薛水端 ，徐丙垠 ，李天友 ，李偉新 ，王敬華 ，張林利 ，王振蘅

（1.中國石油大學(xué)（華東）信息與控制工程學(xué)院，山東 青島 266555；2.山東科匯電力自動(dòng)化有限公司，山東 淄博 255087；3.國網(wǎng)福建省電力有限公司，福建 福州 350003；4.廈門電業(yè)局，福建 廈門 361004）

0 引言

故障定位、隔離與恢復(fù)供電是配網(wǎng)自動(dòng)化DA（Distribution Automation）系統(tǒng)的關(guān)鍵功能，其通過縮小故障停電范圍、加快故障處理速度、減小故障停電時(shí)間來提高供電可靠性［1-2］。

隨著社會(huì)對(duì)電力的依賴程度越來越高，停電（特別是意外的故障停電）造成的經(jīng)濟(jì)損失及對(duì)社會(huì)的不良影響也越來越大。有研究表明［3］，每停電1kW·h，給各類用戶帶來的經(jīng)濟(jì)損失平均在40元以上，由此推算，我國每年停電損失高達(dá)千億元。DA作為提高供電可靠性的有效技術(shù)措施，越來越得到重視，并被廣泛應(yīng)用。

中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)的單相接地（又稱小電流接地）故障，由于故障電流小、故障不穩(wěn)定等原因，檢測(cè)較為困難［4］。受技術(shù)限制，各國DA系統(tǒng)均不具備或不能有效地實(shí)現(xiàn)小電流接地故障定位功能。而根據(jù)統(tǒng)計(jì)，接地故障占配網(wǎng)故障的80%，這使DA應(yīng)用效果大打折扣，已經(jīng)成為制約DA技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要障礙，亟待解決。

近年來，利用故障暫態(tài)信息的小電流接地故障選線技術(shù)［5-8］已在現(xiàn)場(chǎng)獲得成功應(yīng)用，選線成功率可達(dá)95%以上（其余主要是高阻接地故障的檢測(cè)成功率低），為基于故障暫態(tài)信息的定位技術(shù)奠定了良好基礎(chǔ)。但受DA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、終端接入電壓信號(hào)和對(duì)時(shí)困難等條件限制，仍需大量的研究和實(shí)踐工作。

本文在分析小電流接地故障暫態(tài)分布特征和DA系統(tǒng)限制條件的基礎(chǔ)上，提出一種綜合利用暫態(tài)功率方向和暫態(tài)電流相似性原理、適用于DA系統(tǒng)的小電流接地故障定位新方法。闡述了DA系統(tǒng)接入選線裝置的必要性，介紹了其故障定位流程。利用模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行對(duì)所提方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 小電流接地故障暫態(tài)分布特征

1.1 接地故障的暫態(tài)過程

小電流接地故障的暫態(tài)（過渡）過程由系統(tǒng)等效電感、電容間的諧振產(chǎn)生。故障定位應(yīng)重點(diǎn)研究故障點(diǎn)兩側(cè)暫態(tài)特征的差異。為簡便起見，分析主諧振頻率暫態(tài)分量特征的等值電路可近似為圖1。

圖1 小電流接地故障暫態(tài)過程等值電路Fig.1 Equivalent circuit of transient process of small-current grounding fault

圖中，uf為故障點(diǎn)零模（即零序，后同）電壓，等于故障相故障前的反相電壓；R為接地電流沿途的總電阻；L0m、L0n和 C0m、C0n分別為故障點(diǎn)上游（母線側(cè)）、下游（負(fù)荷側(cè)）的零模等效電感和零模等效電容；Lk為消弧線圈等效電感；i0m和i0n分別為故障點(diǎn)上游和下游暫態(tài)零模電流。

根據(jù)圖1，可認(rèn)為故障點(diǎn)兩側(cè)暫態(tài)過程相互獨(dú)立，即上游暫態(tài)過程由故障點(diǎn)到母線區(qū)間線路、所有健全線路以及消弧線圈共同產(chǎn)生，下游暫態(tài)過程僅由故障點(diǎn)到末端區(qū)間線路產(chǎn)生。

消弧線圈作為與故障點(diǎn)上游零模電容并聯(lián)的電感元件，僅在高阻接地時(shí)對(duì)故障暫態(tài)的諧振頻率和幅值有一定影響，其對(duì)故障電流的補(bǔ)償作用隨頻率增高而下降。與選線技術(shù)相同，在分析暫態(tài)電流在系統(tǒng)內(nèi)分布規(guī)律及定位技術(shù)時(shí)可忽略消弧線圈。

相當(dāng)比例的故障是不穩(wěn)定的弧光接地或間歇性接地，使得工頻信號(hào)不穩(wěn)定而暫態(tài)信號(hào)頻繁出現(xiàn)。圖2給出了一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)記錄的接地故障電流信號(hào)。

圖2 典型的不穩(wěn)定接地故障電流Fig.2 Typical waveform of unstable grounding fault current

1.2 故障暫態(tài)電流在系統(tǒng)內(nèi)的分布特征

配電系統(tǒng)一般具有多條出線，故障點(diǎn)上游方向的線路總長度遠(yuǎn)大于下游方向，其線路電感和對(duì)地分布電容也遠(yuǎn)大于后者。因此，一般條件下，上游方向的暫態(tài)過程諧振頻率低，而下游方向諧振頻率高，二者差異較大，相似性低。

對(duì)健全線路和故障點(diǎn)下游方向的檢測(cè)點(diǎn)，故障電流為檢測(cè)點(diǎn)下游區(qū)段線路的分布電容電流，幅值較小，方向由母線流向線路。對(duì)故障點(diǎn)到母線間的檢測(cè)點(diǎn)，故障電流為檢測(cè)點(diǎn)上游線路和所有健全線路分布電容電流之和，幅值較大，方向由線路流向母線。對(duì)故障點(diǎn)上游或下游2個(gè)相鄰檢測(cè)點(diǎn)（不包含故障點(diǎn)），其暫態(tài)電流之差為其間線路的分布電容電流，變化不大，即二者的暫態(tài)電流幅值接近，相似程度高。圖3為接地故障暫態(tài)零模電流在系統(tǒng)內(nèi)的分布。

圖3 小電流接地故障暫態(tài)電流分布規(guī)律Fig.3 Transient current distribution of small-current grounding fault

2 DA系統(tǒng)暫態(tài)定位面臨的主要問題

利用DA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接地故障暫態(tài)定位，必須考慮其各種限制條件。

2.1 饋線終端裝置的信號(hào)獲取

與在變電所中可以方便地獲取所需電壓、電流信號(hào)不同，DA系統(tǒng)中饋線終端裝置（FTU）能獲得的信號(hào)常常受到限制。

配電線路負(fù)荷開關(guān)、斷路器集成的電流互感器（TA）一般分為2種配置：保護(hù)用三相TA、保護(hù)用兩相TA加零序TA。

三相TA配置可以通過三相TA合成零序電流信號(hào)，并利用突變量原理克服TA參數(shù)不同產(chǎn)生的不平衡電流（工頻分量）。由于正常運(yùn)行時(shí)電流沒有暫態(tài)分量，故障產(chǎn)生的暫態(tài)電流又遠(yuǎn)大于工頻電流，因此通過三相TA合成的方法能夠獲得可靠的故障暫態(tài)零模電流。配置零序TA的情況下，可以直接獲得工頻和暫態(tài)零序電流信號(hào)。

若無外接電源，線路開關(guān)一般安裝有1個(gè)或2個(gè)電壓互感器（TV）給一次和二次設(shè)備提供電源，所以FTU可獲得1個(gè)或2個(gè)線電壓信號(hào)，無法獲得相電壓或者零序電壓信號(hào)。即對(duì)于接地故障，線路上FTU均可獲得零序電流信號(hào)，部分FTU可獲得線電壓信號(hào)，而均無法獲得三相電壓或零序電壓信號(hào)。

2.2 FTU的時(shí)間同步

接地故障中弧光接地、間歇性接地的比例較大。這類故障會(huì)不斷產(chǎn)生暫態(tài)信號(hào)，如果需要對(duì)不同F(xiàn)TU檢測(cè)的暫態(tài)電流進(jìn)行比較運(yùn)算，則需要各FTU間有較高的時(shí)間同步能力（誤差小于1ms）。目前通過主站對(duì)時(shí)的方式，F(xiàn)TU的時(shí)間同步誤差一般在10 ms左右，不能滿足要求。給FTU附加衛(wèi)星（GPS）對(duì)時(shí)模塊或通過1588系統(tǒng)對(duì)時(shí)，可顯著提高對(duì)時(shí)精度，但成本也會(huì)相應(yīng)增加。因此，要求定位算法能夠適應(yīng)FTU時(shí)間同步誤差較大的情況。

2.3 FTU軟、硬件處理能力

接地故障暫態(tài)信號(hào)主諧振頻率一般在幾百Hz至2 kHz，對(duì)FTU的采樣頻率有較高要求，一般要求大于6 kHz。

在故障時(shí)要記錄暫態(tài)信號(hào)并進(jìn)行處理，要求FTU具有較強(qiáng)的軟、硬件處理能力［9］。

2.4 出線斷路器處故障信息的獲取

在短路故障定位過程中，DA系統(tǒng)需要采集變電所出線斷路器的故障信息。大部分DA系統(tǒng)的監(jiān)控范圍不包含出線開關(guān)，需要和地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)或者變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配合以獲得所需信息。

與短路故障只在故障線路產(chǎn)生故障電流不同，小電流接地故障時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)所有出線、檢測(cè)點(diǎn)均能檢測(cè)到故障信號(hào)，而出線斷路器的保護(hù)設(shè)備一般不能提供所需的接地故障信息，僅依靠各FTU的故障信息，需要先確定故障線路再定位。受接入信號(hào)和軟硬件處理能力限制，F(xiàn)TU的檢測(cè)可靠性相對(duì)較差，可能在選線階段就發(fā)生錯(cuò)誤，且缺乏出線口故障信息，各出線第1個(gè)FTU到母線之間的區(qū)段為定位盲區(qū)。

2.5 主站算法適用性

在應(yīng)用最廣泛的集中故障處理模式［10-11］中，F(xiàn)TU負(fù)責(zé)故障信息采集，主站負(fù)責(zé)故障定位。一般的DA系統(tǒng)中，主站和終端會(huì)采用多個(gè)廠家的產(chǎn)品。為配合方便，要求定位算法越簡單越好，或者能將終端廠家的特有定位軟件植入主站中。

3 適應(yīng)DA系統(tǒng)的暫態(tài)定位方法

暫態(tài)功率方向和暫態(tài)電流相似性原理均可實(shí)現(xiàn)小電流接地故障定位，但技術(shù)特點(diǎn)不同，綜合利用二者信息可提高定位可靠性和適用性。

3.1 暫態(tài)功率方向定位方法

3.1.1 定位判據(jù)

利用暫態(tài)（無功）功率在故障點(diǎn)上游流向母線、下游流向線路的特征確定故障區(qū)段。

根據(jù)暫態(tài)零模電壓（或與故障相對(duì)應(yīng)的特定線電壓）與零模電流在特征頻段內(nèi)的容性約束關(guān)系［12-13］，可以定義暫態(tài)無功功率Q為特征頻段內(nèi)電壓 u（t） Hilbert變換的反極性與電流 i0（t）對(duì)應(yīng)的平均功率如式（1）所示；或者定義暫態(tài)無功功率Q為特征頻段內(nèi)電壓 u（t）的導(dǎo)數(shù)與電流 i0（t）對(duì)應(yīng)的平均功率如式（2）所示。

其中，T為暫態(tài)信號(hào)持續(xù)時(shí)間。Q＜0表明暫態(tài)無功功率流向母線，Q＞0則表明暫態(tài)無功功率流向線路。

故障區(qū)段的判據(jù)為：區(qū)段兩側(cè)的暫態(tài)（無功）功率流向相反，即兩側(cè)的Q極性相反。

3.1.2 特點(diǎn)及適用性分析

對(duì)于非穩(wěn)定性接地故障，每次暫態(tài)過程對(duì)應(yīng)的故障方向（無功功率流向）是恒定的，即該方法不受弧光接地、間歇性接地的影響，也不需要FTU有很高的對(duì)時(shí)精度，檢測(cè)可靠性較高。

FTU只需向主站報(bào)告故障方向，傳輸數(shù)據(jù)量小，對(duì)通信的壓力小。主站定位算法簡單（與雙電源短路故障定位算法類似），方便不同廠家的產(chǎn)品之間進(jìn)行配合。

計(jì)算暫態(tài)功率時(shí)需要零模電壓或與接地相對(duì)應(yīng)的特定線電壓信號(hào)（如A相接地需要BA或CA線電壓），僅適用于開閉所/配電所，或安裝有TV檢測(cè)點(diǎn)的特定相故障。

3.2 暫態(tài)電流相似性定位方法

3.2.1 定位判據(jù)

利用故障區(qū)段兩側(cè)暫態(tài)零模電流相似程度低、健全區(qū)段兩側(cè)暫態(tài)零模電流相似程度高的特征確定故障區(qū)段。

工程中，F(xiàn)TU間難以精確同步記錄暫態(tài)電流信號(hào)。在計(jì)算 2 個(gè)相鄰檢測(cè)點(diǎn)暫態(tài)零模電流 i0，k（t）、i0，k+1（t）之間相似系數(shù)ρk，k+1時(shí)，需要對(duì)其中1個(gè)信號(hào)進(jìn)行適度偏移，得到一系列的相關(guān)系數(shù)，并取其中絕對(duì)值最大值作為其相似系數(shù)［14］，即：

其中，Tt為FTU間最大同步誤差；對(duì)于超出記錄范圍［0，T］的電流數(shù)據(jù)用 0 補(bǔ)充。相似系數(shù) ρk，k+1滿足：

比較故障線路上各區(qū)段相鄰FTU間暫態(tài)零模電流相似系數(shù)可確定故障區(qū)段。考慮到最末區(qū)段僅有1個(gè)相鄰FTU以及故障點(diǎn)下游FTU可能因?yàn)闀簯B(tài)電流過小而無法啟動(dòng)，故障區(qū)段判據(jù)如下：

a.兩側(cè)暫態(tài)電流之間的相似系數(shù)最小且小于設(shè)定的門檻值，該區(qū)段為故障區(qū)段；

b.兩側(cè)FTU均上報(bào)故障暫態(tài)電流的所有區(qū)段中，相似系數(shù)均大于設(shè)定門檻，則最末一個(gè)FTU下游區(qū)段為故障區(qū)段。

相似系數(shù)的預(yù)設(shè)門檻為經(jīng)驗(yàn)值，一般可設(shè)為0.5～0.8。

3.2.2 特點(diǎn)及適應(yīng)性分析

a.不依賴零模電壓或線電壓，僅需要零模電流信號(hào)，能適應(yīng)所有檢測(cè)點(diǎn)。

b.對(duì)于非穩(wěn)定性接地故障，如果較短時(shí)間（10 ms）內(nèi)發(fā)生2次以上暫態(tài)過程且各次暫態(tài)過程不相似，F(xiàn)TU之間計(jì)算暫態(tài)電流相似性時(shí)易受其影響。

c.各FTU均需向主站上傳故障錄波數(shù)據(jù)，傳輸數(shù)據(jù)量大，對(duì)通信壓力較大。主站定位算法復(fù)雜，不同廠家產(chǎn)品之間的配合有一定難度。

3.3 暫態(tài)電流近似熵定位方法

利用近似熵算法將暫態(tài)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)對(duì)應(yīng)電流波形復(fù)雜程度的熵值，主站通過比較相鄰FTU的電流熵值大小確定故障區(qū)段［15］。

該方法仍是基于暫態(tài)電流相似性的基本原理，其優(yōu)點(diǎn)為：FTU不再需要向主站上報(bào)錄波數(shù)據(jù)，減輕了對(duì)通信的壓力；主站不需計(jì)算相似系數(shù)，算法相對(duì)簡單。但由于信號(hào)熵值與信號(hào)復(fù)雜程度間是非線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，且存在非唯一性，其實(shí)際效果還需驗(yàn)證。

3.4 暫態(tài)功率方向和電流相似性綜合定位方法

暫態(tài)功率方向方法的定位可靠性大于暫態(tài)電流相似性方法，但前者僅適用于部分檢測(cè)點(diǎn)，而后者適用于所有檢測(cè)點(diǎn)。因此，可以根據(jù)故障線路上各FTU獲得電壓信號(hào)的狀況，綜合利用暫態(tài)功率方向和暫態(tài)電流相似性信息確定故障區(qū)段，即：

a.利用具備計(jì)算暫態(tài)功率方向條件的各FTU的故障方向信息，確定故障所在的大區(qū)段（可能包含有1個(gè)或多個(gè)不具備計(jì)算暫態(tài)功率方向條件的FTU）；

b.在大區(qū)段內(nèi)，利用各FTU間暫態(tài)電流相似性關(guān)系確定故障具體區(qū)段。

圖3所示的故障線路中，設(shè)FTU1可以獲得零序電壓信號(hào)，可計(jì)算任何相接地的暫態(tài)功率方向；FTU3可以獲得CA相線電壓，可計(jì)算A相或C相接地的暫態(tài)功率方向；FTU2不能獲得任何電壓信號(hào)。

對(duì)于A相或C相接地故障，可先根據(jù)FTU1和FTU3的暫態(tài)功率方向確定故障所在的大區(qū)段；如果故障位于FTU1和FTU3之間，則再根據(jù)FTU1和FTU2的暫態(tài)電流相似性關(guān)系確定具體故障區(qū)段。對(duì)于B相接地故障，則只能根據(jù)3個(gè)FTU間的暫態(tài)電流相似性關(guān)系確定具體故障區(qū)段。

4 DA系統(tǒng)暫態(tài)定位的實(shí)現(xiàn)

4.1 DA系統(tǒng)接入故障選線裝置的必要性

為解決出線斷路器處接地故障信息的獲取及提高定位可靠性，可在變電所內(nèi)裝設(shè)高可靠性選線裝置。除實(shí)現(xiàn)常規(guī)選線功能外，還將產(chǎn)生定位所需的各種故障信息并將信息接入DA系統(tǒng)，其作用如下。

a.確定故障線路，提高定位可靠性。選擇故障線路是定位的首要步驟。相比FTU，選線裝置可獲得所需的各種信號(hào)，軟硬件處理能力更強(qiáng)，其選線的可靠性也更高。

b.提供出線口故障信息，消除定位盲區(qū)。選線裝置可提供故障線路出口處的暫態(tài)功率方向、暫態(tài)電流錄波數(shù)據(jù)、暫態(tài)電流近似熵等各種故障信息，起到了短路故障時(shí)出線保護(hù)裝置的作用，可消除首個(gè)FTU與母線間的定位盲區(qū)。

c.提高抗干擾能力。選線裝置可以根據(jù)三相電壓/零序電壓特征區(qū)分雷擊、合閘等引起的暫態(tài)過程和故障暫態(tài)過程。對(duì)于接地故障，能夠判別故障類型（穩(wěn)定故障、弧光故障或間歇性故障等），識(shí)別故障持續(xù)時(shí)間。將這些信息上報(bào)DA主站后，可以提高故障檢測(cè)的抗干擾能力。

小電流接地故障暫態(tài)電流幅值遠(yuǎn)大于工頻穩(wěn)態(tài)電流，一般達(dá)上百安培，有效保障了故障檢測(cè)的可靠性。

4.2 DA系統(tǒng)接地故障定位流程

配電網(wǎng)允許帶接地故障運(yùn)行一段時(shí)間，對(duì)檢測(cè)時(shí)間無嚴(yán)格要求?？刹捎眉泄收咸幚砟Ｊ?，即由DA主站收集不同F(xiàn)TU故障信息實(shí)現(xiàn)定位，根據(jù)需要由調(diào)度人員遙控操作完成隔離。DA系統(tǒng)定位流程如下。

a.接地時(shí)，選線裝置根據(jù)零序電壓變化啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)故障選線，并將帶有時(shí)間標(biāo)簽的故障線路出口暫態(tài)功率方向、暫態(tài)電流錄波數(shù)據(jù)（或?qū)?yīng)的近似熵值）以及工頻電壓等信息上報(bào)主站。

b.接地時(shí)，接有三相/零序電壓的FTU，根據(jù)三相/零序電壓工頻量變化啟動(dòng)，接有特定線電壓的FTU根據(jù)暫態(tài)電流變化啟動(dòng)，計(jì)算暫態(tài)功率方向，并將帶有時(shí)間標(biāo)簽的故障方向、暫態(tài)電流錄波數(shù)據(jù)（或?qū)?yīng)的近似熵值）等信息上報(bào)主站。

c.接地時(shí)，無三相/零序/特定線電壓的FTU根據(jù)暫態(tài)電流變化啟動(dòng)，并將帶有時(shí)間標(biāo)簽的暫態(tài)電流錄波數(shù)據(jù)（或?qū)?yīng)的近似熵值）等信息上報(bào)主站。

d.主站收集到變電所選線裝置和各個(gè)FTU故障信息后，根據(jù)選線裝置的電壓信息確認(rèn)是否發(fā)生接地故障，如果是擾動(dòng)則退出。

e.確認(rèn)發(fā)生接地故障后，根據(jù)選線裝置的選線結(jié)果確定故障線路。

f.根據(jù)選線裝置和故障線路FTU信息，綜合利用暫態(tài)功率方向和電流相似性原理確定故障區(qū)段。

g.根據(jù)選線裝置的電壓信息確定故障持續(xù)時(shí)間，對(duì)于永久性故障推出定位結(jié)果，并給出聲光告警信息；對(duì)于瞬時(shí)性故障，保存定位結(jié)果，僅給出文字告警信息。

5 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行及結(jié)果

在DA系統(tǒng)平臺(tái)上開發(fā)的小電流接地故障暫態(tài)定位功能已經(jīng)過了靜態(tài)模擬試驗(yàn)，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試運(yùn)行。靜態(tài)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)與圖3相似，經(jīng)過多次技術(shù)改進(jìn)和完善，定位成功率已達(dá)99%以上。以下主要介紹現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行情況。

5.1 試運(yùn)行系統(tǒng)

試運(yùn)行系統(tǒng)為廈門電業(yè)局TY變電所10 kV-Ⅰ段和10 kV-Ⅳ段母線，2段母線各有出線11條、5條，均經(jīng)自動(dòng)調(diào)諧式消弧線圈接地。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)了母線Ⅰ的911汀溪線和母線Ⅳ的946四林線，2條線路分別安裝了2臺(tái)FTU（線路各被分為3個(gè)區(qū)段），在變電所安裝了改進(jìn)后的暫態(tài)原理選線裝置，在調(diào)度部門安裝了定位主站。FTU1、FTU3接入AB相電壓，F(xiàn)TU2、FTU4接入BC相電壓，F(xiàn)TU、選線裝置和定位主站間通過GPRS通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行故障定位系統(tǒng)Fig.4 Site trial of fault location system

5.2 運(yùn)行結(jié)果分析

經(jīng)過近2個(gè)月的試運(yùn)行，系統(tǒng)成功記錄了實(shí)際故障11次，具體情況見表1。表中，功率方向1為故障線路首個(gè)FTU處的暫態(tài)功率方向，功率方向2為故障線路第2個(gè)FTU處的暫態(tài)功率方向，“+”表示無功功率流向線路，“-”表示無功功率流向母線；系數(shù)1為選線裝置與故障線路首個(gè)FTU間的暫態(tài)電流相似系數(shù)；系數(shù)2為故障線路2個(gè)FTU間的暫態(tài)電流相似系數(shù)；“×”表示因故障點(diǎn)下游暫態(tài)電流幅值小，F(xiàn)TU沒有啟動(dòng)，或是因FTU沒有接入故障相電壓，無法計(jì)算相應(yīng)的無功功率或相似系數(shù)；“*”表示僅使用功率方向法即可判斷故障區(qū)段，無需計(jì)算相似系數(shù)。

對(duì)應(yīng)于表1中第4次故障（各電流出現(xiàn)不同程度的飽和現(xiàn)象）和第7次故障，選線裝置和各FTU記錄的故障電流波形分別如圖5和圖6所示。

表1 現(xiàn)場(chǎng)故障定位結(jié)果Tab.1 Results of site fault location

圖5 區(qū)段3故障時(shí)各檢測(cè)點(diǎn)暫態(tài)電流波形Fig.5 Transient current waveform of each monitoring point with fault in section 3

圖6 區(qū)段2故障時(shí)各檢測(cè)點(diǎn)暫態(tài)電流波形Fig.6 Transient current waveform of each monitoring point with fault in section 2

5.3 試驗(yàn)系統(tǒng)的抗擾動(dòng)措施

除接地故障外，操作、雷擊等因素也會(huì)在配電線路上產(chǎn)生擾動(dòng)性質(zhì)的暫態(tài)電流。能量較大的擾動(dòng)還會(huì)引起電壓波動(dòng)，出現(xiàn)瞬間的零序電壓信號(hào)，與瞬時(shí)性接地故障現(xiàn)象有相似之處，但其零序電壓持續(xù)時(shí)間非常短暫（遠(yuǎn)小于1個(gè)工頻周期）。

依靠零序電流突變量啟動(dòng)的FTU易受干擾誤動(dòng)，而依靠零序電壓或三相電壓變化啟動(dòng)的選線裝置或FTU，誤動(dòng)概率大為降低。主站在選線裝置啟動(dòng)（出現(xiàn)零序電壓）且零序電壓持續(xù)時(shí)間超過一定時(shí)限（可設(shè)為2～5 ms）時(shí)確認(rèn)為接地故障，否則判為擾動(dòng)。

試驗(yàn)系統(tǒng)共記錄了1000多次擾動(dòng)數(shù)據(jù)，只有3次擾動(dòng)存在一定的零序電壓變化使選線裝置同時(shí)啟動(dòng)，其他擾動(dòng)則只有FTU啟動(dòng)，圖7為FTU記錄的一次典型擾動(dòng)暫態(tài)電流波形。

圖7 FTU記錄的擾動(dòng)暫態(tài)電流波形Fig.7 Transient current waveform of disturbance recorded by FTU

6 結(jié)論

小電流接地故障定位已成為制約DA技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素，亟待解決。研究新的定位原理和技術(shù)時(shí)，必須適應(yīng)DA系統(tǒng)電壓信號(hào)接入和對(duì)時(shí)困難等限制條件。DA系統(tǒng)中接入變電所選線裝置信息，可以提高接地故障定位可靠性，消除定位盲區(qū)。

根據(jù)選線裝置結(jié)果確定故障線路后，先利用故障線路中具備計(jì)算暫態(tài)功率方向條件的各FTU的故障方向信息確定故障所在大區(qū)段，在大區(qū)段內(nèi)再利用各FTU間暫態(tài)電流相似性關(guān)系確定故障具體區(qū)段。這種定位方法綜合了暫態(tài)功率方向法和暫態(tài)電流相似性方法的優(yōu)點(diǎn)，檢測(cè)可靠性高，適用范圍廣。

DA系統(tǒng)的小電流接地故障暫態(tài)定位技術(shù)，借助系統(tǒng)已有平臺(tái)，不需要外加接地電阻或信號(hào)注入設(shè)備，不僅不受消弧線圈影響，檢測(cè)可靠，且易于實(shí)現(xiàn)，投資小。