（广东电网茂名化州供电局广东茂名525100）
摘要：配网自动化系统一个重要的功能就是故障定位，在对整个系统运行状态进行充分分析的基础上，能够把故障范围缩小，从而缩短发现故障、解决故障的时间，为提升配网自动化系统运行稳定性奠定良好的基础。值得注意的是，中心点不接地与经消弧线圈接地等故障产生的原因并不明确，也不会产生明显的故障电流，此时配网自动化系统在运行过程中，很难精确地定位电流接地故障部位，因此必须积极应用科学的定位方法，才能够提升该系统的运行稳定性。
关键词：配网自动化系统；小电流接地故障；定位方法
一、小电流接地故障的分段定位原理
从辐射型接线方式、故障选线与定位和获取小电流节点故障信息三个角度出发对小电流接地故障的分段定位原理进行分析。
1.1辐射型接线方式
开环运行是配电网运行的主要特点，而闭环设计是管理配电网过程中的主要特点，在这种情况下，必须保证配电网能够被构建成一个环状结构。因此应将连接开关应用于配电网的每一个线路当中。在普通运行模式基础上，在断开双电源连接时，开环运行最初运行的配电线路是由变电站引出的，此时所构成的结构是由单电源辐射线组成的。
1.2故障选线与定位
如果非有效接地系统是线路的特点，同时产生了小电流接地的故障，此时线电压将取代非故障低电压。特别在间歇性弧光接地现象产生的过程中，中性点没有充足的通路来释放电荷，因此会造成弧光接地过电压，从而降低线路绝缘性能，而概率在相间短路中将被提升。所以，配电网管理时，工作人员必须在第一时间内对故障线路进行确定，并有针对性地采取措施加以解决。在提升配电网故障检测水平的过程中，可以将多个故障监测点设置在配电网线路中，在对线路区间进行划分的过程中，应以故障监测点边界为基础。从实际故障检测管理中可以看出，要获得精确的检测结果，越短的故障检测点区间越好。因此，对故障检测点进行科学设置至关重要。
1.3获取小电流节点故障信息
（1）中性点不接地系统故障
当小电流节点故障产生于单电源辐射结构线路中，不稳定性是零序电流量的主要特点，正因为如此，线路端母线无法精确地判断故障分布情况。在这一过程中，如果拥有较多的配电网支路线路，同时传输距离较远，此时无法应用人工的方式进行故障线路检测。在中性点非有效接地系统中，如果单相接地问题产生于线路某点中，此时零序电压源介入到这一点上。那么在这一过程中，较低的感抗将产生于这一故障点中，而整条线路中的零序电压将拥有几乎相同的数值。那么就可以断定非故障线路中的零序电压值为零。
（2）消弧线圈接地系统故障特点
消弧线圈在电网运行中发挥着补偿功能，此时对消弧线圈接地系统中的中性点来讲，零序电流小于健全线路电流幅值的状况时有发生，此时如果线路发生接地故障，配电网将在电网支持下进行自动化运行，而这一运行仅能够维持最多2h。
二、小电流接地故障暂态分布特征
2.1接地故障的暂态过程
小电流接地故障的暂态（过渡）过程由系统等效电感、电容间的谐振产生。故障定位应重点研究故障点两侧暂态特征的差异。为简便起见，分析主谐振频率暂态分量特征的等值电路可近似为图1。
图中，uf为故障点零模（即零序，后同）电压，等于故障相故障前的反相电压；R为接地电流沿途的总电阻；L0m、L0n和C0m、C0n分别为故障点上游（母线
侧）、下游（负荷侧）的零模等效电感和零模等效电容；Lk为消弧线圈等效电感；i0m和i0n分别为故障点上游和下游暂态零模电流。根据图1，可认为故障点两侧暂态过程相互独立，即上游暂态过程由故障点到母线区间线路、所有健全线路以及消弧线圈共同产生，下游暂态过程仅由故障点到末端区间线路产生。
消弧线圈作为与故障点上游零模电容并联的电感元件，仅在高阻接地时对故障暂态的谐振频率和幅值有一定影响，其对故障电流的补偿作用随频率增高而下降。与选线技术相同，在分析暂态电流在系统内分布规律及定位技术时可忽略消弧线圈。相当比例的故障是不稳定的弧光接地或间歇性接地，使得工频信号不稳定而暂态信号频繁出现。图2给出了一个现场记录的接地故障电流信号。
2.2故障暂态电流在系统内的分布特征
配电系统一般具有多条出线，故障点上游方向的线路总长度远大于下游方向，其线路电感和对地分布电容也远大于后者。因此，一般条件下，上游方向的暂态过程谐振频率低，而下游方向谐振频率高，二者差异较大，相似性低。
对健全线路和故障点下游方向的检测点，故障电流为检测点下游区段线路的分布电容电流，幅值较小，方向由母线流向线路。对故障点到母线间的检测点，故障电流为检测点上游线路和所有健全线路分布电容电流之和，幅值较大，方向由线路流向母线。对故障点上游或下游2个相邻检测点（不包含故障点），其暂态电流之差为其间线路的分布电容电流，变化不大，即二者的暂态电流幅值接近，相似程度高。图3为接地故障暂态零模电流在系统内的分布。
三、DA系统暂态定位面临的主要问题
利用DA系统实现接地故障暂态定位，必须考虑其各种限制条件。
3.1馈线终端装置的信号获取
与在变电所中可以方便地获取所需电压、电流信号不同，DA系统中馈线终端装置（FTU）能获得的信号常常受到限制。
配电线路负荷开关、断路器集成的电流互感器（TA）一般分为2种配置：保护用三相TA、保护用两相TA加零序TA。
三相TA配置可以通过三相TA合成零序电流信号，并利用突变量原理克服TA参数不同产生的不平衡电流（工频分量）。由于正常运行时电流没有暂态分量，故障产生的暂态电流又远大于工频电流，因此通过三相TA合成的方法能够获得可靠的故障暂态零模电流。配置零序TA的情况下，可以直接获得工频和暂态零序电流信号。
若无外接电源，线路开关一般安装有1个或2个电压互感器（TV）给一次和二次设备提供电源，所以FTU可获得1个或2个线电压信号，无法获得相电压或者零序电压信号。即对于接地故障，线路上FTU均可获得零序电流信号，部分FTU可获得线电压信号，而均无法获得三相电压或零序电压信号。
3.2FTU的时间同步
接地故障中弧光接地、间歇性接地的比例较大。这类故障会不断产生暂态信号，如果需要对不同FTU检测的暂态电流进行比较运算，则需要各FTU间有较高的时间同步能力（误差小于1ms）。目前通过主站对时的方式，FTU的时间同步误差一般在10ms左右，不能满足要求。给FTU附加卫星（GPS）对时模块或通过1588系统对时，可显著提高对时精度，但成本也会相应增加。因此，要求定位算法能够适应FTU时间同步误差较大的情况。
3.3FTU软、硬件处理能力
接地故障暂态信号主谐振频率一般在几百Hz至2kHz，对FTU的采样频率有较高要求，一般要求大于6kHz。
在故障时要记录暂态信号并进行处理，要求FTU具有较强的软、硬件处理能力。
3.4出线断路器处故障信息的获取
在短路故障定位过程中，DA系统需要采集变电所出线断路器的故障信息。大部分DA系统的监控范围不包含出线开关，需要和地区调度自动化系统或者变电所综合自动化系统配合以获得所需信息。与短路故障只在故障线路产生故障电流不同，小电流接地故障时，系统内所有出线、检测点均能检测到故障信号，而出线断路器的保护设备一般不能提供所需的接地故障信息，仅依靠各FTU的故障信息，需要先确定故障线路再定位。受接入信号和软硬件处理能力限制，FTU的检测可靠性相对较差，可能在选线阶段就发生错误，且缺乏出线口故障信息，各出线第1个FTU到母线之间的区段为定位盲区。
3.5主站算法适用性
在应用最广泛的集中故障处理模式中，FTU负责故障信息采集，主站负责故障定位。一般的DA系统中，主站和终端会采用多个厂家的产品。为配合方便，要求定位算法越简单越好，或者能将终端厂家的特有定位软件植入主站中。
四、配网自动化系统小电流接地故障定位物理模拟
4.1故障定位模拟实验
本文在对配网自动化系统展开故障模拟实验的过程中，不仅对10kV配电网模拟平台进行了应用，同时严格遵守了国家相关规定。
由下图可知，2个零序电流测点存在于2号线路上，即测点1和测点2，而假想测点为测点3。本文在展开故障定位模拟实验的过程中，对2号线路进行了划分，现阶段，共由3段线路组成，r是起始点标示向量，在计算起始点标示向量的过程中，公式如下：r=[0，1，2]。由此可知，根测点是故障点路径，此时最后非零元素序号在故障路径标示向量中就是1。S是相邻矩阵，在对其数据进行综合应用的过程中，能够确定测点0是故障段起始节点，而子节点在测点0中就是测点1。此时可以判断出[0，1]就是故障区间。
图4故障实验模拟基本模型
4.2小电流接地故障定位系统
现阶段，在对配网自动化系统中的小电流接地故障进行定位的过程中，我国相关专家学者研究出了小电流接地故障定位系统，该系统的有效应用提升了电流故障区间判断的精确性，区间判断效果良好。小电流接地故障定位系统运行原理如下。
（1）移动型小电流故障分析系统
配管广域测量方法是移动型小电流故障分析系统运
行过程中的关键技术内容，该方法是建立在输电系统广域测量技术的基础之上的，配管广域测量方法使用步骤如下：
第一，设置两台装置，促使其能够实现对电流的同步测量，变电站是其中一台装置的安设位置，该装置运行过程中，应能够对线零序电压信息进行充分采集；而输电线沿线是安设另一台装置的主要位置，其运行过程中，应能够对电流信号进行有效采集。
第二，将GPS卫星系统设置于两台装置中，促使其在对信号进行有效采集的过程中，对GPS信号标准脉冲进行充分的应用，实现对电流和电压信号的有效统计，更重要的是，可以实现对GPS相位在同一时间内的数值记录。然而，在实际展开测量操作时，在不同位置接收脉冲差结果都小于1μs，所以在对GPS秒脉冲信号进行统计时，触发信号应以上升信息为主，只有这样，才能够实现同时进行信息处理工作和电流采样工作的目的。
第三，在对CSD网络进行应用的过程中，能够促使线路零序列电流测量段有效接收GPS中的电压信息，以时段为依据，对电流信息进行充分的测量和记录，相对数值存在于故障区间当中，在对其进行获取的过程中，需要进行大量的对比。
（2）固定型小电流故障分析系统
在建设固定型小电流故障分析系统的过程中，实际流程如下：
第一，设置两台装置，促使其能够实现对电流的同步测量，变电站是其中一台装置的安设位置，该装置运行过程中，应能够对线零序电压信息进行充分采集；而输电线沿线是安设另一台装置的主要位置，运行过程中，应能够对电流信号进行有效采集，值得注意的是，必须保障多个测量点被设置于相关测量线路中。
第二，秒脉冲信号存在于不同测量点中，在对其进行获取的过程中，可以对GPS卫星定位系统进行应用，而确定GPS系统相位时，必须对电流信号、电压信号等进行充分计算，计算中应对FFT进行应用。
第三，对信息服务端进行构建，根据实际需要，分化服务端，同时在对故障区间进行计算的过程中，应对分化例数进行充分的应用。
五、结语
综上所述，在社会经济不断进步的背景下，工业生产以及人们的日常生活中对电能可靠性的要求越来越高，在这种情况下，我国加大了电力系统建设力度，配网自动化系统的应用范围越来越广泛。该系统具有自动确定故障的功能，但是针对小电流接地故障来讲，必须采用特殊的故障确定方法，才能够及时发现并解决故障，故障定位模拟实验和小电流接地故障定位系统的合理应用，能够在第一时间确定小电流接地故障位置，对于保护配网自动化系统长期处于稳定的运行环境中发挥不容忽视的重要作用。
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