摘要：近年来，经常出现10kV架空线路单相接地故障，影响了配网系统的正常运转，降低了供电质量，必须找准故障线路，科学定位故障线路区段，明确故障点，借助新的信息技术科学定位故障点。文章分析了10kV架空线路单相小电流接地故障选线与定位原理，探究了10kV配电网单相小电流接地故障选线测距的实现。

关键词：10kV架空线路；单相接地故障；故障定位方法；配网系统；供电质量 文献标识码：A

中图分类号：TM726 文章编号：1009-2374（2015）28-0151-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.075

近年来，经常出现10kV架空线路单相接地故障，影响了配网系统的正常运转，降低了供电质量，面对这一问题，必须找准故障线路，科学定位故障线路区段，明确故障点，借助新的信息技术科学定位故障点。

1 10kV架空线路单相小电流接地故障选线与定位原理

1.1 选线原理

现阶段对于10kV架空线路来说，其变电站与绕组通常情况下都装配了一些必备的电气设备，例如三相电压传感器、零序电流探测器，以此作为单相接地故障选线的基础设备。对于10kV系统来说，假设三相电压传感器的一二级变比达到100，常规运转时，各相电压都在10kV，对应的副边电压公式：

Uan=Ubn=Ucn=10×1000/100/1.732

假设单相接地故障出现，故障所在相路对地电压就对应变成0，未出现故障问题的线路对地电压则提高，是初始状态的1.732倍，进入过电压模式，此时三相电压传感器副边电压的计算公式则变成：

Uan=0（V）·Ubn=Ucn=10×1000/100=100V

利用以上公式能够有效分析出接地相别，对应正确地进行故障选线。

1.2 系统所达到指标

10kV架空线路单相接地故障发生后，能够确保选线准确，对应的测距准确度也和输入的诊断信号频率、相差的准确度有联系。如果处于真空状态，电磁波的传播速度为定值，然而配网通常会出现分布电感与电容，实际的输送系统中，电磁波的传播速度也会对应下降。

2 中性点接地方式对单相接地故障的影响

2.1 直接接地方式

当前大多数10kV以上的配网都选择中性点直接接地模式，变压器中性点经金属线实现接地，中性点则不会由于过度集聚电荷而出现接地问题，假设出现接地问题，正常运转相的对地电压依然保持不变。然而，因为故障多为短路问题，尤其是当遇到瞬间短路故障，对应的故障电流较大，这样就极大地影响了配电线路的安全性、稳定性，从而使设备面临破坏性问题。所以，如果采用直接接地模式，则适合选择优质性能的继电设备与断路设备，从而更加及时、有效地隔断故障，在此基础上利用重合闸来再次恢复供电，而且要想有效控制电磁感应问题，需要配置屏蔽线。

2.2 电阻接地方式

对于10kV以下的配网系统，通常选择中性点电阻接地模式，故障出现后，利用中性点的电阻来实现对短路电流的有效控制，这是因为当出现单相接地问题时，会对应发生三相不平衡问题，这样通讯系统就可能面临着巨大的干扰问题，故障出现后，即使正常运转的相路电压都达到了较高的水平，然而所升高的电压同超高压系统相比，依然相对较小，能够有效确保电气设备的绝缘水平。对应的接地故障电流有所下降，在这种情况下可以选择零序电压与电流同步配合的模式进行接地故障检测。

2.3 消弧线圈接地

为了有效控制故障出现后，相关电气设备出现电磁共振问题，中性点最佳的接地方式为消弧线圈接地模式。采用这种接地模式，假设出现单相接地问题，因为电容和电感能够彼此相抵，从而让接地电流回归到0，电弧会自行消失，无需额外切断断路器。然而，现阶段消弧线圈接地模式已经不太常用，这是因为一旦系统接线出现变动，对应的消弧线圈的数值也要随之做出调整，特别是近年来配网不断拓建，系统规模逐年扩大，使得系统电阻也随之上升，无法彻底对有效抵消分布

电容。

2.4 不接地方式

对于电压更低的配电系统，如果依然选择中性点接地模式，不仅可能带来更多的故障问题，甚至造成电气设备无法正常工作，无法满足高效供电服务的需求。而且造成单相接地故障的原因也较为复杂，例如外界风力因素、树枝等的干扰等，这样所引发的单相接地具有暂时性，通常风过后相路会自动解除故障。

3 10kV配电网单相小电流接地故障选线测距的实现

对于10kV配电网来说，其单相小电流接地故障选线测距一般通过以下方法实现，例如三相正弦信号的产生、音频信号的放大与注入、返回信号的放大与提纯处理等。

3.1 三相正弦信号的产生

配网线路能够从整体上正常运转，需要满足一些前提条件，那就是出现高频率纯度、低相位抖动的三相正弦诊断信号，同时它们的幅值等同、频率也一致，能够被调节。

直接数字频率合成法。系统用来测距，通常都试图选择不同频率的三相正弦诊断信号，需要频率合成过程，对应形成的频率能够被有效调节，针对这一问题，适合选择数字频率合成技术。直接数字合成技术就是较为典型的较为适合的技术。这一技术所涉及的各项设备由参考频率源、低通滤波器等构成。在连续信号相位中，对某一正弦信号取样、并进行量化、编号，从而打造出正弦函数统计表。

3.2 音频信号的放大与注入

配网中的诊断信号如果功率很小，对应的故障区返回信号也较弱，为返回信号的处理带来了麻烦，一般来说，配网的诊断型号的功率应该在100瓦。然而，自D/A衍生得出的信号功率通常较小，因此，在正弦信号注入到P1前，需要尽量放大诊断信号的功率，以此确保能接收到较强的诊断信号。endprint

3.3 返回信号的放大与提纯

所谓定位测距，其主体思想就是将注入的诊断信号同自接地点返回信号相差进行对比，但是，信号返回传输过程中难免出现变化，这样就需要对返回信号实施特殊处理，采用信号放大、信号提纯的方法来解决问题。

3.3.1 放大处理。诊断信号由于经历了一个复杂的传输、折返过程，其电流值必然会极大减小、降低，这样就为注入与返回信号之间相差的计算带来了困难，数字法、锁相法都可能无济于事，这样最佳的方法就是实行信号放大处理。

因为输送的失调电流相对低下，可以粗略地将所有电流都看成都流向运放的输出端，且都会通过R1、R2。这样就能得出反相端与同相端的电压，它们分别为1和2.5，这样就能求得运放输出电压，V=2.5-Imx（R1+R2）。

3.3.2 提纯处理。返回信号经放大处理后，其返回波形将能够清楚地呈现在CT图上，然而，这其中会伴随着噪音的影响，其频率达到200～400，此时的信号已经受到严重干扰，进而失真，此时就要加强信号提纯

处理。

宽广的频率下，噪音的频谱大致相似，假设用毫伏测算噪音，最终得出的数值同噪音的频谱带宽成正比，也就是说相同的噪音，假设利用通滤波器控制频带，最终得到的电压值差异较大。假设频道宽下降百分之一，对应的噪音电压也会对应下降到十分之一。其中噪声电压/=噪音电压密度。当前所测量的正弦信号的频谱相对集中，1k赫兹正弦波信号频谱，仅发生在1赫兹的位置。测量的电压维持在某一定值。因此，要想能够准确测出噪音中的信号，就需要控制通滤波器频带的宽度。然而，通滤波器频带能够控制的宽度相对有限。其中，中心频率/通带宽度=Q值，可以作为一个标准，用来分析滤波尖锐幅度。Q的值大时，宽度则会变窄，对噪音的控制也能随之加强。然而，通常来说，滤波器的e值大概为100。1k赫兹的中心频率，一般通带宽度的极限则大概为10赫兹。

3.4 主站与从站的通信实现

由于接地电阻的电阻类型是复阻抗类，复阻抗很容易对诊断、返回信号的相差形成某种干扰，这样只能将频带相同的三相诊断信号分别链接在其两侧，对应对比二者之间的相位差，并对应分析配网拓扑结构，从而明确单相接地故障点的位置以及它和信号注入点有多远，这其中必然需要为输电线路创造良好的通讯环境，现阶段，对于配网系统来说，最常用的通讯模式为光纤通讯法、无线通讯法以及PLC载波法等。

4 结语

10kV架空线路结构复杂、节点较多，其故障问题也相对复杂，难以定位判断，必须掌握科学的接地故障定位方法。现阶段，对于其接地故障选线测距依然在通过实验进行探索，初步达到了三相信号的产生、返回信号的放大处理等程序，但是未来依然需要继续探索。

参考文献

[1] 梁志瑞.一种小电流接地系统单相接地故障测距新方法[J].电力系统自动化，2009，（5）.

[2] 吴刚.配电网单相接地故障的区间定位和测距[D].三峡大学，2012.

作者简介：李俊宜（1988-），男，广东台山人，广东电网有限责任公司江门台山供电局助理电气工程师，研究方向：配电线路。

（责任编辑：蒋建华）endprint