1.5 小电流接地故障定位存在的问题

(1)部分定位原理不可靠

小电流接地故障时,故障稳态电流微弱,一般小于20A,甚至只有几安培。随着消弧线圈的大量使用,故障线路稳态零序电流的幅值与极性不再具备故障特征,基于稳态零序电流的故障检测方法不再有效。

现场的接地故障中,很多为瞬时性接地或间歇性接地故障,其故障点普遍为电弧接地。对于弧光接地、特别是间歇性弧光接地,没有一个稳定的接地电流信号,使得基于稳态信号的检测方法失去了理论基础。

小电流接地故障定位方法中有的利用的信号本身很弱(如五次谐波法);有的故障判据成立的时间很短(如首半波法),从而导致算法不可靠;有的算法本质上还是使用工频零序电流,不管是使用什么样的分析工具,效果均不佳。近年,国内外学者将许多数学分析工具,如小波分析、粗糙集理论、神经网络、遗传算法、冗余纠错、模糊理论引入到小电流接地保护中,智能数学分析工具的使用可以更准确、可靠、灵敏地提取故障特征,一定程度上提高了保护的准确率和可靠性,但是不能从根本上解决问题,过于依赖数学工具,忽视了故障特征本身的分析。

(2)不同监测点信号不能精确同步

暂态信号已在小电流接地故障选线中成功应用,主要有暂态0模电流幅值比较、极性比较、暂态无功功率方向法。在配电自动化系统中,主要是利用线路上安装的馈线终端单元(FTU)检测暂态0模电流信号,实现故障定位。配电自动化系统主要利用主站实现FTU的时间同步,对时误差至少为几毫秒。在此情况下,暂态信号的幅值、极性比较法或者是利用小波、数学形态学等智能方法对信号进行处理,然后再比较其极性的方法不再有效。相关分析法中,在信号同步的情况下,故障点同侧两相邻检测点的暂态0模电流相关系数接近1,故障点两侧暂态0模电流相关系数很小,利用此特征可以确定故障区段。但是若时间不同步,故障点同侧和两侧两相邻检测点的0模电流相关系数均很小,此时便无法确定故障区段。

(3)故障信号获取困难

目前应用于小电流接地系统单相接地故障检测方法和装置,大都需要检测系统的0模电压和(或)0模电流信号。电力系统中普遍采用的提取0模电流的方法是在电缆出线的系统中装设零序(0模)电流互感器,在架空出线系统中装设三相电流互感器,通过三相电流合成0模电流信号。零序电压则是通过在母线或线路上安装电磁式电压互感器获得。随着技术的进步,光学互感器有了较大发展,但是离广泛应用还有一定距离。如果沿线每个检测点安装零序(0模)TV、TA或三相TA来获取0模电压和0模电流信号,不仅投资巨大,安装不便,需要停电安装,而且还易使系统产生铁磁谐振等安全隐患,不利于大面积推广,也正是因为此原因,有些效果很好的故障检测方法受到限制,至今未能现场应用。

(4)故障数据不能批量传输

利用瞬时值的故障定位方法,如相关系数法、极性比较法等,需要将完整的暂态0模电流信号通过通信网络上传主站,传输数据量大。配电自动化系统通道带宽有限,难以传输故障录波等批量数据,利用GPRS的无线传输也不能实现故障信息的批量传输。

(5)定位装置不能自动上报故障

现有的一些故障定位装置在灵敏度、采样频率、可靠性、数据远传等方面存在缺陷。例如,现有的故障指示器检测到故障后,通过指示灯或者翻牌的方式就地报警,不能实现数据上传,工作人员需进行巡线查找故障点,费时费力,不能在最短的时间内发现并隔离故障区域。