我國6～35kV企業供電網中性點接地方式普遍采用非有效接地方式，其單相接地故障占總故障的80%以上，且大多數相間短路故障都是由單相接地故障發展而來，因此企業供電網單相接地故障處理具有重要意義。

針對企業供電網發生單相接地故障時的相關特性，國內外已對擾動法選線有非常深入的研究，且有較多的研究成果，但這些方法適用于供電網絡架構固定的系統，很難對下級開關站供電不固定倒負荷的系統進行選線。

因此，本文提出一種適用于多級開關站頻繁變換供電方式結構的企業供電網系統選線方案；基于一次側擾動法選線原理，在系統母線上裝設脈沖電流選線柜，用于系統發生單相接地故障時發出選線脈沖電流；在各級出線開關柜上安裝脈沖電流信號采集器，將電流模擬量轉化成數字量通過CAN總線通信方式傳給選線后臺服務器，選線后臺服務器通過比對各支路零序電流信號選出故障線路。采用分布式方案解決企業用戶供電網架構復雜情況下的分級選線。

1 企業供電網多級開關站結構選線簡介

1.1 企業供電網多級開關站結構簡介

隨著供電網的發展，供電可靠性要求也越來越高；特別是企業供電網，為了安全生產，很多負荷是不允許停電的，因此大型企業內的電網為了供電靈活可靠，變得越來越復雜多變，特別是鋼鐵、化工、煤礦等重工業。

圖1所示為簡單的三級開關站一次系統示意圖，系統中有兩個主變，變電站側有兩個母段，一級開關站有三個母段，二級開關站有兩個母段，三級開關站有一個母段；正常運行時每級開關站電源來源于上級站。由于各母段之間聯絡開關較多，且成環網結構，并列運行的方式也有多種途徑，所以運行方式靈活多變，各級開關室供電可靠性較高。

圖1 配電網多級開關站系統圖

1.2 企業供電網多級開關站結構擾動法選線困難

以圖1多級開關站系統正常的運行方式為例，一二母段獨立運行，1、3、6、8屬于1#主變系統，2、4、5、7屬于2#主變系統。如果只有變電站側裝有選線裝置，1#主變系統下級任何一條出線發生單相接地故障，在準確選線情況下接地告警都是101#支路，而要找出具體故障出線則需要逐一拉閘尋找；故障支路的尋找非常麻煩，影響下級系統的供電可靠性，且增加了系統帶單相接地故障運行時間，增加了事故擴大的風險。

如果每個開關站都裝有選線裝置，任何一條出線發生單相接地故障，同一個系統里的每個開關站設備都會報警，而要找出具體故障出線則需要人工判斷多個選線設置選線的正確性，企業供電網中多級開關站系統，下級開關站越多，各母段之間聯絡開關越多，運行方式越靈活，供電可靠性相應也就越高。

但是發生單相接地故障時，基于擾動法的選線技術，想找出故障支路也就越難。由于多級開關站系統運行方式的復雜多變，普通的擾動法選線方式適用于變電站母段出線進行選線，想對下級開關站出線時常轉供電的架構進行選線非常困難。

2 基于擾動法分布式選線

2.1 分布式選線架構

擾動法分布式選線系統由脈沖電流選線柜、分布到各級開關站的脈沖電流采集器、選線后臺三部分組成。一個配電系統配置一臺脈沖電流選線柜，脈沖電流選線柜可在系統的任何一級開關站接入系統；每個參加選線的出線配置一個脈沖電流采集器；整個配電系統一個選線后臺。

基于擾動法分布式選線系統架構圖如圖2所示。

圖1所示多級開關站系統加入分布式選線系統后架構如圖2所示，配置兩臺脈沖電流選線柜，多個脈沖電流采集器（系統出線數量決定），及一套后臺選線管理后臺。

2.2 基于擾動法分布式選線原理

脈沖電流選線柜由控制器、熔絲、帶零序阻抗的接地變壓器、晶閘管及觸發裝置等主要部件組成。主要作用為實時監測系統母線電壓的變化，當檢測到系統發生單相接地故障時，觸發晶閘管短時導通，同時發出同步信號告知分布在支路上的脈沖電流采集器，產生幅值大小、方向、時間窗口可控的10ms半波脈沖電流。

電流采集器檢測到系統零序電壓發生突變，且接收到脈選柜控制器發出的同步信號時，檢測此時刻各支路零序電流突變量，將各支路零序電流模擬信號轉化成數字信號傳給選線后臺。

選線后臺接收到電流采集器上傳的信號后，通過識別和比對選出一條或者多條故障支路，并通過聲光報警告知運行監控人員。

圖2 分布式選線系統架構圖

3? 工業配電網分布式選線典型應用

3.1 某化工廠局部供電系統簡介

該化工廠供電系統有3臺主變，3臺主變為兩主一備，變電站10kV 3個母段，下級有12個開關站，其中一級開關站4個，二級開關站6個，三級開關站2個；各母段及各個開關站之間均有聯絡開關，一級開關站中還配有多臺發電機，供電方式非常靈活多變，供電可靠性高。

3.2 分布式選線技術在某化工廠應用

由于該化工廠供電系統正常運行時，3臺主變是兩主一備，下面全部為開關站，所以正常運行時實際是兩套系統獨立運行，因此該化工廠供電系統加入分布式選線后的簡易架構圖如圖3所示。

圖3 分布式選線系統典型應用系統圖

在變電站10kVⅠ段和Ⅲ段母線上各安裝一臺脈沖電流選線柜，在各級配電室需要選線的出線柜上安裝脈沖電流采集器。接入該分布式選線系統的配電室有變電站Ⅰ段Ⅱ段Ⅲ段、開關站Ⅰ段Ⅱ段、廠用Ⅰ段Ⅱ段、廠用Ⅲ段Ⅳ段、廠用Ⅴ段、4#發電機小室、5#發電機小室、6#爐脫硫，共8個配電室（圖3中用11段—32段表示）；參加選線的出線共有145條。

各配電室內的采集器用屏蔽雙絞線通過CAN總線的通信方式手拉手連接在一起，然后通過CAN轉光設備用光纖連接至后臺選線管理機。分布式選線在該化工廠的應用設備有兩臺脈選柜，145個脈沖電流采集器，1套后臺選線系統；此套分布式選線系統可以對該廠的8個10kV配電室共145條出線系統進行準確分級選線，且不受各母段、各級配電室之間運行方式變化的影響。

4 結論

1）企業供電網多級開關站結構系統單相接地故障選線困難，普通的小電流接地選線方法無法實現準確選線和分級選線。

2）基于擾動法分布式選線技術采用脈沖電流擾動法，全系統分布式采集，采集數據統一上傳至后臺選線系統統一處理，集中選線。

3）基于擾動法分布式選線方案能較好地解決多級開關站結構配電站單相接地故障選線難題，實現準確選線和分級選線，在企業用戶應用得到非常理想的效果。