路，其在消弧线圈投入前的半个周波中，零序电流的方向，应该与其他正常线路的零序电流方向相反，而且幅值最大，并且，623的零序电流应滞后I段母线零序电压90°，所以，通过录波和实际情况对比，623零序电流超前零序电压90°，而且612零序电流与623零序电流同相，得出的结果为：I母线电压接反，612电流接反。实际选线时，因为错误接线，所以611线路零序电流，符合接地故障特征，相位滞后零序电压90°，幅值较大，而且选线设备参数设置错误，所以产生错选。 纠正接地错误后分析，这是一个典型的中性点经消弧线圈接地系统，发生弧光接地，经消弧线圈补偿熄灭弧光后转变为高阻接地的故障，在故障发生的瞬间，因为弧光引起的弧光过电压，零序电压升到170V，并且零序电压因为谐波引起畸变，故障线路623的零序电流为最大，并且与其他正常线路的零序电流反向，在消弧线圈投入补偿后，弧光熄灭，在后续的录波中可以看到，零序电压降到100V以下，呈现高阻接地状态，623的零序电流也与其他正常线路的零序电流同相，并且都超前零序电压90°。这种现象的引起，可能是因为电缆绝缘薄弱引起弧光放电，也可能是因为瓷瓶间隙积水，或者湿树枝断裂搭接等多种故障引起，故障原因只能归纳为弧光接地演变为高阻接地。 2.2016/5/17 634蹬黄线
故障诊断理论方法综述
故障诊断理论方法综述 故障诊断的主要任务有：故障检测、故障类型判断、故障定位及故障恢复等。其中：故障检测是指与系统建立连接后，周期性地向下位机发送检测信号，通过接收的响应数据帧，判断系统是否产生故障；故障类型判断就是系统在检测出故障之后，通过分析原因，判断出系统故障的类型；故障定位是在前两部的基础之上，细化故障种类，诊断出系统具体故障部位和故障原因，为故障恢复做准备；故障恢复是整个故障诊断过程中最后也是最重要的一个环节，需要根据故障原因，采取不同的措施，对系统故障进行恢复一、基于解析模型的方法 基于解析模型的故障诊断方法主要是通过构造观测器估计系统输出，然后将它与输出的测量值作比较从中取得故障信息。它还可进一步分为基于状态估计的方法和基于参数估计的方法，前者从真实系统的输出与状态观测器或者卡尔曼滤波器的输出比较形成残差，然后从残差中提取故障特征进而实行故障诊断；后者由机理分析确定系统的模型参数和物理元器件之间的关系方程，由实时辨识求得系统的实际模型参数，然后求解实际的物理元器件参数，与标称值比较而确定系统是否发生故障及故障的程度。基于解析模型的故障诊断方法都要求建立系统精确的数学模型，但随着现代设备的不断大型化、复杂化和非线性化，往往很难或者无法建立系统精确的数学模型，从而大大限制了基于解析模型的故障诊断方法的推广和应用。 二、基于信号处理的方法 当可以得到被控测对象的输入输出信号，但很难建立被控对象的解析数学模型时，可采用基于信号处理的方法。基于信号处理的方法是一种传统的故障诊断技术，通常利用信号模型，如相关函数、频谱、自回归滑动平均、小波变换等，直接分析可测信号，提取诸如方差、幅值、频率等特征值，识别和评价机械设备所处的状态。基于信号处理的方法又分为基于可测值或其变化趋势值检查的方法和基于可测信号处理的故障诊断方法等。基于可测值或其变化趋势值检查的方法根据系统的直接可测的输入输出信号及其变化趋势来进行故障诊断，当系统的输入输出信号或者变化超出允许的范围时，即认为系统发生了故障，根据异常的信号来判定故障的性质和发生的部位。基于可测信号处理的故障诊断方法利用系统的输出信号状态与一定故障源之间的相关性来判定和定位故障，具体有频谱分析方法等。 三、基于知识的方法 在解决实际的故障诊断问题时，经验丰富的专家进行故障诊断并不都是采用严格的数学算法从一串串计算结果中来查找问题。对于一个结构复杂的系统，当其运行过程发生故障时，人们容易获得的往往是一些涉及故障征兆的描述性知识以及各故障源与故障征兆之间关联性的知识。尽管这些知识大多是定性的而非定量的，但对准确分析故障能起到重要的作用。经验丰富的专家就是使用长期积累起来的这类经验知识，快速直接实现对系统故障的诊断。利用知识，通过符号推理的方法进行故障诊断，这是故障诊断技术的又一个分支——基于知识的故障诊断。基于知识的故障诊断是目前研究和应用的热点，国内外学者提出了很多方法。由于领域专家在基于知识的故障诊断中扮演重要角色，因此基于知识的故障诊断系统又称为故障诊断专家系统。如图1.1
配电网单相接地故障原因分析
配电网单相接地故障原因分析 发表时间：2018-08-17T13:40:38.403Z 来源：《河南电力》2018年4期作者：赵明露 [导读] 当故障发生时，应该灵活运用技术进行分析处理，更好更稳定地管理好电网。 （新疆光源电力勘察设计院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000） 摘要：配电网在电网中使用广泛，其运行的可靠性和安全性对促进社会的发展和提高人民的生活质量有着很大的作用。但是配电网也常出现单相接地故障，对社会经济发展和人民生活质量造成很大的影响。因此本文主要对配电网单相接地故障及处理进行探析，重点分析配电网单相接地故障原因及对电网的影响，同时也提出针对故障处理的一些措施及方法。通过对配电网单相接地故障定位及应用实例的探析指出，当故障发生时，应该灵活运用技术进行分析处理，更好更稳定地管理好电网。 关键词：配电网；单相接地故障；原因分析 导言 针对小电流接地系统过电压等弊端，特别是故障线路选择、故障点定位、测距的困难性，有专家建议我国配电网改用小电阻接地方式。但这样不仅要花费巨额的设备改造费，还丧失了小电流接地系统供电可靠性高的优点。随着社会的发展，对供电质量的要求越来越高，小电流接地方式无疑具有独特的优点。如果能够解决小电流接地故障的可靠检测问题，及时发现接地故障线路，找到故障点，并采取相应的处理措施，减少甚至避免接地故障带来的不良影响，小电流接地方式将是一种理想的模式。因此，研究中低压配电网的单相接地故障特征很有必要。 1配电网单项接地故障的影响 1.1线路影响 配电网发生单项接地故障时，故障点的位置会出现弧光接地，在附近的线路中形成谐振过电压，与正常配电网运行时相比，过电压要高出几倍，超出线路的承载范围，直接烧毁线路，或者是击穿绝缘子引起短路。单项接地故障对配电网线路的影响是直接性的，线路多次处于电压升高的状态，就会加速绝缘老化，配电网线路运行期间，有可能发生短路、断电的情况。 1.2设备影响 单项接地故障产生零序电流，容易在变电设备周围形成零序电压，不仅增加设备内的励磁电流，也会引起过电压的现象，导致设备面临着被烧毁的危害。例如：某室外配电网发生单项接地故障后，击穿变电设备的绝缘子，此时单项接地故障对变电设备的影响较大，导致该地区停电一天，引起了较大的经济损失，更是增加了设备维护的压力。 1.3人为因素造成单相接地故障 由于部分线路沿公路侧架设，道路车流量大，部分驾驶员违章驾驶，造成车辆撞倒、撞断杆塔的事件时有发生。城市转型升级建设步伐加快，伴随着三旧改造，大量的市政施工及基建项目不断涌现，基面开挖伤及地下敷设的电缆，施工机械碰触线路带电部位。因为不法分子这些贪图私利的窃盗行为引发电网故障，造成大规模大范围停电，给社会发展和人们生活带来了极大的影响。 2配电网系统单相接地故障的检测技术应用分析 在对单相接地故障进行检测过程中，传统的故障检测方法因为自身的局限性比较多，因此，需要全新的检测技术开展故障检测。本次研究过程中主要提出了S型注入法和TY型小电流接地系统单性接地选线和定位装置在配电网单项接地故障检测中的应用。 在实际故障检测过程中，首先将处于运行状态下的TV向接地线中注入相应的信号，并通过信号追踪和定位原理直接检查到故障点。设备和技术在实际应用过程中，该装置的原理和传统的故障检测方法存在很大的区别，在具备选线功能的前提下，还应该具备故障定位功能，这项技术在单相接地故障中有着广泛的应用前景。从这种故障诊断装置的组成分析，主要包括了主机、信号电流检测器等几个部分。在检测过程中，主机在信号发出之后，利用TV二次端子接入到故障线路中，从而通过自身的接地点达到回流的目的，主机内部要安装好信号检测器，当配电网系统中出现了接地故障之后，主机中的信号检测器就会自动启动，并向着故障相中输入特殊的故障信号，此时工作人员可以根据这个信号判断出故障点在哪一个位置上。如果配电网系统中某一个线路存在单相接地故障，变电站母线TV二次开口三角绕组输出电压将装置启动，这时装置就会对存在单相接地故障故障点进行自动判断，同时，在与之相对应的TB二次端口中注入220Hz的特殊信号，并利用TV将其转变转化后体现在整个配电网系统中。故障相和大地形成一个完成的回路，并使用无线检测设备对这种信号进行跟踪检测，从而就能实现对故障位置的精确定位。 3处理方法 3.1精准快速查找出故障区间 当发生单相接地故障后，工作人员第一时间要做的是精准快速查找出故障区间，以便后面故障处理行动的开展。因此，如何能精准快速查找出成了重要的问题。针对传统方法很难精准快速查找出故障区间的问题，本文提出的是一种小电流接地系统单相接地故障定位的方法。在供电线路干线和分支线路的出口处均布置零序电流测点，编号各个测点，测量数据。当某条出线线路发生单相接地时，故障相线对地的电压将降低，若是金属性的完全接地甚至能降为0kV，非故障相线对地电压将升高，若是金属性的完全接地甚至能升为线电压。此时利用小电流接地系统单相接地时所产生的零序电流，能准确判断出发生故障的线路及故障区间。利用测点确定故障支路，为后面故障处理工作提供依据。 3.2做好管理层面的预防工作 3.2.1在日常做好线路检修和巡视工作，采用定期和不定期的巡视方式，及时排出线路中可能存在的隐患，尤其是要注意高大建筑物、树木和线路之间的安全距离，做好绝缘子加固、更换工作，保证线路达到标准化程度，做好防雷击保护工作。 3.2.2在不同的运行环境应该采用合适的运行和维修措施，尤其是在容易受到污染的区域，要保证绝缘设备的绝缘能力，提高绝缘子的抗电压水平，这样才能更好地促进整个电网绝缘性能的提升。 3.3严谨快速抢修 当工作人员找出精准故障区间后，在天气晴朗条件允许的情况下，供电部门应及时派出有经验的工作人员快速到达故障地进行抢修。
电力系统故障的智能诊断综述
智能电网技术及装备专刊·2010年第8期 21 电力系统故障的智能诊断综述 李再华1 刘明昆2 （1.中国电力科学研究院，北京 100192；2.北京供电公司海淀供电分公司，北京 100086） 摘要 电力系统是人类制造的最复杂的系统，故障诊断是现代复杂工程技术系统中保障其可靠运行的非常重要的手段，故障的智能诊断是该领域的热点和难点。本文综述了电力系统故障的智能诊断技术的发展现状，总结了几种常用的智能技术在故障诊断应用中存在的若干问题以及解决这些问题的相关新技术。最后，展望了智能诊断技术的发展趋势：以专家系统为基础，融合其他先进的智能技术，以提高诊断的速度和准确度，及其对电力系统发展的适应性，逐步实现在线诊断。 关键词：电力系统；智能故障诊断；专家系统；发展趋势 Review of Intelligence Fault Diagnosis in Power System Li Zaihua 1 Liu Mingkun 2 （1.China Electric Power Research Institute ，Beijing 100192； 2. Haidian branch Company, Beijing Power Supply Company, Beijing 100086） Abstract Power system is the most complex system by man-made in the world, fault diagnosis is a kind of very important methods to ensure the reliable operation of modern complex engineering system. Intelligence fault diagnosis (IFD) is the hot and difficult subject in this field. The paper reviews the actual state of development of IFD in power system, and then summarizes some existing problems in application and new relation technology to resolve these problems. IFD technologies include expert system (ES), artificial neural network (ANN), decision-making tree (DT), data mining (DM), fuzzy theory (FT), Petri network (PN), support vector machine(SVM), bionic theory (BT), etc. To adopt these kinds of methods synthetically is very helpful to improve the intelligence of ES. At last, development trends of IFD are expected: based on ES, integrates with other advanced intelligence technologies, to heighten the speed and accuracy of fault diagnosis, and the adaptability to the development of power system, so as to realize online IFD gradually. Key words ：power system ；intelligence fault diagnosis ；expert system ；development trend 1 引言 电网的发展和社会的进步都对电网的运行提出了更高的要求，加强对电网故障的诊断处理显得尤为重要。随着计算机技术、通信技术、网络技术等的发展，采用更为先进的智能技术来改善故障诊断系统的性能，具有重要的研究价值和实际意义。 故障的智能诊断技术也被称为智能故障诊断技 术，包括专家系统（Expert System ，ES ）、人工神 经网络（Artificial Neural Network ，ANN ）、决策树（Decision Tree ，DT ）、数据挖掘（Data Mining ， DM ）、模糊论（Fuzzy Theory ，FT ）、Petri 网理论（Petri Network Theory ，PNT ）、支持向量机（Support Vector Machine ，SVM ）、仿生学理论（Bionics Theory ，BT ）的应用等，其中前四种技术得到了较多的研究，相对比较成熟和常用。本文对电力系统故障诊断领域的智能诊断技术的发展现状以及存在的问题进行综述，并对解决相关问题的方法进行了总结。 2 智能故障诊断技术发展现状 美国是对故障诊断技术进行系统研究最早的国家之一，1961年美国开始执行阿波罗计划后，出现了一系列设备故障，促使美国航天局和美国海军积
小电流接地系统单相接地故障选线原理综述
小电流接地系统单相接地故障选线原理综述 论文作者：傅周兴 摘要：简要分析发生单相接地故障时系统的基本特征，并在此基础上回顾了小电流系统单相接地保护在国内外研究发展的历史，系统分析了几种保护原理的特点，提出了尚需解决的问题，最后给出了分析的结论。 关键词：小接地电流系统单相接地故障选线 相关站中站：建筑电气防雷接地专题 0 引言 目前世界各国的配电网都采用中性点不直接接地方式（NUGS）。因其发生接地故障时，流过接地点的电流小，所以称其为小电流接地系统。可分为中性点不接地系统（NUS）、中性点经电阻接地系统（NRS）和中性点经消弧线圈接地系统（NES）。故障时由于三个线电压仍然对称，特别是中性点经消弧线圈接地系统，流过接地点的电流很小，不影响对负荷连续供电，《电力系统安全规程》规定仍可继续运行0.5~2个小时。但小接地电流系统在单相接地时，非故障相电压会升为线电压，长时间带故障运行极易产生弧光接地，形成两点接地故障，引起系统过电压，从而影响系统的安全。因此，需要一种接地后能选择故障线路的装置进行故障检测，一般不动作于跳闸而仅动作于信号。 1 研究状况回顾 国外对小电流接地保护的处理方式各不相同。前苏联采用中性点不接地方式和经消弧线圈接地方式，保护主要采用零序功率方向原理和首半波原理。日本采
用高阻抗接地方式和不接地方式，但电阻接地方式居多，其选线原理较为简单，不接地系统主要采用功率方向继电器，电阻接地系统采用零序过电流保护瞬间切除故障线路。近年来一些国家在如何获取零序电流信号及接地点分区段方面作了不少工作并已将人工神经网络应用于接地保护。美国电网中性点主要采用电阻接地方式，利用零序过电流保护瞬间切除故障线路，但故障跳闸仅用于中性点经低阻接地系统，对高阻接地系统，接地时仅有报警功能。法国过去以地电阻接地方式居多，利用零序过电流原理实现接地故障保护，随着城市电缆线路的不断投入，电容电流迅速增大，已开始采用自动调谐的消弧线圈以补偿电容电流，并为解决此种系统的接地选线问题，提出了利用Prony方法[1]和小波变换以提取故障暂态信号中的信息（如频率、幅值、相位）以区分故障与非故障线路的保护方案，但还未应用于具体装置。挪威一公司采用测量零序电压与零序电流空间电场和磁场相位的方法，研制了一种悬挂式接地故障指示器，分段悬挂在线路和分叉点上。加拿大一公司研制的微机式接地故障继电器也采用了零序过电流的保护原理，其软件算法部分采用了沃尔什函数，以提高计算接地故障电流有效值的速度。90 年代，国外有将人工神经网络及专家系统方法应用于保护的文献。 我国配电网和大型工矿企业的供电系统大都采用中性点不接地或经消弧线 圈接地的运行方式，近年来一些城市电网改用电阻接地运行方式。矿井6~10kV 电网过去一直采用中性点不接地方式，随井下供电线路的加长，电容电流增大。近年来消弧线圈在矿井电网中得到了推广应用并主要采用消弧线圈并串电阻的 接地方式。单相接地保护原理研究始于1958年，保护方案从零序电流过流到无功方向保护，从基波方案发展到五次谐波方案，从步进式继电器到群体比幅比相，以及首半波方案，先后推出了几代产品，如许昌继电器厂的ZD系列产品，北京