0　前言

中低壓配電網(wǎng)一般為小電流接地系統(tǒng)，其中單相接地故障發(fā)生率占總故障率的 85% 以上。然而由于接地故障特征復(fù)雜多變，選線和定位故障區(qū)段比較困難，嚴(yán)重影響著供電可靠性。在縣城農(nóng)村配電網(wǎng)中存在點(diǎn)多、線長、面廣及接線方式復(fù)雜多變等特點(diǎn)，因此在線路故障時(shí)，要靠配電運(yùn)行人員沿線查線，直到發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，且故障查找困難，難以保障及時(shí)恢復(fù)供電，造成供電可靠性更低。

過去，提高配電網(wǎng)供電可靠性通?？梢圆捎酶淖?10kV 線路接線方式，加強(qiáng)線路的絕緣化水平，及時(shí)更換老化設(shè)備，加強(qiáng)對(duì) 10kV 線路運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，規(guī)范用戶設(shè)備選型，綜合安排停電，轉(zhuǎn)供電操作，推行配電網(wǎng)帶電作業(yè)等措施。這些措施在一定程度上減少了停電次數(shù)，提高了供電可靠性。然而，隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)快速發(fā)展，人民生活水平的進(jìn)一步提高，電力用戶對(duì)供電可靠性也提出了更高的要求。因此供電服務(wù)壓力與日俱增，配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)被提上日程。

配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)推動(dòng)了線路故障定位系統(tǒng)的快速發(fā)展，系統(tǒng)主要包括故障指示器和信號(hào)源。文獻(xiàn) [1] 論述了配電系統(tǒng)故障指示器的基本原理及其特點(diǎn)，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。文獻(xiàn) [2] 通過對(duì)故障指示器原理的分析，建議故障指示器應(yīng)具有通信功能，能夠?qū)⑿畔⑸蟼髦付ńK端。文獻(xiàn) [3] 介紹了一種集短路、接地監(jiān)測、遠(yuǎn)程通信為一體的智能型故障指示器成功應(yīng)用的情況。文獻(xiàn) [4] 通過現(xiàn)場試驗(yàn)對(duì)故障指示器系統(tǒng)有效性進(jìn)行了研究，并對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用、建設(shè)和運(yùn)維中需要解決的問題提出了建議?，F(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明故障定位系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測線路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)線路故障進(jìn)行快速準(zhǔn)確定位，并發(fā)出報(bào)警指示。并且故障指示器與其他配電自動(dòng)化設(shè)備相比，具有體積小、重量輕、安裝拆除方便，成本相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn) [5]。應(yīng)用單相接地故障指示器系統(tǒng)進(jìn)行故障定位作為故障選線與定位的一個(gè)重要技術(shù)手段，已經(jīng)在我國很多地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。將來還會(huì)有大量信號(hào)源接入配電網(wǎng)，因此信號(hào)源接入實(shí)際配電網(wǎng)之前進(jìn)行有效的檢測檢驗(yàn)是非常必要的，對(duì)于提高廠家產(chǎn)品質(zhì)量和減少投入運(yùn)行后的事故發(fā)生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　信號(hào)源主動(dòng)注入信號(hào)法檢測原理

國內(nèi)外中壓配電網(wǎng)廣泛采用小電流接地運(yùn)行方式，主要是中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地方式 [6]。文獻(xiàn) [7] 指出小電流故障定位方法按照定位所利用的信號(hào)方式不同，可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類。文獻(xiàn) [8] 通過研究現(xiàn)有應(yīng)用的暫態(tài)綜合判據(jù)法”和 “信號(hào)源注入法”檢測原理，發(fā)現(xiàn)這兩種方法適用于配電網(wǎng)常見的中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，且動(dòng)作準(zhǔn)確性高于其他檢測原理。其中，以主動(dòng)注入信號(hào)法的接地檢測方法*為可靠。此種方法是**不受系統(tǒng)運(yùn)行方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、中性點(diǎn)接地方式以及故障隨機(jī)因素等影響的故障檢測方法。但需要安裝信號(hào)源，由信號(hào)源和故障指示器組成故障定位系統(tǒng)。

主動(dòng)注入信號(hào)法是在故障發(fā)生后主動(dòng)地向系統(tǒng)注入特定信號(hào)，當(dāng)安裝在故障通道上的故障指示器采集到這一特殊信號(hào)后，報(bào)警指示單相接地故障。中壓配電網(wǎng)中變壓器 10 kV 出線側(cè)一般接為三角形形式。信號(hào)源可以安裝在室外的桿塔上，它與掛接在線路上的故障指示器組成的故障定位系統(tǒng)來檢測單相接地故障。

目前，國內(nèi)信號(hào)源的工作原理主要分為三種：一是中值電阻信號(hào)注入法；二是高次諧波信號(hào)注入法；三是不平衡電流信號(hào)注入法。

三種方法中，由于中值電阻注入電流信號(hào)法具有較多優(yōu)點(diǎn)。如注入信號(hào)為工頻脈沖信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行無任何**影響，同時(shí)注入信號(hào)強(qiáng)度、脈沖寬度和間隔時(shí)間均可人為設(shè)定，工頻信號(hào)容易被線路上的各種智能終端設(shè)備（如FTU、DTU）識(shí)別和準(zhǔn)確采樣，這樣可以使信號(hào)注入檢測接地故障的方法得到更廣泛的推廣和應(yīng)用。在接地故障發(fā)生時(shí)，投入阻性負(fù)荷有助于消除系統(tǒng)諧振。因此運(yùn)行可靠性更高，是目前中性點(diǎn)非有效性接地系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)在線準(zhǔn)確定位接地故障點(diǎn)*有效方法，該方法具有可靠性高、投資省、易推廣以及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行無負(fù)面影響的優(yōu)點(diǎn)。因此，中值電阻信號(hào)注入法可以作為故障指示器接地判據(jù)的優(yōu)選。圖 1 展示了中值電阻投切注入信號(hào)法的原理。

中值電阻投切法原理的信號(hào)源需要增加一次設(shè)備，主要由避雷器、熔斷器、電壓互感器等幾部分組成。當(dāng)信號(hào)源監(jiān)測到系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障 ( 一般為系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓超過設(shè)定啟動(dòng)值，應(yīng)與變電站絕緣監(jiān)視整定值一致 ) 時(shí)，高壓接觸器閉合，向系統(tǒng)投入中值電阻，每隔一定時(shí)間進(jìn)行一次投切，這樣在故障線路故障相與非故障相之間變?nèi)藶榈慕拥毓收?。在故障相的超前相與故障相之間流過特定的電流序列信號(hào)，供故障指示器檢測判斷。

2　信號(hào)源裝置的結(jié)構(gòu)與功能

根據(jù)信號(hào)源注入特定電流信號(hào)的原理，設(shè)計(jì)和制造了信號(hào)源裝置。裝置原理如圖 2 所示。

該信號(hào)源裝置適用于 10 kV 配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障定位系統(tǒng)。其中一次高壓接線端子 1 接入 10 kV 配電網(wǎng) A C 兩相；正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，控制器能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)電壓電流，一旦發(fā)生單相接地故障，控制器可以檢測到電壓達(dá)到控制器故障電壓啟動(dòng)定值時(shí)，發(fā)出信號(hào)控制高壓接觸器 3，按照設(shè)定的脈沖序列投切，在超前的非故障相和故障相接地點(diǎn)之間形成回路，向接地故障相注入特定的電流序列信號(hào)。當(dāng)故障指示器檢測到特定電流信

號(hào)和電壓降低的情況下，故障指示器翻牌，并將故障信息上傳主站和指定終端，迅速告知值班工作人員。利用單相接地故障定位系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的單相接地故障有效快速定位，快速隔離，非故障區(qū)快速恢復(fù)供電等功能，提高了供電可靠性，保障了線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3　信號(hào)源裝置的檢測分析

為了準(zhǔn)確的檢測信號(hào)源裝置的性能和功能。需要模擬輸入的單相接地故障投切功能試驗(yàn)技術(shù)要求：故障相判斷正確；投切相正確，即投切故障相的超前相一次；控制器輸出控制信號(hào)序列應(yīng)正確；電流信號(hào)序列正確。以前，為驗(yàn)證廣泛應(yīng)用的配電網(wǎng)故障指示器系統(tǒng)的有效性，需要在實(shí)際電網(wǎng)電路中開展“10 kV 配電線路上人工單相接地試驗(yàn)”。在實(shí)際電網(wǎng)電路中安裝信號(hào)源發(fā)生裝置和配電網(wǎng)故障指示器，做好相應(yīng)安全措施，采用人工方式使 10 kV 線路發(fā)生單

相接地故障。雖然在實(shí)際電路中進(jìn)行試驗(yàn)，運(yùn)行環(huán)境更加真實(shí)，得到的數(shù)據(jù)更符合實(shí)際?，F(xiàn)在，在配電網(wǎng)動(dòng)模系統(tǒng)上進(jìn)行配電網(wǎng)故障指示器系統(tǒng)的有效性的檢測，可以方便靈活的模擬各種接線方式下、不同接地點(diǎn)、不同負(fù)荷下的單相接地故障。減輕了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了檢測時(shí)間，有效的提高了信號(hào)源檢測效率。具體方法如下：

將故障指示器掛接入模擬線路上，動(dòng)模系統(tǒng) PT 二次側(cè)與信號(hào)源控制器相連。配電網(wǎng)動(dòng)模系統(tǒng)一次接線圖如圖 3 所示。其中 QF21 至QF92，均為模擬斷器，XL1-XL6 均為模擬線路，D13、D15 為模擬單相接地點(diǎn)。 為故障指示器，信號(hào)源接在 QF21 出線位置。以模擬 C相故障為例，故障點(diǎn)設(shè)置為 D13。根據(jù)設(shè)置，信號(hào)源投切超前相 A。使用錄波儀錄到的 A 相電流波形如圖 4 所示。

將一臺(tái)檢測完成的信號(hào)源裝置接入變電站 10 kV出線側(cè)桿塔上，幫助進(jìn)行故障查找。運(yùn)行情況表明，線路故障指示器系統(tǒng)在 10 kV 配電線路上得到了廣泛應(yīng)用，減輕了巡線人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，縮短了停電時(shí)間。

4　結(jié)束語

為了驗(yàn)證配電網(wǎng)信號(hào)源功能性能的有效性，本文在信號(hào)源單機(jī)狀態(tài)下利用繼電保護(hù)測試儀和接入配電網(wǎng)動(dòng)模系統(tǒng)中模擬單相接地故障的工況，對(duì)其進(jìn)行了**的入網(wǎng)前檢測?？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論：

1）由信號(hào)源接入實(shí)際配電線路的運(yùn)行情況表明，對(duì)信號(hào)源入網(wǎng)前的的檢測方法是正確有效的。

2）當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，信號(hào)源有規(guī)律的投切中值電阻，在非故障相和故障相接地點(diǎn)之間形成回路，注入特定序列的電流信號(hào)。故障指示器檢測到特定電流信號(hào)和電壓降低的情況下，故障指示器翻牌，并將故障信息上傳主站和指定終端。

3）目前信號(hào)源的投入接地電阻一般是固定值，接地電流大小不能很好的控制。未來可以研制通過控制晶閘管導(dǎo)通角來控制接地電流大小的新型信號(hào)源。