国网江西省电力公司电力科学研究院 潘本仁 熊华强

　　中国石油大学（华东）信息与控制工程学院 宋华茂

　　胜利油田胜利动力机械集团有限公司 张秋凤

　　广西电网有限责任公司电力科学研究院 俞小勇

　　1 引言

　　在谐振接地系统中，消弧线圈一般处于过补偿状态。当系统发生单相接地故障时，由于消弧线圈的过补偿作用，使得系统的工频量失去了基本的故障特征，因此，利用稳态电气量的方法不能进行准确选线。为解决这一问题，先后提出了许多方法，例如利用故障信号的有功分量法[1]、五次谐波电流法[2]、暂态信息法[3-11]、行波法[12]、多源故障信息综合分析与融合处理的综合法[13]，以及人工注入信号法[14]、残流增量法[2]、中性点并联中电阻法[15]、小扰动法[16]等。由于小电流接地故障中暂态信息十分丰富，且不受消弧线圈补偿的影响，选线精度高。因此，暂态法选线是小电流接地故障选线技术中发展的新领域。

　　利用故障暂态无功功率方向（以下简称暂态功率）选线[3-4]是暂态选线的一种典型方法。此方法不仅要求各条出线间的零序电流互感器（CT）极性一致，还要求零序电压互感器（PT）与其对应的CT极性保持一致，才能保证暂态功率方向的正确性，从而进行正确选线。但由于传统配电线路很少用到方向保护，现场PT和CT的安装很少考虑互感器之间的对应极性关系，很容易由于一次侧、二次侧接线不对应造成极性反接，使暂态功率方向计算不确定而发生误选。文献[17]分析了PT、CT极性反接对选线方法的影响，但是没有展开讨论，提出了新的算法但实现比较复杂。

　　本文分析了PT极性反接和CT极性反接给暂态功率选线方法带来的影响。在PT和CT存在反接的情况下，分析了谐振接地系统在过补偿方式下发生单相接地故障时暂态无功功率和工频无功功率的变化规律以及误选概率。提出了一种不受PT和CT极性影响、综合利用故障时的暂态无功功率和工频无功功率进行选线的方法，并利用实验仿真和实际故障数据对新算法进行了验证。

　　2 PT和CT极性对暂态功率选线的影响

　　暂态功率选线法作为暂态选线的典型方法，具有许多优点。它只需检测线路的暂态电压、暂态电流信息就可以确定故障线路，无需和其他线路进行比较，具有自具性。可以解决两出线系统接地故障问题，检测出母线故障等。

　　2.1 暂态无功功率方向选线原理

　　当系统发生单相接地故障时，系统的暂态无功功率方向是不同的，健全线路的无功功率从母线流向线路，故障线路的无功功率从线路流向母线，因此可以通过无功功率的方向来区分故障线路和健全线路。

　　对于工频无功功率来说，通过工频电流电压的幅值相位关系就可以解得无功功率的值。但是对于暂态无功功率来说，暂态信号一般是非正弦信号，是一系列不同频率信号的叠加，不具备严格意义上的相位概念，因此不能用传统意义上的功率算法。

　　4 选线算法验证

　　在ATP中搭建电压等级为10kV的谐振接地系统并对其进行单相接地故障仿真，分别改变故障线路、故障发生位置、过渡电阻和故障初相角大小以及各种不同线路的CT极性反接等相关故障条件，进行了多次仿真试验，并用所得仿真数据对新算法进行验证，本文方法均可正确选线。

　　本文还选择了多组实际故障数据对新方法进行验证，虽然现场系统和理想系统仿真模型相比存在各种各样的噪声干扰信号，但是利用本文提出的新方法进行选线，结果仍然全部正确，选线的可靠性并不受影响。为了和文献[17]选线方法进行对比，本文选取相同的实例进行算法验证。

　　仍以文献[17]某供电企业10kV架空电缆混合线路系统的单相接地故障为例。首先根据零序电流幅值比较法选出4条零序电流幅值较大的出线，分别记为F1、F2、F3、F4，其中，F4为故障线路，F1和F3的零序CT极性反接，各出线零序电压电流波形如图2所示。

　　根据图2所示的故障电流电压波形，利用式（1）计算各出线暂态无功功率，利用式（7）计算工频无功功率，最后根据式（8）计算修正后的暂态无功功率，如表5所示。

　　由表5可以看出，如果仅仅利用暂态无功功率进行选线[3],将从出线暂态无功功率为负值的F1、F3和F4中任选一条为故障线路，误选概率高达66.7%。但是根据本文提出的新算法，利用修正后的暂态无功功率，只有F4线路为负值，就可以正确选择F4为故障线路。

　　5 结论

　　利用故障暂态无功功率进行故障选线，此方法不受消弧线圈补偿的影响，但受现场普遍存在的PT和CT极性反接或不确定的影响，使得暂态无功功率计算错误，容易发生误选，且误选概率随出线数量的增加而增加。

　　对于过补偿、全补偿以及欠补偿时补偿电流与系统电容电流的差值小于故障线路本身的电容电流时的谐振接地系统，可以利用工频无功功率的方向函数对暂态无功功率的方向进行修正，求出修正后的暂态无功功率。如果修正后的暂态无功功率为正值，那么该线路为健全线路；如果修正后的暂态无功功率为负值，那么该线路为故障线路；如果所有出线修正后的暂态无功功率都为正值，则为母线接地故障。

　　本文方法克服了PT、CT极性不确定对利用暂态无功功率方向选线的影响，提高了暂态选线技术的可靠性和适用性。仿真结果和现场实际故障数据都验证了新方法正确可行。

　　参考文献：

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　　[2] 束洪春.配电网络故障选线[M].北京:机械工业出版社,2008.

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　　[4] 薛永端,徐丙垠,冯祖仁.基于Hilbert变换的非正弦电路无功及瞬时无功功率定义[J].电力系统自动化,2004,28（12）:35-39.

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　　[8] 张姝,何正友,王三相负荷平衡提升电压质量的初步研讨"