小电流

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小电流简介

小电流是一个专业名词，比较有行业性。小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在哪一条线路上。

小电流在行业内是小电流接地选线装置的简称，该设备适用于3KV－66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地选线，用于电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、采油、冶金、煤炭、铁路等大型厂矿企业的供电系统，能够迅速可靠地指示出发生单相接地故障的线路。

　　80年代后期，华北电力大学杨以涵教授首先提出了群体比幅比相选线技术，并研制出了国内第一台选线装置。我公司与华北电力大学共同研制生产的“KA2003系列小电流接地电网单相接地故障选线装置”，是华北电力大学杨以涵教授“小电流接地选线课题组”近二十年来的技术积淀与结晶。该成果已通过国家电力公司组织的鉴定，选线装置已获得实用新型专利，并已申报国家发明专利。

单相接地是中压配网系统中最常见的故障，发生接地后系统虽可继续带故障运行，由于非故障相对地电压升高，若不及时处理可能会发展为非故障相绝缘破坏继发相间短路的威胁。

及时准确地判定接地回路是快速排除单相接地故障的基础，而这种实现判定接地故障回路的保护装置通常被称为小电流接地选线装置，但早期的选线装置常发生误选和漏选，效果不能令人满意。“选线准确率偏低”是长期困扰人们的难题。

小电流相关电气产品简介

目前，国内小电流接地选线系统的使用已经很广泛，电力系统的变电站、发电厂、水电站及化工、采油、冶金、煤炭、铁路等大型厂矿企业的供电系统，都引进了此装置。在之前，小电流装置一直存在着“选线正确率偏低”的情况，经过业内人士多年的研究，目前小电流相关的产品在选线准确率上已经提高到了100%，大大提高了专工的工作效率。

小电流选线原理

智能型比幅比相法。智能型比幅比相法的基本原理是：对于中性点不接地系统，比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。传统比幅比相方法在信号处理、抗干扰和有效域方面存在一定的缺陷。智能型的比幅比相方法采用Butterworth数字滤波器，对信号进行有效的数字滤波处理，提取出了更可靠的信号成分，提高了选线正确性。

谐波比幅比相法。谐波比幅比相法的基本原理是：对于中性点经消弧线圈接地系统，谐波分量处于欠补偿状态。如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相；若所有线路零序电流同相，则为母线接地。谐波选线方法采用有效的数字滤波手段，提取出能量最高的谐波频带范围，避免了提取单一谐波频率而导致的误差。

小波法。小波分析是一门现代信号处理理论与方法，它能有效地分析变化规律不确定和不稳定的随机信号，能够从信号中提取到局部化的有用成分。利用小波提取单相接地故障暂态信号的选线思路近年来很受重视，国内外刊物上也见到几篇研究该方法的文献。但目前这些方法只停留在理论研究水平上，没有达到实用化程度，也没有应用实例。我们经过深入的理论研究和大量的实验分析与改进，实现了实用的小波选线方法。小波选线方法利用单相接地故障产生的暂态电流和谐波电流作为选线判断的依据。由于小电流接地电网单相接地故障等值电路是一个容性通路，故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大。特别是发生弧光接地故障或间歇性接地故障情况下，暂态电流含量更丰富，持续时间更长。暂态电流满足在故障线路上的数值等于在非故障线路上数值之和且方向相反的关系，可以用来选线。由于电网中的暂态信号呈随机性、局部性和非平稳性特点，因此利用暂态信息选线的主要困难是如何准确地提取有用的暂态信号、如何合理地表示信号并构造出能适应信号特点的选线判据。我们提出的小波选线方法很好地解决了这些问题，使暂态信号得到了充分利用。小波选线方法的优点是：第一、该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。第二、该方法特别适应于故障状况复杂、故障波形杂乱的情况，这与稳态量选线方法形成优势互补。

首半波法。小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流虽然很复杂，但是发生故障的最初半个周波内，一定满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点，因此可以通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线，该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。

有功分量法、能量法。这两种方法的原理相同，对于中性点经消弧线圈接地系统，消弧线圈只能补偿零序电流的无功分量，不能补偿零序电流的有功分量，因此故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反，可以用这个特点进行选线。由于有功分量的含量较小，所以装置采用零序电流与零序电压的乘积，即零序能量来度量零序电流的有功分量，实际上是把有功分量进行了累加，零序能量最大的线路就是故障线路。

突变量选线方法。对于中性点经消弧线圈接地系统，我们研究认为在所有选线方法中零序电流突变量法的适用范围更广、选线准确性更高。这需要增加变量控制器装置，如图5－1所示，在消弧线圈两侧并联电抗器和真空开关，电抗值为600Ω，通过单相真空开关控制投切。正常运行时并联电抗不投入运行，发生永久性接地故障后将并联电抗短时投入，持续5－10秒再断开，使零序电流发生5A的突变量(对应于金属性接地)，这个突变的电流只会在故障线路中体现出来。因此利用这个投、切两次操作故障线路和非故障线路电流突变特征的差异可以选出故障线路。该方法同其它方法相结合，彻底地解决了消弧线圈接地电网的单相接地故障选线问题。

有效域技术。对于不同的故障信号特征，各种选线方法都有一定的适用条件。当适用条件满足时，该选线方法选线结果一定正确，否则，选线结果可能出现错误。我们称选线方法能够可靠选线的适用条件为该方法的充分性条件，满足充分性条件的故障区域，称为该选线方法的有效域。装置通过粗糙集理论对每一种选线方法都界定了有效域，当一个故障落在某方法的有效域内时，该方法对该故障的选线结果一定是正确的，否则给这种方法的选线结果乘以一个系数w(0

连续选线技术。连续选线技术是针对小电流接地系统单相接地故障中故障信号微弱、容易受干扰的特点而采取的技术措施。该技术不完全依赖于一次判断的结果，而是综合考虑全过程的情况。装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，这样可以有效地排除少数几次误判。