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摘要：配电线路出现单相接地故障时，接地电流的数值非常小，这对检测信号以及接地线路的判断造成了阻碍，而且，配电线路的参数与结构没有一一对应，这就使得电力系统在正常运行时，会出现不平衡的零序电流，这种电流会将接地电流掩盖，导致接地电流的特征不能被捕捉，这在很大程度上阻碍了故障相关信息的提取。这两方面的阻碍致使配电线路的单相接地选线问题得不到很好的解决，而暂态行波理论为接地选线提供了新的方向。本文主要分析探讨了配电线路暂态行波的分析和接地选线问题，以供参阅。
关键词：配电线路；暂态行波；接地选线
1对暂态行波产生的分析
配电网中的线路有时候会出现故障，例如其中一些线路的单相接地故障，在线路故障的位置会导致电压为零的现象。由叠加原理可以知道故障现象就如在出现故障的位置加多了两个方向不同，但电压大小相同的电压源，电源电压则和出现故障以前的电压值的大小一样。线路一旦出现故障之后，其电压源就等于故障前的线路和故障之后的线路的电压源的叠加。而故障附加线路的出现，是基于故障之后才产生的。故障附加线路的电源等同与发生故障之前的电压数值大小相同，只是电源的方向相反而已。这种情况下的电路，只是有故障分量的电压和电源存在而已。当出现故障的时候，故障的位置就等于不经意间增加了一个电压源，然而就是由这个电压源的作用，导致暂态行波在系统里面出现了。实际上，又因为配电系统中三相之间有电磁耦合的存在，这样就使得一旦出现单相接地故障的现象，就会造成暂态行波的生成是相互耦合。暂态行波的相互耦合问题，将会给故障特征的分析和故障信息的获取带来一定的技术难度。解决暂态行波的相互耦合问题，可以通过运用相模变换技术进行解耦。例如进行暂态行波分解，可以利用凯伦布尔变换法，把三相线路上的行波分解成零模、α模、β模分量，使得三者之间是独立的。
2电流行波模量分析
图1是单母线N回出线的配电系统模型。其中性点为非有效接地方式，通过开关K1、K2可将中性点分别设定为不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地等不同接地方式。
图1
当发生单相接地故障时，在故障附加电源作用下，系统内将产生暂态行波。行波首先由接地点开始向接地线路两侧传播，其中到达母线的行波在母线处发生折反射，接地线路的反射波和入射波在本线路上叠加，形成接地线路的初始行波；来自于接地点的初始行波经折射进入非接地线路，形成非接地线路的初始行波。实际三相系统中各相行波之间存在耦合，相模变换技术被用于解耦。由上述对单相接地的暂态行波特征分析可知，小电流接地系统发生单相接地故障时，三相线路行波包含线模和零模两个分量，故障初始行波幅值受接地过渡电阻影响，模分量与线路的波阻抗有关，与线路长度无关。单相接地故障特点是对于稳态而言的，对于单相接地故障的暂态过程，经过上述分析可知，发生单相接地故障时，三相线路行波中仍然出现线模分量，这个结论对于各种类型的短路故障均取参数比较稳定的线模分量实现线路行波故障测距具有重要意义。对于两相短路故障，只存在行波线模分量，而不存在零模分量。采用相同的分析方法，可以分析三相短路以及两相接地短路故障行波特征。实际故障中，对于故障行波过程而言，由于三相线路严格意义上同时短路的概率很小，一般均为两相短路后再与第三条线路短路。其初始行波过程由第一次短路故障产生，特征完全等同于两相短路故障。同理，对于两相或三相接地并短路故障，其初始行波特征也可等同于单相接地故障或两相短路故障。
3初始电流行波的小波分析
接地发生后的暂态行波是一突变的瞬时值，难以构成有效的选线判据。信号小波变换具有多分辨率、去噪和检测信号奇异性等功能，是分析和研究快速瞬变信号的有效工具。小波变换能准确地捕捉到暂态行波的奇异点，其模极大值点和行波波头具有一一对应的关系。因此，小波变换及其模极大值表示能准确地刻划暂态行波的故障特征，提取接地的行波信息，进而构成有效的接地选线判据。暂态行波模量的主要特点有：(1)暂态行波各模量的第1个模极大值点，即初始行波波头表示行波由接地点传播到母线处的时间、幅值和极性特征，它不受后续折反射行波的影响，具有特征清楚、特性独立、容易提取等特点。(2)暂态初始电流行波不受系统的中性点接地方式的影响。(3)接地线路初始电流行波模量的模极大值总是大于非接地线路行波模量的模极大值，且二者极性相反；零模分量模极大值具有相同的性质。(4)所有非接地线路初始电流行波模量模极大值幅值接近，极性相同；零模分量的模极大值具有相同的性质。(5)由图4、5对比知，在同一时刻、同一位置发生单相接地时，在母线侧先检测到初始行波模量，后检测到初始行波零模分量。因行波模量为线模分量，其传播速度高于零模分量的传播速度。(6)通过分析知：当母线发生单相接地，所有出线的初始电流行波、模量和零模分量，具有模极大值幅值相等或近似相等、极性相同的特性。初始电流行波的上述诸多特点是中性点非有效接地系统单相接地特征的具体表现，接地线路和非接地线路初始电流行波所具有的幅值和极性特点是构成接地选线原理和算法的重要依据。
4行波接地线判断和选线
4.1单相系统选线判据
从以上分析可以看出，接地线路和非接地线路的初始暂态行波具有明显的特性差异，因此，据此提出利用电流行波进行接地选线的思想就是很自然的事情。行波选线思想可以概括为：利用小波变换的模极大值表示初始行波在各回线上所呈现的幅值和极性特性，根据各线路的初始行波的模极大值的幅值和极性差异来确定接地线路。对如图1所示的、母线上有N回出线的配电网络，假定线路为单相线路，不同尺度下小波变换的模极大值表示不同频段内的行波信息，它们均可用来作为选线判据，由此可以得到对应不同尺度的选线结果，即4个尺度下的小波变换可以得到4个选线结果。考虑到21尺度下包含了噪声信号和数据误差，信息的可靠性和可信度较低，故采用22、23和24尺度的模极大值作为选线依据，对3个选线结果采用简单的3中取2的方法来确定最终选线结果。
4.2三相系统中的接地选线判据
电力系统是一个三相的系统，在系统中各相行波的关系则是不独立的，它们是相互存在联系的。对于单相线路的选线不能直接的进行套用，而是要经过相模变换之后，模量之间相互独立了，选线的方法就可以运用单相线路做选线的参考。三相系统的选线判断依据，主要有三种系统情况：①对于安装了零序CT的情况下，则进行接地选线时运用的是零模电流行波分量。②当系统安装的是三相CT，对A相或者B相接地的检测，可以运用行波α模量进行。而A相或者C相的接地检测，则可以由行波β模量进行检测。③对于系统中的电流互感器没有B相，而是有A相和C相的情况下，进行接地选线则可以构建去一个新的行波模量，把这个模量称为γ模量。把这个γ模量作为接地线的选择方法。
结束语：
综上所述，暂态行波可以准确判断出配电线路的接地线路。分析可得，通过对配电线路暂态行波和接地选线的思考可知，暂态行波中含有非常多的故障信息，还不会受到配电线路中接地电流过小的影响，使用暂态行波进行接地选线，可以弥补传统办法的不足，从而促进接地选线技术的发展。
参考文献：
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[2]贾云龙.配电线路暂态行波的分析和接地选线研究[J].城市建设理论研究（电子版）.2016(08)
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