1、52|电气时代2023 年第 7 期供配用电TECHNOLOGY&APPLICATION技术及应用配电网配电网小电流单相接地故障选线方法研究文/刘寅亮中油电能战略发展部在配电网小电流单相接地故障选线管理过程中，技术人员需要参照单相接地故障理论完成精细化分析，并且结合相关分析法、选线法以及小波故障选线法，完成科学有效的管理控制，结合各类波形函数以及相关矩阵分析法，提高选线管理品质。对配电网小电流单相接地故障选线的方法进行分析探讨。现阶段，在配电网小电流单相接地故障选线管理过程中，技术人员参照对应的工作管理流程、管理事项，对其中的各项选线规则、选线体系进行高效分析、判断，结合行之有效的故障处理措施
2、，实现对接地故障选线问题的高效控制。单相接地故障理论分析电力系统在运作过程中经常出现单相接地的故障隐患。在对相关故障进行管理控制的过程中，结合对称系统上的正序、负序、零序的基本特征完成高效率的管理控制，在此期间技术人员对中性点不接地、小电阻接地问题进行合理判断，对整个电力网络系统的输配电线路变压器设备进行一体化管理控制。通常情况下，由于整个线路体系的空间布局较为宽广，如线路的敷设距离长达几百甚至上千公里，极易受到自然灾害以及外部各种因素的影响，并且线路体系也是整个电力网络中相对薄弱的一环，极易发生单相接地故障。电力系统的线路具备三相布局的特性，发生的故障大致可分为短路和断路两类。短路主要是出现
3、接地或线路相间问题，其中包含三相短路、两相短路以及单相短路接地等情况。除此之外，在部分体系中也涉及三相短路的综合性问题，既包含对称，也涉及不对称的系统故障。通过试验调研可以发现，单相短路接地发生的概率相对较大，在10次事故中有7次是由单相短路接地导致的。同时，短路电流存在显著的差异特征，虽然三相短路发生的概率为5%10%，但所带来的危害性较为严重，影响整个体系的综合运行效率。当前，大部分配电网中性点接地方式的管理控制结合体系化的管理措施，将消弧线圈接地等相关故障定义为小电流接地，对此，对供电可靠性、继电保护和通信干扰问题进行综合考虑。随着我国智能电网的不断发展，中性点接地的管理效率得到了有效提
4、升，大电流接地的管理方式得到进一步优化。但从宏观层面上讲，我国大部分配电网接地故障仍然以小电流接地为主，在小电流接地管理过程中可实现电弧自行熄灭，不需要实施跳闸操作，达到持续供电的管控功效。另外，电力系统在运行过程中三相电压的大小需要维持在相对平衡的水平，其相角相差120。一般情况下，当三相电压存在不对称性时，需要利用对称分量法完成单相故障计算分析，同时对其中的正序分量、负序分量和零序分量进行有效计算，完成对各序分量的有效管控。在单相接地故障中对每相的阻抗及副阻抗参数进行有效分析、判断，保证时刻 2023 年第 7 期电气时代|53供配用电TECHNOLOGY&APPLICATION技术及应用
5、处于相等的数值范围，要保证故障点的位置具备相应的对称性。相关分析法选线1.故障选线判据在对故障线路进行选线管理的过程中，结合现有的电压等级和线路中存在的接地方式，如完成综合选线控制。一般情况下，在城市电网系统中组建了电阻接地及中性点直接接地的管理体系，但发生单相接地时系统出现跳闸的情况。在接地管控过程中，参照补充电网及非补充电网的实际特征，结合故障线路电流的实际状况，对其中的极大值、极小值进行有效评估，作为故障选线的依据。在选线管理过程中对谐振接地系统选线问题进行精细化控制，但还存在较大的工作难度，因为消弧线圈存在直接接地的情况，会出现熄弧、燃弧和重燃的现象。在接地管控过程中，一旦出现故障隐患
6、，导致同一回路上的故障隐患相互叠加，很难消除，使故障分量变小，出现选线难题。因此在选线管理过程中，参照单相接地故障类型，结合故障设置状态，判断故障线路与健全线路之间存在的信息突变问题，结合暂态行波和高效率的物理线路分析，完成科学有效的线路选线处理。要严格参照相应的时间宽度，结合对应的周期性管控措施，完成综合分析控制。在此期间，技术人员对相关信号做出专项分析，建立零序电流33的矩阵模型，完成综合系数的计算控制，结合归一化处理，及时评估故障线路中的各项工况参数。总之，在选线过程中，严格参照以下的规程：首先实时高效监测中性点的电压值，评估中性点的电压值与正常数值之间是否存在15%左右的差距，结合对应
7、的时间宽度、周期，计算两条线路之间存在的互相关系；其次进行归一化处理，计算出相关线路的综合关系系数；最后进行比较分析，评估相关系数的大小，系数最小的存在故障隐患，完成显示控制，达成最终的选线管控目的。选线流程图如图1所示。2.验证分析在选线管理过程中，参照实际线路布局，结合线路三相距离的实际状况，完成对单相接地故障的有效判断。一般情况下，如果只跳开了单一的固定相，其他两相可以正常高效运作，仍然可以完成供电管控。单相跳开的故障较为常见，在此过程中参照继电保护动作的实际状况及相关短路电流的大小，选取重合闸的时机。架空线路、输电线路重合闸有多种情况，如当树枝触碰到线路时便会引发电弧放电效应，这时对重
8、合器进行简单合闸处理便能恢复电力系统的供电。因此，参照中性点不接地、经消弧线圈接地等各项初相角参数，计算综合系数，完成选线判断。同时结合经阻抗接地的管理方式，对其中的线路综合布局结构进行高效分析，实现高质量的选线控制。小波故障选线法小波故障选线法起步较早，主要是利用周期性信号（如正弦信号及余弦信号），通过线性分析完成评估判断。在此过程中，结合小波函数完成对原始信号的有效表述，在管理期间对各信号的时间变化特征进行高效控制。小波故障选线法主要是利用数学方式对相关波形信号进行高效判断，小波变换之后所产生的信号在时间区域内均具备良好的具化特征。小波故障选线法在电力系统中的使用较为常见，对小波函数与小波
9、变换进行有效分析，同时建立多分辨率的分图1选线流程图54|电气时代2023 年第 7 期供配用电TECHNOLOGY&APPLICATION技术及应用析体系，对其中的尺度函数及多分辨率模型进行高效判断，之后再结合小波变换的分解与重构算法完成故障控制。1.小波函数与小波变化小波信号具有衰减速度快、持续时间短的基本特征，可结合正弦函数对其进行完整高效的评价。利用小波的特有属性提取关键信号，在指定时间、指定的频率变化维度完成有效的规律分析和判断。建立多个零序小波函数，实现对其中的定义域、值域范围的有效控制。在管理过程中，对零序小波变换进行有效描述分析，可结合放大镜理论，完成精细化的条件控制，参照尺度
10、参数完成函数控制。此外，结合离散小波变换，在不同的时间轴线上及不同的尺度平移空间范围内，结合精细化、高效化的计算分析，通过高效率的判断评价达到综合管控的目的。2.多分辨率分析多分辨率分析主要是结合尺度函数及多分辨率模型，再结合小波函数构建对应的尺度函数，进行位移评判、评价，通过分析其中的分量完成计算，参照不同频率分量完成高效率的信息处理。参照对应的数据信息，完成小波变换及分解重构计算分析，求得相应的小波变换系数，之后再完成三级分解算法的整合，得到相应的小波变换结果，对故障选线进行有效控制。一般情况下，参照时域频率的基本特征完成局部精细化控制，实现高效率的信息判断，结合特定频率变化，参照不同分量
11、，完成对相关小波变化信号的集中高效处理。在处理相关数据信息的过程中，结合能量守恒定律，参照每一个系数的大小，结合小波函数及尺度函数完成信息展示控制。对窗口信号变化所产生的不同运作规律进行有效梳理、整理，评估信号变化的剧烈程度，通过展开电流量化处理，得到各条馈线的基本数据信息，然后根据展开系数完成信号的分布管控，最后根据电力工程信号的特征完成波形分析，从而实现高效化的控制。因此，在小电流接地系统单相接地故障电流分布管理控制过程中，结合小波变换，对电力系统的工程信号局部特征进行有效分析，结合放大处理，对信号微小差异进行有效识别、判断，通过对比各馈线的小波能量实现故障选线处理。结合相应的周期性波形特
12、征，参照对应的零序电流大小，结合各个平台的能量数值，完成小波分解及重构，刻画出故障线路的具体位置，展现出具体的差异特征，通过对比健全线路以及故障线路的实际数值差异，完成科学高效的选线处理。结束语目前，小电流接地方式在配电网系统中得到广泛应用，小电流接地故障系统也存在各种各样的工况。如果母线有若干条支线，则在线路管理过程中对分布电容、零序电流进行高效管控，同时结合一系列的降压操作，对电流与零序电压之间的相位关系进行有效分析判断，做到精细化管控。总之，结合故障电流大小及零序电抗与负序阻抗的比值，通过精细化的管理分类，可实现对单相接地故障的高效控制。EA（收稿日期：2023-01-06）参考文献 1 曲振明，王宾，张慧芬中性点小电阻接地配网多分支电缆线路单相接地故障测距J电气应用，2021，40(5)：28-33，38
