由于配電網(wǎng)直接接觸用戶(hù)，因此其出現(xiàn)故障后容易對(duì)人身財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。我國(guó)的配電網(wǎng)大部分采用的是不接地與消弧線圈接地方式，統(tǒng)稱(chēng)為小電流接地方式。這種接地方式對(duì)于提高供電可靠性十分有效，在發(fā)生單相接地時(shí)，電網(wǎng)可以繼續(xù)運(yùn)行。但是，這種接地方式同時(shí)會(huì)導(dǎo)致故障的選線定位更加困難，對(duì)公共安生造成巨大威脅。例如，電纜線路發(fā)生弧光接地故障時(shí)，若不能及時(shí)處理，很容易發(fā)展成為相間短路故障。

隨著配電網(wǎng)運(yùn)行的安全問(wèn)題越來(lái)越受重視，配電網(wǎng)接地故障的選線與定位技術(shù)不斷發(fā)展。目前，實(shí)踐應(yīng)用中比較成熟的方式是將能夠識(shí)別一定電氣量信號(hào)的故障指示器掛在線路上，通過(guò)采集配電網(wǎng)下同線路、不同位置的電氣量來(lái)判斷故障線路與位置。

1基于故障指示器的選線原理概述

故障指示器一般具備電流采集、電場(chǎng)測(cè)量和無(wú)線通信功能。基于故障指示器的配電網(wǎng)接地故障選線與定位的基本原理是通過(guò)在不同的線路、同一條線路的不同區(qū)段分別安裝故障指示器，以采集故障發(fā)生時(shí)的某些特征量為判斷依據(jù)來(lái)判斷故障的發(fā)生，并完成故障的選線與定位。具體實(shí)現(xiàn)方式大致分為兩種：一是人為制造個(gè)有明顯特征的電氣量，使其僅流過(guò)故障線路與接地點(diǎn)，從而選出故障線路并將故障點(diǎn)定位在該線路兩個(gè)故障指示器之間的位置，稱(chēng)為外施信號(hào)法；另一種方法是直接利用故障發(fā)生時(shí)的一些特征量進(jìn)行判斷，同樣將故障定位至故障線路上兩個(gè)故障指示器之間，稱(chēng)為錄波法。 

2 外施信號(hào)法基本原理

外施信號(hào)法的故障選線需要引入信號(hào)發(fā)生裝置，即信號(hào)源。該信號(hào)源應(yīng)能夠發(fā)出特征明顯的信號(hào)。通常采用的信號(hào)源是3個(gè)單相開(kāi)關(guān)與一個(gè)小電阻串聯(lián)，如圖1所示。3個(gè)開(kāi)關(guān)的另一端分別街道三相母線上，電阻的另一端接地。此外，信號(hào)源中還有PT/CT等裝置。

圈1信號(hào)源結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，通過(guò)反復(fù)閉合-斷開(kāi)接于非故障相的開(kāi)關(guān)制造交流脈沖。在開(kāi)關(guān)閉臺(tái)時(shí)，系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上處于兩相經(jīng)電阻短路狀態(tài)，因此能夠產(chǎn)生較大的工頻電流，位干線路上的故障指示器則通過(guò)檢測(cè)該電流脈沖是否流過(guò)自身所在位置來(lái)判斷故障線路與位置。 具體實(shí)現(xiàn)方式如圖2所示。

圖2 外施信號(hào)法原理示意圖

若出現(xiàn)2點(diǎn)F處C相發(fā)生接地故障，連接在母線上的信號(hào)源檢測(cè)到中性點(diǎn)電壓偏移后啟動(dòng)，并通過(guò)反復(fù)閉合-斷開(kāi)A（B）相接觸器來(lái)發(fā)出交流脈沖信號(hào)。在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流僅為系統(tǒng)的電容電流；在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，A（B）相與C相經(jīng)過(guò)接地電阻R0/過(guò)渡電阻R1與線路等效阻抗相連，流過(guò)的電流值明顯大于系統(tǒng)電容電流與負(fù)荷電流。該電流脈沖會(huì)沿著圖2中虛線所示部分流過(guò)，只會(huì)被線路2點(diǎn)3位置C相的故障指示器檢測(cè)到，系統(tǒng)其他位置指示器則檢測(cè)不到，故可以確定故障發(fā)生在線路2的C相，編號(hào)為3-C與4-C的故障指示器之間的位置。

3 錄波法基本原理

錄波法并不使用額外的信號(hào)源，而是通過(guò)故障前后的電氣量變化來(lái)判斷故障線路與位置。所采用的判斷方法可分為暫態(tài)法和穩(wěn)態(tài)法，此處以穩(wěn)態(tài)法為例進(jìn)行說(shuō)明。

圖3 錄波法原理示意圖

以上述簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)為例，F(xiàn)點(diǎn)發(fā)生故障后，有對(duì)稱(chēng)分量法將網(wǎng)絡(luò)分為正序/負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)。以零序電流作為判據(jù)，單獨(dú)分析零序網(wǎng)絡(luò)，故障的發(fā)生相當(dāng)于在故障點(diǎn)處引入了一個(gè)三相零序電源，由其產(chǎn)生的零序電流的分布如圖3所示。

可以看出，流經(jīng)故障點(diǎn)上游的故障指示器的電流方向與系統(tǒng)其他位置相反，由此可以確定故障線路與故障點(diǎn)的位置。

除了采用穩(wěn)態(tài)量之外，還可以利用故障發(fā)生瞬間的電氣量變化判斷故障的位置。如在故障發(fā)生時(shí)刻，由于三相電壓的變化會(huì)導(dǎo)致其對(duì)地電容有短暫的充電或放電過(guò)程，通過(guò)測(cè)量該電流在各條線路的方向，也能完成故障的選線定位。

錄波法可以利用不同的判據(jù)適用于不接地系統(tǒng)或消弧線圈系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需安裝信號(hào)源，也不會(huì)加重故障點(diǎn)的故障。但是，為了保證測(cè)量判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，該方法對(duì)故障指示器的采樣頻率/采樣精度/時(shí)鐘同步以及無(wú)線傳輸能力要求較高，增加了成本。此外，錄波法中故障指示器一般要測(cè)量線路周?chē)碾妶?chǎng)分布，而空間電場(chǎng)分布受外界環(huán)境影響很大，容易造成誤報(bào)。

4 結(jié)語(yǔ)

配電網(wǎng)面臨的的運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜，各種故障呈現(xiàn)的特點(diǎn)也不盡相同，給配電網(wǎng)接地故障的定位帶來(lái)了挑戰(zhàn)，而目前尚未出現(xiàn)能夠全面解決所有配電網(wǎng)接地故障的技術(shù)方法。本文介紹了的兩種方法初步經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，被證明是有效的，且適用性較強(qiáng)。綜上所述，兩種方法雖然存在各自的局限，但隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，都有廣闊的發(fā)展前景。