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，嚴重影響著供電可靠性。在縣城農(nóng)村配電網(wǎng)中存在點多、線長、面廣及接線方式復(fù)雜多變等特點，因此在線路故障時，要靠配電運行人員沿線查線，直到發(fā)現(xiàn)故障點，且故障查找困難，難以保障及時恢復(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，加強線路的絕緣化水平，及時更換老化設(shè)備，加強對 10kV 線路運行人員的業(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)濟和社會持續(xù)快速發(fā)展，人民生活水平的進一步提高，電力用戶對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)自動化的建設(shè)被提上日程。
配電網(wǎng)自動化的建設(shè)推動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源。文獻 [1] 論述了配電系統(tǒng)故障指示器的基本原理及其特點，并對其發(fā)展前景進行了展望。文獻 [2] 通過對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 [3] 介紹了一種集短路、接地監(jiān)測、遠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 [4] 通過現(xiàn)場試驗對故障指示器系統(tǒng)有效性進行了研究，并對系統(tǒng)應(yīng)用、建設(shè)和運維中需要解決的問題提出了建議?，F(xiàn)場運行經(jīng)驗表明故障定位系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測線路的運行狀態(tài)，對線路故障進行快速準確定位，并發(fā)出報警指示。并且故障指示器與其他配電自動化設(shè)備相比，具有體積小、重量輕、安裝拆除方便，成本相對較低的優(yōu)點 [5]。應(yīng)用單相接地故障指示器系統(tǒng)進行故障定位作為故障選線與定位的一個重要技術(shù)手段，已經(jīng)在我國很多地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。將來還會有大量信號源接入配電網(wǎng)，因此信號源接入實際配電網(wǎng)之前進行有效的檢測檢驗是非常必要的，對于提高廠家產(chǎn)品質(zhì)量和減少投入運行后的事故發(fā)生具有重要的現(xiàn)實意義。
1 信號源主動注入信號法檢測原理
國內(nèi)外中壓配電網(wǎng)廣泛采用小電流接地運行方式，主要是中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地方式 [6]。文獻 [7] 指出小電流故障定位方法按照定位所利用的信號方式不同，可分為主動式和被動式兩大類。文獻 [8] 通過研究現(xiàn)有應(yīng)用的暫態(tài)綜合判據(jù)法”和 “信號源注入法”檢測原理，發(fā)現(xiàn)這兩種方法適用于配電網(wǎng)常見的中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，且動作準確性高于其他檢測原理。其中，以主動注入信號法的接地檢測方法*為可靠。此種方法是**不受系統(tǒng)運行方式、拓撲結(jié)構(gòu)、中性點接地方式以及故障隨機因素等影響的故障檢測方法。但需要安裝信號源，由信號源和故障指示器組成故障定位系統(tǒng)。
主動注入信號法是在故障發(fā)生后主動地向系統(tǒng)注入特定信號，當安裝在故障通道上的故障指示器采集到這一特殊信號后，報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)信號源的工作原理主要分為三種：一是中值電阻信號注入法；二是高次諧波信號注入法；三是不平衡電流信號注入法。
三種方法中，由于中值電阻注入電流信號法具有較多優(yōu)點。如注入信號為工頻脈沖信號，對系統(tǒng)運行無任何**影響，同時注入信號強度、脈沖寬度和間隔時間均可人為設(shè)定，工頻信號容易被線路上的各種智能終端設(shè)備（如FTU、DTU）識別和準確采樣，這樣可以使信號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，投入阻性負荷有助于消除系統(tǒng)諧振。因此運行可靠性更高，是目前中性點非有效性接地系統(tǒng)中，實現(xiàn)在線準確定位接地故障點*有效方法，該方法具有可靠性高、投資省、易推廣以及對系統(tǒng)運行無負面影響的優(yōu)點。因此，中值電阻信號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法的原理。
中值電阻投切法原理的信號源需要增加一次設(shè)備，主要由避雷器、熔斷器、電壓互感器等幾部分組成。當信號源監(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)定啟動值，應(yīng)與變電站絕緣監(jiān)視整定值一致 ) 時，高壓接觸器閉合，向系統(tǒng)投入中值電阻，每隔一定時間進行一次投切，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，供故障指示器檢測判斷。
2 信號源裝置的結(jié)構(gòu)與功能
根據(jù)信號源注入特定電流信號的原理，設(shè)計和制造了信號源裝置。裝置原理如圖 2 所示。
該信號源裝置適用于 10 kV 配電網(wǎng)中性點不接地系統(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；正常運行狀態(tài)時，控制器能夠在線實時監(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到控制器故障電壓啟動定值時，發(fā)出信號控制高壓接觸器 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之間形成回路，向接地故障相注入特定的電流序列信號。當故障指示器檢測到特定電流信
號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)定運行。
3 信號源裝置的檢測分析
為了準確的檢測信號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序列應(yīng)正確；電流信號序列正確。以前，為驗證廣泛應(yīng)用的配電網(wǎng)故障指示器系統(tǒng)的有效性，需要在實際電網(wǎng)電路中開展“10 kV 配電線路上人工單相接地試驗”。在實際電網(wǎng)電路中安裝信號源發(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。雖然在實際電路中進行試驗，運行環(huán)境更加真實，得到的數(shù)據(jù)更符合實際?，F(xiàn)在，在配電網(wǎng)動模系統(tǒng)上進行配電網(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、不同負荷下的單相接地故障。減輕了工作人員勞動強度，節(jié)省了檢測時間，有效的提高了信號源檢測效率。具體方法如下：
將故障指示器掛接入模擬線路上，動模系統(tǒng) PT 二次側(cè)與信號源控制器相連。配電網(wǎng)動模系統(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。 為故障指示器，信號源接在 QF21 出線位置。以模擬 C相故障為例，故障點設(shè)置為 D13。根據(jù)設(shè)置，信號源投切超前相 A。使用錄波儀錄到的 A 相電流波形如圖 4 所示。
將一臺檢測完成的信號源裝置接入變電站 10 kV出線側(cè)桿塔上，幫助進行故障查找。運行情況表明，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強度，提高了工作效率，縮短了停電時間。
4 結(jié)束語
為了驗證配電網(wǎng)信號源功能性能的有效性，本文在信號源單機狀態(tài)下利用繼電保護測試儀和接入配電網(wǎng)動模系統(tǒng)中模擬單相接地故障的工況，對其進行了**的入網(wǎng)前檢測。可以得出以下結(jié)論：
1）由信號源接入實際配電線路的運行情況表明，對信號源入網(wǎng)前的的檢測方法是正確有效的。
2）當發(fā)生單相接地故障時，信號源有規(guī)律的投切中值電阻，在非故障相和故障相接地點之間形成回路，注入特定序列的電流信號。故障指示器檢測到特定電流信號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源。
