申瑋，蔣鑫

（湖南長沙理工大學(xué)，湖南長沙，410114）

1 利用接地故障特征分量的選線方法

1.1 利用故障穩(wěn)態(tài)特征分量的方法

1.1.1 群體比幅比相算法

群體比幅比的變相算法目前已經(jīng)可以被廣泛應(yīng)用來分析故障檢測信息之間的相對頻率關(guān)系，避免了無法給出絕對頻率整數(shù)確定值的技術(shù)漏洞。且我們可以通過從候選圖像中直接進(jìn)行選擇幅值小或大圖像線路后來對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是可以將其作為候選圖像線路的一種途徑，在一定量的范圍內(nèi)也能夠有效地克服因 CT不平衡而導(dǎo)致可能給我們所帶來的各種問題。但當(dāng)一個供電系統(tǒng)中性點(diǎn)已被一個消弧三角形的線圈所利用，進(jìn)行點(diǎn)接地電流處理時，消弧三角線圈對于系統(tǒng)故障保護(hù)電源和接地線路中性端的點(diǎn)接地電流的反向補(bǔ)償驅(qū)動效應(yīng)很大令得基于群體比幅比的反相算法不再合適。

1.1.2 五次諧波分量法

當(dāng)小電流接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時。高次功率諧波補(bǔ)償電流的功率容性濾波分量和諧振濾波發(fā)生次數(shù)與系統(tǒng)功率補(bǔ)償損失系數(shù)成正比，消弧補(bǔ)償線圈在系統(tǒng)設(shè)計中的功率補(bǔ)償保護(hù)功能幾乎可以忽略不計。由于一次接地系統(tǒng)中5次高頻諧波所在線路中的零序內(nèi)容分布所在電容中性元素離子含量很大，且其零序內(nèi)容所在線路中性元素離子含量特性和所在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)線路中的基波所在線路中性元素離子所在的零序內(nèi)容之間的電流分布特性是不能完全相同，利用與用戶群體中的比幅就已經(jīng)能夠輕松實現(xiàn)無故障時的快速選線。

1.1.3 有功分量法

經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)普遍采用自動跟蹤補(bǔ)償方式，它們可以用來直接控制電路諧振的通過電壓。當(dāng)一個單相接地線路發(fā)生漏電故障時，故障供電線路的一個零序復(fù)位電流向量可以被表示為所有非線性故障供電線路的復(fù)位電容和零序電流以及故障線圈內(nèi)各支路的零序電流之間的一個向量電流總和，即其中通常包含一個無線有功源流過頻率的無線有功源源電流，故障供電線路中一個流過無線有功源的電流向量要大得遠(yuǎn)大于其他非線性故障供電線路。

1.1.4 零序?qū)Ъ{法

在一個不同配電線路系統(tǒng)正常運(yùn)行工作的情況下，零序直流網(wǎng)絡(luò)線路中的一個零序輸入電流和它的零序輸出電壓兩個向量之間的數(shù)值差別，可以使我們同時可以直觀地分別得到不同配電線路的多個零序直流電壓向量導(dǎo)納，并將這些零值數(shù)據(jù)組合作為一個新的參考值對數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析儲存。而對于非故障線路 k來說，通過比較故障前后的各饋線零序?qū)Ъ{的變化，就能夠輕松地選出故障線路。

1.1.5 殘流增量法

在電路發(fā)生故障，配電電源線路的單相消弧永久性限壓接地電阻故障時，通過改變減小單相消弧接地線圈的最大損壞和產(chǎn)生失諧值的程度(或者說也可以通過改變單相限壓接地電阻的最大損壞失諧值)，故障配電線路中產(chǎn)生零序輸出電流(也可能就是發(fā)生故障線路終止中斷點(diǎn)的一分或部分零序殘流)就會隨之而增大。

1.1.6 負(fù)序電流法

當(dāng)一個配電傳輸系統(tǒng)在多個短信號通道中同時發(fā)生基波單相接地輸出故障時，負(fù)序序列電流的能量分布及其物理化學(xué)特性非常類似于基波零序序列電流，故障保護(hù)線路的基波負(fù)序序列電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所有非基波故障保護(hù)線路的基波負(fù)序序列電流，并且由于兩者之間的基波負(fù)序序列電流散布分量正好相反，因此我們通過分析對比各個基波輸入故障線路，分析負(fù)序序列電流的分布大小值以及其流動方向，就非常能夠輕松完成單相接地故障保護(hù)。

1.2 利用故障相暫態(tài)特征分量的方法

當(dāng)單相接地器發(fā)生故障時，故障相電壓可能會有較大的下降，非故障相電壓也可能有較大的上升，所以由于故障相電容在系統(tǒng)中存在有一個放電的過程，系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)階段逐漸過渡至另一個穩(wěn)態(tài)階段，因此故障相電流的第一半波也存在非常明顯的短期暫態(tài)過程，其信號和動力學(xué)特征十分豐富，用它的方法來將其作為一個選線的標(biāo)準(zhǔn)，不受任何消弧式連接線圈的影響。

1.2.1 暫態(tài)分量的比幅比相法(首半波法)

暫態(tài)供電信號的輸出頻率因國際電網(wǎng)而異。最大頻率暫態(tài)電流的頻率與一個穩(wěn)態(tài)工作時電容最大頻率和電流之比，在理論上來說是相近似的它等價于一個時間內(nèi)暫態(tài)最高頻率與一個電容正常工作時最高頻率和電流之比。從而我們不僅能通過觀測得到，暫態(tài)驅(qū)動電流的大小還需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一個穩(wěn)態(tài)驅(qū)動電流的平均值，大約是安培高出幾十倍。然而，諧振接地系統(tǒng)的電容和阻抗性都會隨著線圈的頻率波變化而明顯地波動和減小。所以，采用這種暫態(tài)振動分量的照相方式，我們不能忽視對振動消弧后的線圈系統(tǒng)進(jìn)行振動補(bǔ)償?shù)闹匾饔?，此時的中性諧振接地系統(tǒng)的比幅值之間也可以做到完全相同。

1.2.2 基于小波分析的選線方法

暫態(tài)故障時間分析過程中已經(jīng)充分包含了豐富的各種故障狀態(tài)信息，小波分析對于各種暫態(tài)的信號突變和微弱故障信號的波動變化比較敏感，并且非常能可靠地準(zhǔn)確提取各種故障的基本特性。根據(jù)小波變換的噪聲理論我們可以知道，故障和其他噪聲因素都會直接影響致使一個信號規(guī)模發(fā)生奇異，其中對規(guī)模極大的函數(shù)值的零點(diǎn)奇異相當(dāng)于信號對應(yīng)的的數(shù)據(jù)奇異。因為暫態(tài)噪聲的濾波模極和最大值很有可能還是會隨著濾波尺寸的不斷增長而逐漸得到降低，因此如果能夠采取合適的濾波尺寸方法來進(jìn)行分解，就已經(jīng)非常能夠完全可以忽略對濾波噪聲的直接影響，得到一個用濾波暫態(tài)噪聲作為濾波信號的噪聲選線測量標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 不利用接地故障特征分量的選線方法

S信號的數(shù)量注入限制方式在于該法并沒有限制使用固定故障信號數(shù)量。當(dāng)電流互感器外邊發(fā)生注入短路電流故障時，接地的高電壓電流互感器一直處于被注入短路的電流狀態(tài)，若此時從地相電壓電流互感器的接地a相電壓原邊向外邊再注入一個短路電流正則信號，則由副邊被導(dǎo)線感應(yīng)的較大電流使它只能沿著一個接地點(diǎn)的線路與兩個接地點(diǎn)之間的一個相接導(dǎo)線方向向下流動并經(jīng)過一個接地點(diǎn)后導(dǎo)線才能夠進(jìn)入到接地。因此用諧波尋跡的工作原理，其主要技術(shù)優(yōu)勢特點(diǎn)有:(1)一般操作系統(tǒng)人員一般無需再自行添置任何一次其他機(jī)械設(shè)備，不會對正常設(shè)備運(yùn)行的其他機(jī)械設(shè)備運(yùn)行造成任何不良影響；(2)信號注入式式的信號輸出是否泛指它們具有與操作系統(tǒng)中任何一種固有接地信號相同的物理特征，對它們的接地檢測操作方式一般不受操作系統(tǒng)正常設(shè)備運(yùn)行工作狀態(tài)等不良情況的直接影響；(3)信號輸出的電流注入式式信號中的電流常數(shù)只能在系統(tǒng)接地檢測線路的規(guī)定接地期和相中期內(nèi)進(jìn)行一次流通，不會直接造成影響操作系統(tǒng)其他機(jī)械部件。但是該設(shè)計方法必須達(dá)到要求在注入線路所有的信號分段和各個線路分支之間都必須裝設(shè)一個注入信號上的電流電壓檢測器，導(dǎo)致線路投資控制力度的不斷增大，且在實際的線路系統(tǒng)設(shè)計操作中，注入線路信號的電流數(shù)量和振動強(qiáng)度也在很大一定程度上已經(jīng)因為受到了信號電壓電流傳感器的注入容量很大限制。當(dāng)接地線路信號發(fā)生接地故障判斷是否為采用高阻線路接地時，線路上的分布式接地電容將可能會直接引起對被輸出線路注入接地信號的短路過濾，從而也將可能會給您所選擇的接地線路信號帶來一定的線路電磁干擾；如果在多個接地點(diǎn)同時出現(xiàn)了線路間歇性的線路電弧抖動現(xiàn)象，還將直接影響導(dǎo)致被輸出注入的線路信號在連接線路過程中將同時發(fā)生不連續(xù)，從而直接損害被輸出注入的線路信號的電特性，影響信號檢測值的準(zhǔn)確率。

2 故障點(diǎn)定位方法

2.1 故障分析法

故障參數(shù)分析方法主要原理是在采用傳統(tǒng)的單相阻抗自動測距法或簡稱電抗自動測距法等方法的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上，建立一種用于配置電網(wǎng)的分布式線路參數(shù)測距模型，利用連接線路一側(cè)的一個單相接地線路故障點(diǎn)在事件不斷發(fā)生后，對線路故障一側(cè)所連接獲得的單相穩(wěn)態(tài)線路信息數(shù)據(jù)進(jìn)行自動測距。通過分析了解各個序序接故障后的電線邊界距離條件及各個序序接輸電地點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)之間的固有波動關(guān)系，可以由方法利用如下式中的方法來列出故障x(各序序接故障所在地點(diǎn)的邊界距離所在輸電線路的首端)和各個序序接輸電線路的過渡交流電阻，各個序序接故障所在地點(diǎn)的邊界距離過渡電流、電壓之間的波動關(guān)系所組成的方程，解得其中x即為各個序序接地點(diǎn)的電線所在各個故障輸電線路上的故障位置。這種直接測距選線方法指的是一種直接選線，而不是你需要對其他線作任何間接選擇。

2.2 行波測距法

目前我們大致可以把它大致上可劃分成以為3種基本類型:

(1)按照每個故障的起點(diǎn)母線發(fā)生時所反射出現(xiàn)的行波至達(dá)到母線后行波反射至每個故障的起點(diǎn)，再由每個故障點(diǎn)向前與母線發(fā)出反射的行波時間相同來對線進(jìn)行行波測距。即首先采用新型單端總線檢測法。假設(shè)上次檢測終止到的故障行波波檢測速度跟蹤系數(shù)約為d=v，故障初始行波和上次檢測終止到的上次故障終止點(diǎn)終端反射的行波在上次檢測故障終止點(diǎn)的時間分別大約是等于t1，t2，則上次檢測終止到的上次故障終止點(diǎn)檢測距離約為d=(t2-t1)v/2，即上次檢測終止到的上次故障終止點(diǎn)檢測距離和上次測量故障終止端的檢測距離均大約為上次檢測終止到的故障行波波檢測速度系數(shù)往返率和檢測終止路程的一半。

(2)依靠在故障點(diǎn)上面出現(xiàn)的一個行波至兩側(cè)母線之間的時差來進(jìn)行測距，即采用雙端測量方法。在發(fā)生了單相接地故障后，其中一個電壓或者是電流的行波沿著線路向兩端各自傳輸，通過兩端在母線上各自安裝的測量儀器記錄了行波在到達(dá)兩端母線端的最終時刻。線路的總長度為l，故障初始運(yùn)行的波波頭至兩側(cè)母線之間到達(dá)的時間分別是t1和t2，則該故障點(diǎn)與n端母線的距離D=(T2-T1)V/2+L/2。

(3)當(dāng)測量線路上電機(jī)發(fā)生一次性的單相接地脈沖故障時，在整個測量線路終端機(jī)的母線上就會有一個人為地產(chǎn)生增加了輸出電壓的接地脈沖。通過分析檢查反射脈沖在一個故障中斷點(diǎn)上的一個母線反射脈沖波從始至終到達(dá)點(diǎn)和測量脈沖終端點(diǎn)在母線上的持續(xù)時間，可以幫助確定兩個脈沖故障中斷點(diǎn)之間的直線距離。

2.3 智能化測距

相關(guān)學(xué)者以10kv典型配電網(wǎng)為主要研究實驗對象，建立了一種在配電故障發(fā)生狀態(tài)下的模擬數(shù)學(xué)配電退火處理模型，引入了模擬退火參數(shù)算法，適用于配電單相接地器的故障狀態(tài)測距。該檢測方法使用無需任何直接選線，經(jīng)過數(shù)學(xué)算法進(jìn)行計算，直接精確決定了汽車故障可能發(fā)生時和地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。其中的基礎(chǔ)電路設(shè)計原理思想主要目的是通過模擬建立一個線路配線上網(wǎng)線路數(shù)學(xué)仿真模型，即通過對一個故障時刻所帶線路分支的一個電子線路配線上網(wǎng)線路進(jìn)行多次仿真，根據(jù)這個數(shù)學(xué)模型的線路計算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次仿真，不斷地計算改變各個發(fā)生故障的線路分支，故障發(fā)生點(diǎn)、各分支位置的接地參數(shù)和線路接地交流電阻，進(jìn)行多次的計算組合，找出一個與特定故障發(fā)生時刻所需要檢測得接地電壓和線路輸出的接地電流最為基本接近的線路計算機(jī)數(shù)值，反之就成為可以直接確定其與相應(yīng)的一個故障時刻電子線路的電源編號、相別、分支和接地距離，其本質(zhì)上就是一種線路阻抗計算方式。但同樣也普遍存在著由于計算機(jī)容量巨大，不易準(zhǔn)確實現(xiàn)數(shù)值收斂的特殊情況。

2.4 S注入法

目前，投入實際生產(chǎn)使用的這種故障保護(hù)測距選線保護(hù)裝置主要是基于山東工業(yè)大學(xué)自主開發(fā)的一種已經(jīng)研制成功的新型TY-04型小高壓電流單相接地故障控制保護(hù)系統(tǒng)，它通過采用了基于S模式注入控制法的一種TY-04型小高壓電流單相接地控制方式即可進(jìn)行電流單相接地的故障選線、測距和自動定位故障保護(hù)，在其故障選線保護(hù)方式及工作原理的詳細(xì)介紹中，已經(jīng)不具有詳細(xì)的技術(shù)描述。"S注入法"電路測距的工作原理，即是在結(jié)合傳統(tǒng)電路選線注入法電路測距工作原理的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)上，通過對電路輸出故障信號的輸入電壓和輸出電流分別進(jìn)行精確檢測，計算一個電路變電站至一個接地的電路故障信號點(diǎn)之間的短路電抗，從而可以達(dá)到對電路故障信號進(jìn)行精確測距，其實質(zhì)上就是一種電路阻抗計算方法。該測量方法主要采用線式選線，測距測量關(guān)系緊密，原理簡單。