Page 44 - 电力与能源2024年第二期

184 牟学军，等：基于甚低频地电流的线路单相接地故障快速定位技术

在偶发性瞬间故障后，还可将装置直接切换到直 电流检测代替登杆钳形表检测，由于无需登杆，只
流高压信号，进行绝缘试验，以确保故障点已经消 需要在线路区段的地面土壤进行地面甚低频信号
除，从而为恢复送电提供可靠依据。该技术方案 检测，极大降低了反复登杆造成的人力物力和时
的原理结构如图 2 所示。 间耗费，同时避免了在夜间山区频繁登杆可能带
来的安全隐患。

3 甚低频信号源接地检测方案设计

3.1 甚低频电流寻迹法
10 kV 电力系统发生单相接地故障时，其等

效电路如图 3 所示。L 为消弧线圈电感；C m，R m，
L m 为故障点上游所有并联线路的等值线路参数，
图 2 技术方案原理示意
C n，R n，L n 为故障点下游等值线路参数。
2.1 甚低频地电流信号注入法
目前技术中，常采用交流供电的信号电源，其
产生的电容电流相对较大，这在一定程度上会影
响对故障点的准确判断，甚至可能导致无法准确
定位故障点 。
［8］
为了克服上述问题，本文采用甚低频方案，频

率低于 8 Hz。甚低频信号具有抗电容效应的优 图 3 发生单相接地故障时间等效电路
点，能够有效抵御各种干扰，特别适用于克服电缆 线路 n 发生单相接地故障的原理如图 4 所示。
电容电流的影响。此外，甚低频信号不会产生电 其中，U dc 为甚低频电源，其信号利用逆变器转变
容电流，这大大加快了故障查找的速度，并且允许 为交流信号，再通过与站控交流调压电路结合升
在查找过程中同步对线路的绝缘性能进行检测。 压为整流信号，以此构成高电压小电流的甚低频

为实现这一目标，在技术中借鉴兆欧表的原理，采 信号通路。
用小功率仪器在检测线路上产生高电压。基于甚
低频信号在这个领域的良好效果，可有效利用该
技术解决故障查找困难的问题。因此，本研究采
用了新型双重化屏蔽霍尔弱电流传感器，其能够
灵敏地测试大地中微安级的微弱甚低频信号电
流，减少外部干扰的影响，从而非常精确地确定故

障的位置。
2.2 地面二分法查找
信号注入法接地故障查找中运用了二分法原
［9］
理 。对于区间［a，b］上连续不断且 f ( a )·f ( b )<
0 的函数 y = f ( x )，通过不断地把函数 f ( x ) 的零

点所在的区间一分为二，使区间的两个端点逐步 图 4 甚低频信号注入法原理示意
逼近零点，从而得到零点近似值。一般只要登杆 甚低频信号注入法的等效电路如图 5 所示。
测量 7 次左右即可查找到故障点（1/2 的 7 次方约 甚低频信号在故障线路中的故障相与大地之间形
为 0.78%），查找时间通常约为 45 min，满足快速 成一个信号电流回路，而故障点的方位可通过测
查找的要求。与现有技术不同的是，本文采用地 量电流的流向来判断。