小電流接地系統(tǒng)故障定位技術研究

吳林　許冠亞

摘 要：小電流接地系統(tǒng)的應用是不可避免的，但是在使用的過程中經常出現(xiàn)各種各樣的故障問題，需要使用有效的方法對故障進行定位，這樣才能及時地進行維修。但在實際中，我國一些供電部門依然采用傳統(tǒng)的方法進行故障定位，工作效率較為低下，而且準確性也不是很高。為了能夠有效提高工作效率與故障定位的可靠性，在分析當前該系統(tǒng)故障定位現(xiàn)狀的基礎上，具體分析了幾種較為有效的方法。

關鍵詞：小電流接地系統(tǒng)；系統(tǒng)故障；故障定位；技術分析

中圖分類號：TM864 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.137

小電流接地系統(tǒng)的故障點定位難度較大，一方面是因為故障信號微弱，另一方面是因為故障電弧的穩(wěn)定性不好。因此一直以來其故障點定位問題都受到有關部門和相關人員的廣泛關注。目前我國一些供電部門在對其故障位置進行檢測的時候，依然沿用傳統(tǒng)人工巡檢法。這種方法花費的時間太長，需要引進先進的方法進行檢測，這樣才能提高系統(tǒng)故障定位的準確性，并節(jié)省時間。

1 小電流接地系統(tǒng)故障定位的現(xiàn)狀

當小電流接地系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)故障的時候，故障穩(wěn)態(tài)信號通常都會有所減弱，而穩(wěn)態(tài)電流將會下降到20 A以下，此時工作人員難以對故障信號進行判別提取。當然，如果能夠運用人工智能或者相關數(shù)學工具進行解決，可以進一步提高故障特征提取的準確性，但是這種方法目前依然處于起步階段，一時還難以大量投入使用。目前現(xiàn)實中采用的許多故障定位技術具有一些共同的特征，即發(fā)生故障區(qū)域的接地電阻恒定都是在故障信號無任何干擾因素下假設的，這是一種理想情況，實際上很少存在這種情況，它具有很強的隨機性，一般都會受到一些因素的干擾。這就需要在未來的研究中繼續(xù)努力，以此獲得更大的突破。下文主要是分析現(xiàn)實中常用的一些故障定位技術。

2 常用的小電流接地系統(tǒng)故障定位技術

2.1 阻抗法

阻抗法是目前常使用的一種方法。這種方法主要是通過求解電壓電流平衡方程的方式獲得線路阻抗值，然后再借助單位阻抗對故障距離進行計算。一般來說，阻抗法主要有兩種，一種是單端測距，一種是雙端測距。前者主要是通過分析測量端電流與電壓的具體關系，進而將中間變量消去，這樣就可以獲取故障距離的表達式；后者主要是通過分析線路兩端的電流與電壓的特殊關系獲取電壓方程，從而計算故障距離。

2.2 注入信號尋跡法

注入信號尋跡法主要是指在發(fā)生接地故障后，借助工具在故障線路注入信號，此時信號就會經過一定的路線由故障點流入大地， 并借助信號探測器檢測信號經過的線路，該線路就是故障線路，然后再借助工具檢測故障線路沿線，獲取故障點所在的具體位置。這種故障檢測方法不需要用到電流互感器，因此在檢測的過程中不會受到消弧線圈的影響，但是需要利用工具將信號注入設備，并且還需要對線路沿線進行檢測，整個過程花費的時間較長，對于間歇性接地故障的檢測效率不高。

2.3 零序電流比較法

零序電流比較法可以劃分為兩種，一種是幅值法，一種是相位法。兩種方法都是通過零序電流幅值和方向在不同位置中的檢測點進行故障定位。當小電流接地系統(tǒng)在運行過程中因為某種原因而導致單相接地短路時，非故障相的對地電壓將會出現(xiàn)一定的升高， 而且暫態(tài)零序故障電流也會相應地產生。另外，根據(jù)中性點不接地系統(tǒng)的特征可以得知滯后零序電壓為90°，而分析顯示超前零序電壓同樣為 90°，從這就可以看出故障點兩側的零序電流方向完全不一樣，兩者是相反的，但從故障點同側的情況來看，零序電流幅值并無太大的差異，因此零序電流幅值最大檢測點的下游區(qū)段即為故障區(qū)段。

2.4 行波法

當線路因為某種原因而發(fā)生故障的時候，故障點就會產生電壓電流暫態(tài)行波。它主要是向故障點兩端進行傳遞，在遇到不連續(xù)阻抗的情況下，將會出現(xiàn)反射和透射的現(xiàn)象。而行波法主要是借助一點的方式列寫方程，從而計算出故障距離。一般來說行波法可分為兩種，一種是單端行波測距，另外一種是雙端行波測距。

2.5 中電阻法

中電阻法也是一種可用的檢測方法之一，利用的原理為將中值電阻放到故障系統(tǒng)的中性點形成人為的故障電流， 此時檢測人員只能在故障點檢測到故障電流，在完好線路中根本就檢測不到故障電流，在故障點下游檢測同樣如此， 這樣就能夠實現(xiàn)故障定位。一般來說，這種檢測方法主要是用在諧振接地系統(tǒng)的故障檢測中，但需要注意的是人為故障電流的形成并不安全，對于系統(tǒng)來說，依然存在較大的安全隱患，因此使用過程中的投入電阻設計困難系數(shù)較大。

2.6 借助人工智能和相關數(shù)學工具檢測

這些年，計算機技術發(fā)展非?？欤楷F(xiàn)了出現(xiàn)了許多新的技術方法。其中，在配電網故障定位方面，人工智能算法以及相關數(shù)學工具陸陸續(xù)續(xù)被應用到這一領域中。例如涌現(xiàn)出了遺傳算法、神經網絡等相關的方法。這種方法的應用對微弱特征信號的提取具有非常關鍵的作用，能夠進一步提高故障定位的準確性。但是由于技術有限，該方法還沒有在實際中得到大量使用，需要專家繼續(xù)深入分析研究。

3 結語

隨著我國供電需求的不斷增大，我國急需保證供電的可靠性，這樣才能給用戶提供高質量的服務。這就需要盡可能地減少配電網故障次數(shù)。但是在使用的過程中，不可能不出現(xiàn)故障，因此，有關部門工作人員一定要及時進行維修，而維修的關鍵就是配電網故障定位問題。只有確定了故障點，才能盡快地解決。對于配電網故障定位，可以根據(jù)實際情況利用阻抗法、中電阻法等進行檢測，這樣可以進一步提高故障定位的準確性。

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〔編輯：王霞〕