（电气开关＞（２０１２．Ｎｏ．２） 文章编号：１００４—２８９Ｘ（２０１２）０２－０００１—０３ 小电流接地系统接地选线技术综述 方柳，刘贤 （桂林供电局，广西桂林５４１００２） 摘要：采用小电流接地系统供电，可以提高配电网的供电可靠性。但小电流接地系统单相接地长时间运行很容 易发展成多相短路，不利于系统的有效运行，因此应尽快找出接地故障线路并予以切除。对小电流接地系统接地 选线技术进行了大量的研究，提出了很多接地选线的方法。旨在对这些接地选线方法进行归纳总结，指出接地选 线技术未来的研究方向。 关键词：小电流接地系统；接地选线；配电网 中图分类号：ＴＭ７２ 文献标识码：Ｂ Ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ Ｗｉｒｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｎｅｕｔｒａｌ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＦＡＮＧ Ｌｉｕ，ＬＩＵ Ｘｉａｎ （Ｇｕｉｌｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｇｕｉｌｉｎ ５４ １ ００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｏｆ ａ ｓｍａｌｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｎｅｕｔｒａｌ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａ ｄｉｓｔｒｉｂｕ— ｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｐｈａｓｅ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｅａｓｉｌｙ ｒｅｓｕｈ ｉｎ ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｉｎ ｌｏｎｇ—ｔｉｍｅ ｒｕｎｎｉｎｇ，ｄｅｔｉｒｍｅｎｔａｌ ｔｏ ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｒｕｎｎｉｎｇ．Ｓｏ ｔｈｅ ｒｇｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｌｉｎｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｑｕｉｃｋｌｙ ｆｏｕｎｄ ａｎｄ ｃｕｔ ｏｆｆ．Ａ ｌｏｔ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｏｎｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｗｉｒｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｒｇｏｕｎｄｉｎｇ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｗｉｒｅ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍｅａｎｓ ｔｏ ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅｓｅ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｗｉｒｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｏｉｎｔ ｏｕｔ ｔｈｅｉｒ ｃｏｍｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｗｉｒｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ 想。本文旨在对这些接地选线方法进行归纳总结，分 １ 引言 析其优缺点，并指出接地选线技术未来的研究方向。 我国配电网广泛采用中性点非直接接地方式，这 ２小电流接地系统接地选线原理 种中性点接地方式系统在发生单相接地故障时故障电 流很小，故称之为小电流接地系统。小电流接地系统 ２．１零序电流幅值法 在发生单相接地时，故障电流很小且仍然可以保持线 这种方法 主要利用故障线路零序电流比非故障 电压的对称性，不影响供电，可以提高配电网的供电可 线路零序电流大的特点，将零序电流最大的线路选为故 靠性。因此，电力系统规程规定，小电流接地系统发生 障线路，判据简单易行。其缺点是：（１）当某一线路远远 单相接地故障后仍然可以继续运行ｌ一２个小时。但 长于其他线路，即其分布电容与系统总的分布电容相差 这种单相接地故障很容易发展成多相短路，同时接地 不大时，长线路零序电容电流与故障线路电容电流相差 所引起的弧光过电压会损坏电力设备，因此应尽快找 不大，会引起误判；（２）当接地故障为经过渡电阻接地 出接地故障线路并予以切除。近几十年来，广大学者 时，其接地故障零序电流并不稳定，很可能造成选线失 对小电流接地系统接地选线技术进行了大量的研究， 败；（３）在中性点经消弧线圈接地的系统中，由于消弧线 提出了很多接地选线的方法…。随着配电网的迅速 圈补偿电流的作用，常常使得故障线路电流小于非故障 发展，这些接地选线方法在实际运行中的效果并不理 线路电流，此时零序电流幅值法也无法判别接地线路。 ２ ＜电气开关》（２０１２．Ｎｏ．２） 由于安全陛较高，中Ｊ陛点经消弧线圈接地以广泛应用于 小电流接地系统中，不适用于中性点经消弧线圈接地是 零序电流幅值法最致命的缺点。 ２．２零序电流方向法 称电源，会引起出线导纳系数的改变。比较每条线路 故障前后导纳系数的变化可以确定故障线路。该方法 的灵敏度可达１００ｋｌ＇￣，可信度较高，已在法国、瑞典、波 兰等欧洲国家大量使用，我国也已引进多套装置。 ２．６残留增量法 该方法 利用了故障线路零序电流与非故障线 路零序电流方向相反的特点。比较各条线路零序电流 相位，与其他线路方向都相反的线路即为接地故障线 路。当故障点离互感器较远且线路很短时，这种方法 会存在“时针效应”，零序电压、电流均较小，相位判断 在单相永久接地故障的情况下，如果改变消弧线 圈的失谐度（或限压电阻的阻值），则只有故障线路中 的零序电流（故障点的残余电流）会随之改变。因此， 通过对各条出线在失谐度改变前后零序电流的变化进 困难。由于时针效应，当某条接地线路接地电流很小 时，相角误差较大，而且由于ＣＴ的磁滞以及放大电路 的角度偏差，使得比相法常常出现误差，且同样也不能 适应中性点经消弧线圈接地方式。 ２．３零序电流有功分量法 对谐振接地系统，当发生单相接地故障时，故障线 路经接地点与消弧线圈构成低阻抗回路，其零序电流 为所有非故障线路的电容电流及ＬＲ串联支路的电流 之向量和，即包含有流过Ｒ的有功电流。特别是在全 补偿的情况下流过故障线路中的只有有功电流。因此 只要以零序电压为参考矢量，将有功分量取出进行比 较，即可实现故障选线的目的＿３ Ｊ。其优点是能够适用 谐振接地方法，缺点是故障电流中有功分量非常小，极 易受零序电流互感器等不平衡电流等因素的影响；同 时必须取得零序电压信号。 ２．４五次谐波幅值和方向法 在经消弧线圈接地的系统中，由于基波零序电容 电流得到有效补偿，使得基于基波零序电气量比较的 选线方案失效，于是提出了基于高次谐波特征的选线 方法 。 单相接地故障时，由于故障点过渡电阻、线路设备 的非线性影响，故障电流中存在着谐波信号，其中以五 次谐波为主。由于消弧线圈对五次谐波的补偿作用仅 相当于工频时１／２５，可以忽略消弧线圈的作用。因此 可以认为故障线路的五次谐波比非故障线路的幅值都 大且方向相反，通过比幅、比相等方法可以确定故障线 路。缺点是五次谐波含量较小（一般情况下小于故障 电流１０％）且在有电弧现象时不够稳定，也会受谐波 源、不平衡电流中谐波分量等的影响。 ２．５零序导纳法 根据电网正常运行时的零序回路，利用消弧线圈 适当的失谐状况和位移电压的相应改变，可计算出每 条出线的对地导纳和导纳系数，将其作为相应出线的 参考值存储起来。故障时相当于电网附加了一个不对 行对比，变化最大的即为故障线路 Ｊ。可以消除ＣＴ 等带来测量误差的影响，可重复计算、重复判断。和消 弧线圈的自动调节配合使用，对瞬间熄火电弧和故障 选线十分有利。该方法可靠性较高，已在我国多个中 压电网投入使用。其缺点是对不接地和消弧线圈不能 自动调节的系统不能适用，当发生弧光接地等非稳定 性故障时，可能会产生计算错误发生误判断。 ２．７首半波原理 基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一 假设，此时故障相电容电荷通过故障相线路向故障点 放电，故障线路分布电容和分布电感具有衰减振荡特 性，该电流不经过消弧线圈，所以暂态电感电流的最大 值相应于接地故障发生在相电压经过零瞬间，而故障 发生在相电压接近于最大值的瞬间时，暂态电感电流 为零。此时的暂态电容电流比暂态电感电流大得多。 利用故障线路暂态零序电流和电压首半波的幅值和方 向均与正常情况不同的特点，即可实现选线。该方法 受电网参数、短路相角影响，极性正确时间短，故障发 生在相电压过零值附近时，首半波电流的暂态分量值 很小，以及过渡电阻的影响，易引起方向误判。而且受 当时技术条件限制，处理方法简单，使用很不成功。 ２．８小波变换法 在电力系统输电线路故障行波测距的成功应用， 国内学者开始将小波变换应用于小电流接地系统故障 选线研究。单相接地时，故障电压和电流的暂态过程 持续时间短并含有丰富的接地信息，而稳态时数值较 小。小波分析可对信号进行精确分析，特别是对暂态 突变信号和微弱信号的变化较敏感，能可靠地提取出 故障特征。根据小波变换的模极大值理论可知，出现 故障和噪声会导致信号奇异，而小波变换的模极大值 点对应着采样数据的奇异点，由于噪声的模极大值随 着尺度的增加而衰减，所以经过适当的尺度分解后，即 可忽略噪声影响得到较理想的暂态短路信号。小波变 （下转第６页） ６ ＜电气开关＞（２０１２．Ｎｏ．２） 动化，以及智能电网技术的标准，同时承担了特高压直 这时就应对母线零序电压和各出线零序电流进行基波 流输电以及电动汽车充电，包括电池储能等多项国家 的小波系数提取，然后类似地构造选线判据。 行业标准的编制工作。开展了智能电网关键技术的研 ２．９注入信号寻迹法（Ｓ注入法） 究，在提高电网安全稳定水平上使资源优化配置和高 效利用能力等方面着力推进了基于广流量的大范围网 的建设，大规模接人有关关键技术的接人。提高系统 利用和效率方面，着重开展了柔性的直流输电，变电站 智能化，输变电设备的全方位管理，多维的电网规划技 术研究，在提高用户能效与优质服务管理水平方面全 面的开展了配电网的资源控制，维网的工作以及能量 的管理，互动型电网建设，充电汽车充换电站的建设及 运营。 南方电网公司在国际上首次实现多滞留协调的控 制，通用了国际上最大正负规模２００ＭＷ的无功补偿 器，建成并通用了１０ＭＷ的电池储能充换电站，开展 了区域电网继承和输电建设，在广州市南方电网公司 准备推进做示范项目。同时，也推进了光、电、柴油多 能源的示范。 ５ 结论 本文对美国、欧洲和日韩的智能电网发展现状进 行了介绍，然后对国家电网公司和南方电网公司的智 能电网发展策略进行了阐述分析，建议我国智能电网 建设应考虑本国国情。 参考文献 ［１］ 则振亚．智能电网知识读本［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２０１０． ［２］杰林思．智能电网：促进节能与需求响应［Ｍ］．北京：中国电力出 版社．２０１１． ［３］ 张晓萱，马莉，刘长义，等．我国坚强智能电网促进低碳发展的作 用研究［Ｊ］．能源技术经济，２０１１（８）：１９－２３． ［４】 鲁莽，胡丹晖，昊伯华，等．关于坚强智能电网的认识与思考［Ｊ］． 华中电力，２０１０（６）：１—３＋７． 收稿日期：２０１２—０１—０２ 作者简介：巫飞新ｌ１９７２一）。男．广东河源人。本科学历，高级技师．毕业于四川大 学。现在深圳龙岗供电局从事工会管理工作。 （上接第２页） 换是把一个信号分解成不同尺度和位置的小波之和， 利用合适的小波和小波基对暂态零序电流的特征分量 进行小波变换后，易看出故障线路上暂态零序电流特 征分量的幅值包络线高于非故障线路的，且其特征分 量的相位也与非故障线路相反，这样就能构造出利用 暂态信号的选线判据 Ｊ。但电力系统的实际运行是 复杂多变的，可能出现暂态分量小于稳态分量的情况。 利用单相接地时原边被短接、暂时处于不工作状 态的故障相ＰＴ向接地线路注人一个特定的电流信号 （不同于故障时线路中已有的信号特征），由于注入的 信号会沿着接地线路经接地点注人大地，用信号寻迹 原理即可实现选线并可确定故障点 ¨。使用本方法 的优点是对不能取得零序电流的场合也适用，不但可 选线还可实现故障定位；不受电网参数影响；不需要增 加一次投资，对现有设备没有不良影响。但存在的困 难是，注人信号的强弱受 容量限制；接地电阻较大 时线路上分布电容会对注入的信号分流，给选线和定 点带来干扰；如果接地点存在电弧现象，注入的信号在 线路中将不连续且会破坏信号特征；无论是电缆线路、 架空线路在定点时线路中的信号都不易被接收。 ３ 总结 小电流接地系统单相接地故障时存在大量的故障 信息，但上述方法都仅仅使用了其中的一小部分，不利 于接地故障的正确选线。 对于小电流接地选线，今后的研究可在以下几方 面进行突破：（１）小电流接地系统单相接地故障的准 确建模，研究接地故障产生的形成、发展过程及其外部 影响因素；（２）各种选线方法的融合，通过多重判别的 方式提高选线的精度。 参考文献 ［１］徐丙垠，薛永端，李天友．小电流接地故障选线技术综述［Ｊ］．电力 设备，２００５，６（４）：１—７． ［２】潘贞存．比相式和比幅式小电流接地系统接地选线保护［Ｊ１．山东 电力技术，１９９７（３）：６０—６４． ［３］杨汉生，赵斌，姚晴林，等．基于零序功率的小电流选线方法［Ｊ】． 继电器，２００２，３０（１１）：３０—３２． ［４］陈志亮，范春菊．基于５次谐波突变量的小电流接地系统选线 ［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２００６，１８（５）：３７－４１，６９． ［５］ 胡佐，李欣然，石吉银．基于残流与首半波综合的接地选线方法研 究［Ｊ］．继电器，２００６，３４（７）：７０－７３． ［６］ 王耀南，霍百林，王辉．基于小波包的小电流接地系统故障选线的 新判据［Ｊ］．中国电机工程学报，２００４（６）：５４－５８． ［７］ 张慧芬，潘贞存，桑在中．基于注入法的小电流接地系统故障定位 新方法［Ｊ］．电力系统自动化，２００４，２８（３）：６４—６６． 收稿日期：２０１１—１２—２６ 作者简介：方柳（１９８５一）．男。硕士．助理工程师．从事电力系统继电保护研究； 刘贤（１９８３一）．男．硕士．助理工程师．从事电力系统调度与自动化研 究。
