本发明涉及配电网故障检测，具体涉及一种小电流接地系统单相接地故障选线方法。
背景技术：
1、在10kv小电流接地系统中，单相接地故障是最常见的故障形式。小电流接地系统是指系统中性点通过高阻抗接地或未经直接接地的电力系统。这种系统中，单相接地故障时的故障电流很小，通常只有几安培甚至更小，远低于系统的正常工作电流。因此，传统的电流保护装置难以有效检测和定位故障线路。
2、在小电流接地系统中，消弧线圈（又称接地变压器或中性点电抗器）通常用于减少接地故障电流，以保护设备和提高系统的运行可靠性。消弧线圈通过调整其接入系统的电抗值来补偿系统的电容电流，从而降低故障电流。然而，即使有消弧线圈的补偿，由于电流很小且信号复杂，现有的故障检测和选线方法仍然面临许多挑战。
3、现有技术中的方法主要包括：
4、1.零序电流法：这是最常用的方法之一，基于监测各线路的零序电流来判断故障线路。在单相接地故障发生时，故障线路上的零序电流与其它线路的零序电流不同。但由于故障电流很小，零序电流法在小电流接地系统中难以精确定位故障。
5、2.零序电压法：通过检测系统的零序电压来判断故障位置，单相接地时零序电压会发生变化。尽管这种方法能在一定程度上指示故障的存在，但由于零序电压受系统电容电流的影响较大，故障定位的准确性不高。
6、3.谐波分析法：通过分析故障期间系统中的谐波成分来判定故障线路。单相接地故障会在系统中产生特定频率的谐波，利用谐波分析可以检测和定位故障。但这种方法需要复杂的信号处理和较高的计算能力，实际应用中效果有限。
7、4.暂态分析法：通过分析单相接地故障发生瞬间的暂态信号特征来定位故障。这种方法利用暂态信号的高频成分，能够较为准确地定位故障。但暂态分析对数据采集和处理速度要求很高，且容易受噪声干扰。
8、总的来说，现有的小电流接地系统单相接地故障选线方法存在以下主要问题：
9、（1）故障电流小，检测难度大：由于单相接地故障电流较小，信号检测和处理的难度较大，传统方法难以在复杂电磁环境中准确识别故障线路。
10、（2）系统电容电流影响：系统的电容电流会显著影响故障检测的准确性，尤其是在消弧线圈补偿不完全或过补偿的情况下。
11、（3）设备复杂度和成本高：一些先进的故障检测方法（如谐波分析法、暂态分析法）需要复杂的设备和较高的计算能力，增加了系统的复杂度和成本。
12、因此，亟需一种新的、能有效应对小电流接地系统单相接地故障的选线方法。本发明的方法应基于小电流接地系统的特点，利用系统的实际电气参数，通过理论推导和计算，实现故障线路的准确识别，并且操作简便、成本低廉。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了克服现有技术中存在的故障电流小、检测难度大、系统电容电流影响显著以及设备复杂度和成本高的问题，本发明的目的在于提出一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，通过对系统零序电流的精确分析和计算，通过对系统电容电流和消弧线圈补偿度的精确分析和计算，提高了故障定位的准确性和可靠性，克服了现有技术中的诸多不足。
2、基于上述目的，第一方面，本发明提供了一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，包括以下步骤：
3、步骤一、系统参数测量：在系统正常运行时，使用零序电流传感器和零序电压传感器测量各线路的零序电流和零序电压，并记录各线路的零序电流和零序电压数据；
4、步骤二、电容电流计算：根据测得的零序电流数据，计算系统的电容电流，并统计各线路的电容电流并求和，得到系统总电容电流；
5、步骤三、消弧线圈补偿度计算：根据系统配置的消弧线圈电抗值和系统总电容电流，计算消弧线圈的补偿度；
6、步骤四、故障特征提取：在单相接地故障发生时，实时记录故障期间各线路的零序电流和零序电压的变化，提取故障特征信号；
7、步骤五、数据处理和校正：对故障期间采集的零序电流信号进行傅里叶变换，提取谐波成分；利用正常运行时计算的系统电容电流和消弧线圈补偿度，对故障期间的零序电流信号进行校正，剔除系统电容电流和消弧线圈的影响；
8、步骤六、故障线路识别：比较故障线路与非故障线路的校正后零序电流信号，根据校正后的零序电流信号的差异，确定故障线路。
9、作为本发明的进一步方案，所述小电流接地系统单相接地故障选线方法还包括生成故障报告与报警，在故障线路识别完成后，系统生成故障报告，记录故障发生的时间、位置及参数，启动声光报警装置，并将故障信息通过现场总线或无线通信技术传输到集中控制室。
10、作为本发明的进一步方案，根据系统配置的消弧线圈电抗值和系统总电容电流时，消弧线圈的变压器中性点接地方式分不接地（）和消弧线圈接地（取过补偿10%）两种方式，其中，a相单相金属性接地（），线路对地电导忽略（）。
11、作为本发明的进一步方案，计算消弧线圈的补偿度时，计算公式为：
12、
13、式中，是系统最大运行方式下系统电容电流总和，是补偿系数，是系统额定电压。
14、作为本发明的进一步方案，所述故障特征信号包括故障瞬间的零序电流波形、高频成分及谐波特征。
15、作为本发明的进一步方案，在中性点不接地时，非故障线路上产生由母线流向线路的电容电流；故障线路产生由线路流向母线的电容电流，零序电流方向相反，大小为非故障相零序电流之和；在经消弧线圈接地时，非故障线路上产生由母线流向线路的电容电流。
16、作为本发明的进一步方案，所述小电流接地系统单相接地故障选线方法的故障分析中，对于单相接地故障，构造正常运行状态下的三组序网络（正序网络、负序网络、零序网络），并从故障点处看进去，计算出各序网络的戴维南等效；其中，三组序网络中正序网络表示电力系统在正常运行时的对称分量，代表系统在平衡负荷条件下的状态；负序网络表示系统中的不对称分量，反映系统在不平衡条件下的状态；零序网络表示系统中的零序分量。
17、作为本发明的进一步方案，三组序网络中故障边界条件为：
18、；
19、；
20、对称分解为：
21、；
22、；
23、；
24、化简后得到：
25、，表示三序网络串联。
26、作为本发明的进一步方案，所述小电流接地系统单相接地故障选线方法的故障分析中，串联规律为：
27、
28、三相磁路独立的静止元件各序阻抗相等，系统中性点非直接接地（∞）：
29、
30、即：全网出现。
31、作为本发明的进一步方案，所述小电流接地系统单相接地故障选线方法的故障分析中，正负序对称，分析零序网络：
32、
33、
34、式中，为各相在下产生的由母线流向线路的电容电流，为消弧线圈在下从中性点向系统注入的感性电流。
35、作为本发明的进一步方案，，将式中两边同乘以，得到：
36、；
37、；
38、任一相发生单相接地故障，产生同样幅值的，在其作用下产生同样过补偿大小的容性无功，比幅方法包括：
39、根据历史接地数据，估算，与此数据对比，找出故障线路；或者
40、列举各条线路，确定出，满足，那么即目标线路。
41、通过以上步骤，本发明实现了对10kv小电流接地系统单相接地故障的准确定位，克服了现有技术中的不足，为电力系统的安全稳定运行提供了有力保障。
42、与现有技术相比较而言，本发明提出的一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，具有以下有益效果：
43、1.能够准确定位故障线路：通过实时监测和分析零序电流和零序电压信号，并结合系统电容电流和消弧线圈的补偿度校正，能够有效剔除正常运行状态下的干扰因素，准确识别出故障线路，避免误判和漏判。
44、2.能够提高故障处理效率：本发明的方法能够及时生成故障报告和报警信息，并通过现场总线或无线通信技术传输到集中控制室，使得维护人员能够迅速定位故障点，缩短故障处理时间，提高电力系统的运行效率。
45、3.能够适应多种运行工况：本发明的方法在计算消弧线圈补偿度时，考虑了系统在不接地和消弧线圈接地两种方式下的不同情况，能够适应不同的系统配置，提高了方法的通用性和适应性。
46、4.能够有效提取故障特征：通过傅里叶变换提取故障期间零序电流信号的谐波成分，并结合故障瞬间的零序电流波形和高频成分，能够全面提取故障特征信号，为后续的故障识别提供了充分的数据支持。
47、5.能够消除系统干扰并提高系统安全性：结合三序网络的理论分析，将复杂的系统电路简化为等效电路，明确了各序网络的故障边界条件和串联规律，为故障分析提供了坚实的理论基础；在故障分析过程中，通过构造正常运行状态下的三组序网络，消除了系统中不对称分量和零序分量的影响，使得分析结果更加准确和可靠；通过精确定位和快速处理故障，减少了电力系统的停电时间和范围，提高了系统运行的安全性和稳定性，为电力用户提供了更可靠的电力供应。
48、综上所述，本发明提出的小电流接地系统单相接地故障选线方法，通过系统参数测量、电容电流计算、消弧线圈补偿度计算、故障特征提取、数据处理和故障线路识别等步骤，能够实现对单相接地故障的准确定位，具有较强的实用性和广泛的应用前景。
49、本技术的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
1.一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，所述小电流接地系统单相接地故障选线方法还包括生成故障报告与报警，在故障线路识别完成后，系统生成故障报告，记录故障发生的时间、位置及参数，启动声光报警装置，并将故障信息通过现场总线或无线通信技术传输到集中控制室。
3.根据权利要求2所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，根据系统配置的消弧线圈电抗值和系统总电容电流时，消弧线圈的变压器中性点接地方式分不接地和消弧线圈接地两种方式，其中，不接地时，xn＝0，消弧线圈接地时，xn取过补偿10％；a相单相金属性接地，
4.根据权利要求3所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，计算消弧线圈的补偿度时，计算公式为：
5.根据权利要求4所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，所述故障特征信号包括故障瞬间的零序电流波形、高频成分及谐波特征。
6.根据权利要求5所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，在中性点不接地时，非故障线路上产生由母线流向线路的电容电流；
7.根据权利要求6所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，所述小电流接地系统单相接地故障选线方法的故障分析中，对于单相接地故障，构造正常运行状态下的三组序网络，并从故障点处看进去，计算出各序网络的戴维南等效；其中，三组序网络包括正序网络、负序网络和零序网络，三组序网络中正序网络表示电力系统在正常运行时的对称分量，代表系统在平衡负荷条件下的状态；负序网络表示系统中的不对称分量，反映系统在不平衡条件下的状态；零序网络表示系统中的零序分量。
8.根据权利要求7所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，三组序网络中故障边界条件为：
9.根据权利要求8所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，所述小电流接地系统单相接地故障选线方法的故障分析中，串联规律为：
10.根据权利要求9所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，其特征在于，所述小电流接地系统单相接地故障选线方法的故障分析中，正负序对称，分析零序网络：
