学习笔记-中压配电网单相接地故障-选线及定位技术

中压配电网单相接地故障

——选线及定位技术

杨以涵 齐郑 编著 （中国电力出版社 2014.07）

第一章 中压配电网中性点接地方式

在这一章中主要介绍了配电网的中性点接地的方式，以及各种接地方式对电网的影响。 中性点接地方式

中性点接地方式主要有以下几种：

中性点直接接地方式，即将中性点直接接入大地 中性点不接地方式，即中性点对地绝缘

中性点经消弧线圈接地方式，即在中性点和大地之间接入一个电感线圈。

中性点经电阻接地方式，即在中性点和大地之间接入一个电阻。分为中性点经高阻抗接地，中性点经小电阻接地和中性点经中阻抗接地三种方式。

中性点经消弧线圈接地方式，与不接地方式相比，需要更多的投资，但是能够保障系统的安全性，提高供电可靠性。抑制单相接地故障的短路电流，利于电弧的熄灭，避免系统的过电压。但是面临新的问题，1、单相接地故障选线困难，抑制了故障线路的零序电流；2、造成中性点的位移电压过高，随着经济的发展，在馈电的线路中电缆所占的比重越来越大，中性点经消弧线圈接地方式的弊端逐渐暴露，1）只能补偿电容的基频无功分量，谐波分量无法补偿；2）配电网的电容电流大，导致消弧线圈的价格高；3）以电缆为主的配电网单相故障多为永久性故障（外力破坏的故障），消弧线圈的优势不明显；4）当接地点为电缆内部的时候，接地电弧为封闭性电弧，消弧线圈就不具备优势了。

中性点经电阻接地，为了限制配电网的过电压的幅值，解决消弧线圈容量无法满足电容电流的需求的问题，可以采用中性点经电阻接地方式。优点是当电容电流在一定范围波动的时，能有效地限制间歇性电弧接地过电压和铁磁谐振过电压，同时不必像消弧线圈那样严格匹配电容电流。适用的情况是采用绝缘水平低的设备，对电压要求比较严的配电网或存在大量电缆的配电网。根据我国具体情况，主要采用经小电阻接地方式。 中性点接地方式的影响

中性点接地方式的影响的内容主要有：

安全隐患，由接地故障引起的电弧会对环境造成危害，引发火灾。单相接地故障会对接地点附近产生较大的跨步电压和接触电压，对人畜造成危害。经消弧线圈接地方式的电网由于接地电流小，很多故障可以瞬间消除，减少触电的概率，对于永久性的单相接地故障，因接地电流小，接处电压和跨步电压都比较小，一般没有危险。

通信隐患，当电力线路与电缆通讯线路平行走向时，会由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰，轻则影响通话的质量，重则危害通讯设备和人身安全。

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电力设备绝缘隐患，不同的接地方式对系统中的设备的绝缘水平有不同的要求。中性点直接接地的系统，对设备的绝缘水平要求低，可以减少绝缘的投资，提高建设和运行的经济性，但是不能提高系统的可靠性，当发生单相接地故障时，必须要切断故障。中性点不接地系统，对设备的绝缘水平要求高，单相接地故障电流小，主要是线路的对地电容电流，发生故障时，系统的线电压依旧对称，不影响对负荷的供电，可带故障运行两个小时，提高的供电的可靠性。但是非故障相的对地电压升高为线电压。

电网的隐患，当接地电弧不稳定的时候，会产生间歇性电弧，电弧在不断的熄灭与重燃的过程中，会在非故障的两相中，产生间歇性电弧接地过电压（俗称电弧过电压）。过电压幅值高、持续时间长、遍及全网，冲击全网绝缘薄弱的环节。诱发TV铁磁谐振过电压，TV铁磁谐振的机理是电磁式电压互感器的励磁感抗在一定的激发条件之下有可能出现的饱和情况。使得感抗值降低并与线路的对地电容容抗值匹配产生谐振过电压。单相接地故障就是诱发TV铁磁谐振的激发因素之一，TV铁磁谐振很可能会导致TV爆炸，氧化锌避雷器击穿、电缆头爆炸等绝缘故障。 我国中压配电网中性点接地方式

我国中压配电网中性点接地方式随着发展而逐渐变化，我国从新中国成立至20世纪80年代中期，中压配电网中性点逐步改造为采用不接地或者经手动消弧线圈接地方式两种。进入20世纪80年代末，随着自动调谐线圈的出现，于是很多配电网逐步更换为中性点经自动调谐消弧线圈接地方式，进入90年代后，特别是城市配电网中显现了小电流接地系统存在的很多问题，随着电缆的出线增多，配电网中单相接地电容电流将急剧增加，中性点经小电阻接地方式逐渐得到广泛应用。

我国现在3-60kV中压配电网的现状是：绝大多数系统采用中性点经小电流接地方式，其中60kV和35kV电网主要采用中性点经消弧线圈接地方式；3-10kV电网部分采用中性点不接地方式，部分采用中性点经消弧线圈接地方式，少数地区如北、上、广等城市的部分电网采用中性点经小电阻接地方式。 国外中压配电网中性点接地方式国外

在世界电力系统发展初期，电力设备的中性点都采用中性点直接接地的方式，随着电力系统的扩大，单相接地故障的增多，为了提高电网的可靠性，逐渐改为中性点不接地方式。后来由于工业化进程加快，电力传输容量不断增大，距离不断延长，电压的等级逐渐升高，在这种情况下，发生单相接地故障时，接地电容电流在故障点处形成的电弧不能自行熄灭，同时间歇性电弧产生的过电压使得接地事故不断扩大，显著降低电力系统的运行可靠性。为了解决系统出现的这些问题当时比较发达的两个工业国家分别采用不同的解决途径，德国为了避免对通讯线路的干扰和保障线路的持续供电，采用中性点经消弧线圈接地方式，自动消除瞬间的单相接地故障。在美国，中性点经消弧线圈接地方式存在引起过电压的风险且单相

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接地保护被认为是难以实现，最终采用了中性点直接接地和中性点经小电阻接地方式，并配合快速继电保护装置和开关装置，瞬间跳开故障线路。

以下是几个国家的中压配电网中性点接地方式情况的现状：

1）德国、俄罗斯多采用经消弧线圈接地方式，但是在城市电网中开始逐步推广经小电阻接地方式。

2）美国大多依然采用将中性点直接接地或经小电阻接地方式。

3）英国60kV电网中性点采用经小电阻接地方式，而对于33kV及以下由架空线组成的配电网，中性点逐步由直接接地方式改为经消弧线圈接地；由电缆组成的配电网，仍采用经小电阻接地方式。

4）日本东京电力公司60kV配电网采用中性点电阻接地或经消弧线圈接地；6.3kV电网采用不接地方式。 小结

我国配电网中性点接地方式主要采用中性点经小电流接地方式，关于我国配电网中性点接地方式的发展方向，目前存在两种观点：其一是继续采用中性点经消弧线圈接地方式为主的小电流接地方式；其二是推广采用中性点经小电阻接地方式。到目前为止，如何确定配电网中中性点接地方式尚没有统一标准，普遍的共识是中性点接地方式的选择必须充分考虑地区特点、电网结构、供电可靠性、继电保护技术要求、电气设备的绝缘水平、过电压水平、人身安全、对通讯的影响以及运行经验、历史因素等，通过技术经济比较加以确定。

第二章 小电流接地系统单相接地故障特征

线路单相接地故障是指线路中某点由于内部或者外部原因，如绝缘损坏、树木塔接等，与大地相接形成接地，是电网最常见的故障。单相接地故障会对电网运行的安全性、可靠性和经济性造成很大的影响。单相接地故障可能会产生过电压、烧坏设备，甚至引起人身伤亡。因此发生单相接地故障之后，需要快速准确确定故障位置，并排除故障。小电流接地系统在发生单相接地故障之后的故障特征主要表现在以下几个方面：

1、发生接地故障之后，系统三个线电压UAB、UBC、UCA幅值和相位差仍维持不变，即对称性不变，由于配电变压器通常为Y/Y0接线或者Δ/Y0接线，因此在0.4kV低压配电网上的用电设备仍然能够正常运行。

2、发生单相接地故障后，由于零序回路阻抗值很大，因此单相接地电流很小，往往小于负荷电流，更远小于相间（包含三相）短路故障，因此继电保护装置不会动作切除故障。

3、系统的三个相电压UA、UB、UC出现不对称运行状态，如果发生单相金属性接地故障，则故障相的电压降为零，非故障相的电压上升为线电压。此时电压互感器开口三角处测量出100V电压。如果发生单相非金属性接地（接地电阻大于零），则故障相的电压降低但不为零，非故障相的电压降低或者升高，但是达不到线电压。电压互感器开口三角处的电

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压在0-100V之间。如果非故障相长时间运行，将有可能导致第二点绝缘击穿，从而导致故障扩大。因此，我国规定，系统可以带单相接地故障运行1-2h。

4、各条线路都会出现零序电流，如果某条线路越长、线路电缆越多，则该线路的零序电流越大，故障相的零序电流不应是最大。因此零序电流保护定值很难确定。

在本章，主要是针对小电流接地系统的单相接地故障特征进行分析，当发生单相接地故障后，通常情况下会经过一个暂态过渡过程，然后带故障进入故障运行的稳态过程，在本章中对稳态过程和暂态过程进行分析讨论。 中性点不接地系统的单相接地故障特征

在分析单相接地故障的特征时，可以采用两种分析方法，戴维宁定理和对称分量法。在分析电压特征时利用戴维宁定理更简单，而在分析电流特征时，利用对称分量法会更加直观。

C01-+E-U0+E-+EC02ABCC03R 图2-1 中性点不接地电网简化电路图

稳态过程中，相电压、线电压和零序电压的特征

++EA•IEAN•-1XjCUREC•o•N-

图2-2 戴维宁等效电路

EB

图2-3 中性点电压偏移轨迹分析图

Id：接地电流，A EA：电源电动势，V

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R：接地电阻，

C：线路对地全部电容，CUA：故障相电压，V

从图2-3，可以得出以下结论：

（3C01C02C03），F

IdEAjCU0EA(1jRC) (1jRC)

UAEAjRC(1jRC)

当发生单相金属性接地时，该相对地电压将降为零，中性点电压升高为相电压，其余两相对地电压升高为线电压。

当A相发生经电阻接地故障时，A相电压一定会降低，C相电压一定会升高。B相电压可能会升高也可能会降低，受制于接地电阻和对地等效电容的大小。

在忽略线路电阻和感抗的前提下，中性点的电压等于零序电压。 各线路稳态零序电流的特征

I01I01I02OI02U0I03U0+-I03 图2-4 零序网络图

通过对零序网络的分析，可以得到以下结论：

图2-5 零序相量图

故障线路的零序电流通过母线流入正常线路，即所有正常线路的零序电流同相，与故障线路反相。

设母线指向线路的方向为电流正方向，则故障线路零序电流滞后零序电压90°，正常线路零序电流超前电压90°。

故障线路的零序电流幅值等于正常线路的零序电流之和，如果线路数量不少于3条，故障线路的零序电流幅值最大。

接地电阻不影响零序电流和零序电压的相位关系。 各线路暂态零序电流的特征

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接地点暂态电流是两个电流之和：其一是由于故障相电压突然降低而引起的放电电容电流，他通过母线及其它故障线路流向故障点；其二是由非故障相相电压突然升高，而引起的充电电容电流，他通过母线或变压器形成回路。不懂的地方：充放电回路

每条线路的模型都可以用一个RLC串联电路表示，他有着自己的自然频率，在暂态过程中会产生高频振荡电流，但是各个线路之间并不是独立，每条线路的暂态零序电流中都包含着多个频率分量，其主要频率取决于本线路特征参数。在故障线路中包含了其他线路所有暂态零序电流之和，而方向与其它正常线路相反。

备注：这里所说的“零序暂态分量”，其概念并不严格，大小为三相电流之和的三分之

（iaibic）3。 一，即

为了使分析过程更为简单，可以用一个二阶微分电路来表征，这种分析方法将会把高频分量给忽略掉，但是可以定性分析暂态零序电流的特点。

R0L0u0icＣ０ 图2-6 单相接地故障暂态等值回路

当R02L0C0时，系统处于欠阻尼的状态，即电场能和磁场能之间转换频繁，很少一部分的能量通过电阻产生热能。因此，各条馈线零序电流的暂态过程将具有周期性的震荡及衰减特性，暂态电容电流的衰减速度与故障电阻成正比关系。

当R02L0C0时，系统将过渡到过阻尼的状态，此时暂态电容电流将不存在震荡过程，而是呈现非周期的衰减特性。 线路上各区段零序电流特征

I1OfU0I221 图2-7 故障线路零序电流

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暂态零序电流的特征是：在暂态过渡过程中，故障路径上的暂态零序电流与正常支路（包含故障点之后的线路）的暂态零序电流反向。 正序和负序电流特征

对于单相接地故障而言，故障电流中的正序电流和负序电流都等于零序电流，由于接地电流很小，故负荷电流就不能忽略。各条线路出口的正序和负序电流应按照以下的公式来计算：

IILIF IILIF

I和I分别表示线路在出口处的正序和负序电流，IL和IL分别表示线路负荷电流

的正序和负序电流，IF和IF分别表示线路故障电流的正序和负序电流。只有在故障线路中存在故障正序和负序电流，由于IF进行选线。

通过对故障点和线路出口处的正序、负序和零序电流的特征分析，零序电流在各条线路的出口处都能检测到，且不受负荷电流的影响。正序和负序电流受负荷电流的影响。因此，现有的选线方法中，绝大多数都是利用零序电流进行分析的。 中性点经消弧线圈接地系统的单相接地故障特征

中性点经消弧线圈接地系统也是属于小电流接地方试，但是现场消弧线圈都运行在过补偿和全补偿的状态下，因此在以下讨论中，分析过补偿和全补偿时的故障特征。

在以下的分析中，和中性点不接地系统，对比着分析，着重分析两者的不同之处。 由于不接地系统和经消弧线圈接地系统都是小电流接地系统，他们具有相似性，不接地系统，单相接地故障电流是电容电流。而经消弧线圈接地系统，单相接地故障电流是电感电流。

对于电压的影响是BC相电压的差异，而对于稳态零序电流则是相位的影响，故障线路和正常线路的零序电流都是超前零序电压90°。由于在实际情况中消弧线圈和线路上都有电阻的存在，因电阻产生有功功率的损耗，造成故障线路的零序电流超前零序电压的相位差大于90°，正常线路的零序电流与零序电压的相位差小于90°

相位差为什么会大于90°？ 线路暂态零序电流的特征

R0RLL0IL和IFIL，因此很难利用正序和负序电流

u0iciLLＣ０ 图2-8 单相接地故障暂态等值回路

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RL、L分别为消弧线圈的有功损耗电阻和电感，暂态接地电流idiCiL，

id(ICmILm)cos(t)ICm(fsinsintcostcos)etILmcosetCL：工频角频率，rad/s；：零序电压初始相位，rad；f：自由振荡电流角频率，

rad/s，C和L分别是电容和电感回路的时间常数，s。

由上式可以看出暂态零序电流中既包含暂态电容电流和暂态电感电流，随故障时刻的不同，二者的比例存在差异。

由于谐振接地系统单相接地故障零序网络中的电流分布情况可知，暂态电感电流只流经故障线路，主要变现为衰减直流分量；暂态电容电流即流经故障线路也流经正常线路。暂态电容电流对各馈线零序电流的分布特征影响最大。此外，消弧线圈在高频状态时，电抗值非常大，因此可以认为消弧线圈不影响暂态电流的分布特征，中性点经消弧线圈接地系统的暂态过渡过程和中性点不接地系统近似。 小结

故障线路和正常线路的零序电流幅值、相位之间存在着差异，利用这个差异可以进行故障选线。利用故障点前和故障点后的零序电流幅值、相位之间存在的差异，可以进行故障定位。

第三章 配电网单相接地故障选线技术

小电流接地系统单相接地故障选线技术对提高供电可靠性、提高供电部门和用户的经济效益，具有重要的意义。

注入信号方法：“S”信号注入法等利用稳态信号方法：群体比幅比相法、 五次谐波法、有功 分量法、突变量法等选线方法利用零序信号方法利用暂态信号方法：小波法、HHT法、 首半波法、暂态能量法等利用故障信号方法利用非零序信号方法：负序电流法、行波法等

图3-1 故障选线方法分类

在本章中，主要介绍几种故障选线的方法

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利用零序稳态信号选线法 群体比幅比相方法

适用于中性点不接地系统。其基本原理是先对零序电流进行比较，选出幅值较大的几个作为候选。然后在此基础上进行相位比较，故障线路零序电流相位滞后零序电压90°，并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。

优点是：克服了传统继电保护装置采用“绝对整定值”时原理上的缺陷，提高了选线正确率。实践和理论证明，零序电流幅值大，波形稳定，因而以其作为参考相量，保证了零序电流相位分析的稳定性。

群体比幅比相方法需要对零序电压和电流数据进行预处理，可以采用Butterworth数字滤波器、LMS自适应滤波器、卡尔曼滤波器等方法对信号进行有效的处理，提出可靠的信号成分，提高选线正确率。

此方法不适用于经消弧线圈接地系统。 零序电流突变量方法

零序电流突变量方法，又称残留增量方法或者零序电流扰动方法。适用于中性点经消弧线圈接地系统，该方法需要与自动调谐消弧线圈结合，在电网发生永久性接地故障时，改变消弧线圈的补偿电流，由于消弧线圈参数改变引起的补偿电流的变化只会反映在故障电流中，通过对比找出零序电流变化与补偿电流变化相符的线路，就可以确定该线路为发生永久性接地故障的线路。

以四回出线为例，设母线零序电压与流出母线的电容电流方向为关联参考方向，消弧线圈参数改变之前的消弧线圈的电感电流为IL1，零序电压为U01，各线路的零序电流分别为

I11、I21、I31、I41；消弧线圈参数改变之后的消弧线圈的电感电流为IL2，零序电压为U02，I22、I32、I42；设各线路的对地电容值分别为C1、C2、C3、各线路的零序电流分别为I12、C4。

假定线路4发生单相接地线路。 消弧线圈参数改变前

I11C1I21C2IL1I31C3L1I41C4 图3-1 消弧线圈参数改变前，系统等值电路

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I11jC1U01正常线路的零序电流为：I21jC2U01

I31jC3U01故障线路的零序电流为：I41IL1(I11I21I31) 消弧线圈参数改变后

I12C1I22C2IL2I32L2I42C3C4 图3-1 消弧线圈参数改变后，系统等值电路

I12jC1U02正常线路的零序电流为：I22jC2U02

I32jC3U02故障线路的零序电流为：I42IL2(I12I22I32)

将各条线在消弧线圈调节前后的零序电流折算到同一电压下，在进行比较就可以得到：

I1I11I12U01U02I2I21I22U01U02I3I31I32U01U02I4I41I42U01U02IL1IL2U01U02U01L1U01L2可以看出，将各个线路在消弧线圈调节前后的零序电流折算到同一电压下，就可以去除零序电压变化带来的影响，消弧线圈参数改变只会导致故障线路中的零序电流发生变化。以此为依据，构造判据IiIi1Ii2U01U02。若Ii0，则第i线路为故障线路；若所有的线路Ii0，则为母线故障。

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优点：该方法以零序基波电压为判断信息，信号稳定，并通过消弧线圈参数变化前后的两次零序电流差值作为判断标准，有效地克服了电流互感器等测量误差带来的影响。

电流突变量方法应用的前提是发生单相接地故障后必须能够改变消弧线圈的电感电流，具体实现方式有：老式手动消弧线圈、预调式消弧线圈和随调式消弧线圈。 利用零序暂态信号选线法

小电流接地系统在发生单相接地故障之后，各条线路的零序电流除了基波分量之外，还有丰富的谐波分量。谐波分量的来源主要有一下3个方面：1）接地电阻具有非线性；2）电弧接地时，系统会发生多次暂态过渡过程，特别是振荡衰减过程，谐波含量大；3）电网中非线性原件引起电压畸变，由于单相接地回路是容性网络，对电压的高次谐波敏感，因此电压的轻微畸变就能在故障网络中产生较大的谐波电流。

无论是利用基波分量还是利用谐波分量进行选线，关键问题是如何把零序电流中可用的信号提取出来。

利用小波包变换提取高频暂态分量的方法

单相接地故障中的谐波分量大都呈现非稳定状态，信号出现的频率和时间都是不确定的。上世纪末兴起的小波变换能够通过动态自动改变时间窗的大小达到与信号匹配。小波包在小波的基础之上能够进一步对信号频带进行细致划分。

测量信号的噪声是随机信号，必须采用随机信号的专门处理方法对噪声信号进行过滤，滤波的方法包括维纳滤波、LMS自使用滤波、卡尔曼滤波等。维纳滤波技术是以最小均方误差为准则的线性最优估计，能够从噪声中提取有用信号，而且计算方法简单，占用计算机硬件资源少，实用性强。

选线算法基本思想是：首先对各条线路的零序电流信号进行小波包变换，目的是使子空间内的信号在短时间内更加趋于平稳定的过程，同时使子空间内的频谱分布相对集中。然后，用维纳滤波对平滑信号或者细节信号进行滤波去噪处理。最后对滤波后的电流信号进行幅值和相位比较，如果一条线路的幅值较大且相位与其它线路反相，则该线路为故障线路；如果所有线路同相，则为母线故障。 应用小波检测故障奇异特征的选线方法

单相接地故障信号的奇异特征

电网在发生故障瞬间，在故障激励源的作用下，故障量将会产生一个突变。突变量是由于激励源的投入而引起网络中物理变化量变化规律突然改变的趋势。这种突变趋势并不一定表现为跳跃性间断，信号仍然可以是连续的，甚至是光滑的。但是故障量在故障时刻是奇异的。

对于小电流接地电网，当电网发生单相接地故障时，故障量是故障电网在故障源激励下的零初始状态响应。故障电源的突然投入必然引起电压、电流的瞬时性突变。若忽略母线本身的分布参数，则在母线出口处，故障线路上故障电流突变的极性与所有正常线路上故障电

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流突变的极性相反，数值上等于所有正常线路电路突变量之和。这种关系是基尔霍夫电流定律的体现。

故障电流奇异性特征满足选线规则，利用这种关系特征可以构造选线判据。

是利用小波变换模极大值原理检测信号的奇异性。小波检测故障信号奇异特征的选线方法通过四个步骤实现：1）获取故障分析数据段；2）对故障数据段进行小波变换；3）确定电压和电流的模极大值；4）根据模极大值关系选出故障线路。

从所运用方法的机理和判据的试验测试上，可以该总结出奇异性选线判据的一些优缺点： 首先，该判据综合利用电压和电流故障信号，比仅利用电流信号更可靠。这是因为单相接地故障中，电压信号明显，抗干扰能力强，容易检测。其次，小波算法中隐含微分运算，使用该方法具有非常高的灵敏性，在故障信号微弱、信噪比很低的情况下仍有效。第三，判据有很强的抗干扰能了，仅利用故障瞬间信息，受干扰的程度较小。第四，对于较平稳的工频干扰信号如不平衡电流等，该方法也能够适应，该方法反应的是变化率特征。

不足之处，该判据利用的故障信息是不可重现的，这种信息只在故障瞬间出现；虽然故障过程中，信号也经常出现奇异性，但是情况比较复杂，不容易利用。对于绝缘老化等引起的渐进型故障，该判据无能为力。

EMD直流分量选线方法

单相接地故障时，故障线路和正常线路中的零序电流公式如下：

iI1sin(t1)Insin(ntn)Cet

当在相电压过零点附近发生单相接地故障时，由于消弧线圈电感的影响，在故障线路和消弧线圈构成的回路中将产生幅值较大的直流分量，而且时间较长。对于正常线路中，直流分量的幅值较小，且时间常数很小，衰减迅速。因此可以利用直流分量选线，基本原理是：提取各线路零序暂态电流中的直流衰减分量，直流分量最大并且超过一定幅值的线路就判定为故障线路。

基于EMD算法的直流分量选线方法按照以下步骤进行：

故障发生后，记录故障后5个周期的零序电流数据，原因是根据现场统计绝大数情况下直流分量在100ms内都会衰减为零。

利用EMD方法提取各条线路的直流衰减分量。 计算直流分量的有效值X

设定衰减直流分量的阈值为K，一般设定为5~10A，比较各线路的X值，如果某条线路的X值最大，且X>K，则认为该线路故障。

如果所有线路的X值均小于K，说明直流衰减分量过小，故障发生在相电压最大值情况，本方法闭锁，不参与选线。

其他方法：首半波法、Prony法、分形理论等 利用注入信号的选线的方法

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注入信号的基本原理

注入信号法（又称“S”注入信号法）突破了长期以来使用故障产生选线信号的框架，不利用故障产生的信号，而是向系统注入外部信号进行选线，该方法最大的优点在于适用于线路上只安装两相TA的系统。信号注入法一般从TV二次侧注入电流信号，其频率取在各次谐波之间（例如220Hz），从而保证不被工频分量及高次谐波分量干扰。

注入信号主要分成两个部分：一部分通过接地过渡电阻流入大地，另一部分通过对地电容流入大地。如果接地电阻过大，正常线路的对地电容很大时（例如线路中包含大量电缆），在故障线路和正常线路中都会检测到注入电流，甚至正常电路的信号大于故障线路的信号，导致注入信号法失败。除此之外，电弧接地时谐波含量丰富，注入信号极易受到干扰，也可能导致注入信号法失败。 虚幻接地辨识技术

针对故障选线问题设计出很多故障选线方案和故障选线装置都有着一个共同的特点：当中性点的电压超过一定阈值时，启动选线装置。但是在小电流接地系统的运行中，当发生铁磁谐振过电压、消弧线圈谐振过电压时，将会出现较高的零序电压和零序电流，与单相接地故障相似，这就是虚幻接地现象。因而，在小电流接地系统中发生单相接地信号时，需要鉴别真伪。鉴别真伪的方法主要有根据相电压、线电压和零序电压进行综合分析。 TV铁磁谐振

TV铁磁谐振的机理简介

对于中性点不接地系统，母线上通常接有YO接线的电磁式电压互感器TV，由于TV具有饱和特征，当系统受到冲击使TV电感饱和，电感的参数电网对地电容参数匹配，将会发生铁磁谐振，使中性点产生长时间的较高的位移电压。由于TV电感可能在不同频率下与电容发生谐振，因此谐振频率不唯一，具体包含基频谐振、倍频谐振和分频谐振。 消弧线圈串联谐振

在实际运行中，中性点经消弧线圈接地系统在消弧线圈接近全补偿的情况下将会出现零序电压异常升高的虚幻接地现象。 多级配电网的选线技术

我国很多大用户自备电力系统（如钢厂、煤矿等企业）往往采用多级配电网结构，多级配电网的特点包括：1）系统中包括两级或者多级变电站（或者开闭站）；2）消弧线圈往往安装在二级变电站（或者开闭站）；3）对于多级系统，无论哪个区域发生单相接地故障，整个系统的零序电压都会升高，正常运行的二级变电站容易误选；4）如果安装了消弧线圈，由于消弧线圈的补偿，零序电流的特征变化不明显。

对于多级配电网，宜采用网络化的选线方案。各级变电站都安装一套选线装置，但是各个选线装置之间并不是相互孤立的，而是通过网络联系在一起。当发生单相接地故障时，各

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中压配电网单相接地故障——选线及定位技术

级变电站的选线装置将选线的结果上传到第一级变电站的选线装置，或者是服务器。服务器根据各个选线装置的结果，结合线路的拓扑结构最终选出故障线路。 小结

通过对本章分析，可知每一种选线方法都有其优点，同时也有其缺点，没有一种选线的方法能够兼顾各种情况。针对复杂的实际运行情况，可以将多种的选线方法综合在一起，提高选线的成功率。

第四章 综合选线与连续选线技术

理论和实践都表明，没有一种选线方法能够有效保证对所有故障类型都有效，每一种选线方法都有一定的适用范围，也都有各自的局限性，需要满足一定的适用条件。当一个故障信号具备该方法的适用条件时，该方法一定能够做出正确的判断；当适用的条件不具备的时候，该方法的判断结果可能正确，也可能不正确，结果具备模糊性。 综合选线技术

为了适用于各种复杂的故障情况，可行的办法就是将多种选线方法进行继承来构造一种综合选线技术。每一种选线方法需要利用故障信号特征是不同的，所需要的故障信号特征可以看作该方法的使用条件，针对某个故障信号，一种方法的适用条件可能不满足，但是另一种方法的适用条件可能满足，几种方法覆盖的总的有效区域必定大于单个方法的区域，这就是综合选线的思想。

有效域：能够使某个选线方法正确选线的故障信号特征，称为该方法的有效域 故障域：所有的故障信号特征称为故障域。 综合选线面临两种情况：

故障信号特征只落在某个选线方法的有效域内，只需使用该方法进行选线。

存在这样的故障信号特征，使得找不到一种选线方法能够对这些故障信号做出正确的充分可靠的判断；针对这种情况，利用模糊理论的方法将所有选线方法融合来得到一个比较可靠的选线结果。

综合以上的情况就形成了多种选线方法的选线策略。建立综合选线的策略需要完成三项工作：第一、确定单个选线方法的有效域；第二、建立有效的多种选线方法综合选线策略；第三、对选线结果进行合理表达。

由于粗糙集（RS）理论能够有效分析不精确、不一致、不完整等不完备数据，而且不需要附加先验知识就可以对数据进行分析和推理，相对于其他数据挖掘方法具有一定的优势，由此使用粗糙集（RS）理论对故障样本进行数据挖掘和知识发现。

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中压配电网单相接地故障——选线及定位技术

连续选线技术

如果能将单相接地故障持续过程中的信号进行充分利用，那么选线正确性将会得到很大的提高。最极限的想法就是将故障持续时间内的全部信号存储起来进行选线，但是受制于存储装置的容量，无法做到，可行的办法就是，每隔一段时间进行一次数据采集和选线，只要故障不消失，选线就不停止，这就是连续选线的概念。

连续选线的优点是不仅能够提高接地故障选线的正确性，而且还能够有效解决两点同相接地的问题。

第五章 单相接地故障定位技术

选出故障线路之后，下一个工作就是查找到故障点并排除故障，传统的方法是由运行人员去查找故障点，这样费事费力，因此迫切需要解决快速准确确定故障点的问题，这就是单相故障定位技术。

直流信号法定位技术架空线故障离线定位技术交流信号法定位技术阻抗法电缆故障测距方法离线定位技术电缆离线故障定位技术电缆故障定点方法行波法声测法声磁同步接收法音频感应法跨步电压法单相接地故障定位技术架空线与电缆混合系统故障定位技术基于“S”注入法的定位技术基于重合器和分段器的定位技术在线定位技术基于故障指示器的定位技术基于配电网自动化技术的定位技术

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