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摘 要：随着我国经济的发展，电能已经是人们生活中不可或缺的能源。但我国很多地区的气候恶劣，潮湿、温差巨大等因素很容易导致变电站直流系统出现故障，并且如今的监测系统并不完善，排查故障的过程费时费力，这就促使了变电站直流系统接地点定位必须应用新技术，提高定位效率。本文主要分析了常见的变电站直流系统接地故障以及原因，并且着重介绍了一种基于分布式漏电流检测定位技术的直流接地定位系统。
关键词：直流接地；故障定位装置；变电站；定位新技术
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0074-02
1 引 言
变电站直流系统的作用在于向信号回路、继电保护与自动装置、控制系统等提供直流电源。它的正常与否直接影响到电力系统的稳定性，可以说电网的正常运行跟直流系统的安全性与稳定性紧密相关。整个变电站直流系统只有绝缘检测装置接地，其余各条线路上的任何一点都不与大地相连。当一处接地故障在直流供电系统某点发生时，故障线路与接地故障点必须尽快找到并且立即排除故障，如果不及时处理，再次故障就很容易发生主控制回路、继电保护装置等的误动或拒动，很可能造成严重的供电事故。所以变电站直流系统必须要应用一种高效、准确度高的直流系统接地点定位技术，为电网的正常运行提供保障。
2 变电站直流系统接地点定位技术现状
我国目前的變电站直流系统接地点定位技术主要分为两种，一种是基于电桥平衡原理的直流系统绝缘监测技术，另一种是基于变频探测原理的直流系统绝缘监测技术。两种技术虽然都有一定的优势但也都存在一些问题。基于电桥原理的监测方法虽然应用较多但是却不能区分多支路故障。而近几年新引用的被大量使用的根据变频探测原理设计的直流系统绝缘检测的方法仍然存在不足之处：①在分布电容过大时，可能存在无法及时发现故障线路的问题。②直流系统的电源质量会受到其发射的低频交流信号的影响，产生不稳定的现象。③这种技术无法检测到具体的故障点，只能针对某一直流回路检测并判断接地。
3 常见的直流系统接地故障
目前大部分的接地故障主要是因为某些电缆或者金属的绝缘层因为季节、天气等环境因素的变化产生破损或者老化，而且某些设备在运行中可能因为一些质量问题使某些元件失去绝缘性，形成接地，造成故障。以下分析故障的具体成因：
（1）设备绝缘材料不合格，长时间使用后绝缘表皮老化，引起支路系统接地。
（2）金属部件因为某些原因脱落到带电设备上造成接地故障，或者郊外的变电站被动物误闯，接触到带电元件造成直流系统接地故障。根据以往发现的事例，变电站的使用时间过长并且没有及时进行检修，某些金属部件脱落接触到带电元件上，直流系统回路短路，造成接地故障；并且在郊外的带电工作的回路会偶尔被某些小动物进入，从而发生接地短路故障；而且二次线的绝缘表皮因为安装某些部件时受到磨损，导致绝缘效果降低，造成直流接地。
（3）金属设备或者元器件、电缆等组件绝缘性能因为天气潮湿多雨或者因为运行环境不佳，从而使绝缘性能大大削弱，使直流系统直接接地。而且季节性的连绵阴雨等特殊天气条件也可能会使直流系统造成接地故障，但此类故障可能会在特殊天气随季节变换后消失。
（4）金属设备或者电缆等组件因为不当甚至错误地操作以及维护不合理等情况，形成潜在的接地故障。以往发现的事例有：直流系统中带电设备由于设计、安装的不当，造成同接地设备或者其他带电设备的绝缘间距过小，当出现较大电压时，间隙很可能被较大电压击穿，造成接地故障；设备被误碰或者受到震动，二次接线的接头因此产生松动甚至脱落的情况，接触到金属后形成接地故障；二次接线的松动事例中，连接的电缆的另一头由于被误认为不带电，或者认为是备用芯，从而直接让其接触金属，但由于设备正在运行，所以产生了直流接地故障。
4 变电站直流系统接地点定位技术
本节分析了五种变电站直流系统接地点定位技术，前四种定位技术目前已经开始应用，最后一种定位技术便是本文的重点推荐技术。
4.1 小波变换检测定位技术
接地支路的判断最有效的根据就是支路的接地电阻的数值，一般情况下，存在故障的支路接地电阻一般都低于20kΩ，所以在判断接地支路时只要可以精确地计算电阻值，那么就可以准确的找到发生故障的支路。但是由于以前计算支路电阻的方法不够准确主要因为对地电容的影响较大，一般只能求测出大致范围，因此检测的结果很可能存在较大误差。为了准确的计算出支路接地电阻值，所以采用了小波变换监测定位技术，小波分析可以准确地分析处理特定频率信号的幅值和相位信息，因此很适合提取信号特征。对于支路接地电阻的计算问题，低频相电量通过小波变换监测定位技术进行准确的提取，处理得到的数据之后，各支路接地电阻值就可以被计算出来，从而判断出故障支路，对地电容对直流系统中检测结果的影响从而被避免。
4.2 数字滤波器的检测定位技术
数字滤波器的检测定位技术可以通过提高信噪比，将10Hz以上的频率干扰通过硬件滤掉，用数字滤波器去除低频干扰，对支路电流的相应数据进行提取，然后通过处理，精确地找到接地支路。这样不仅可以克服低频干扰，而且可以解决掉低频信号注入法带来的电压干扰以及其他许多干扰的问题。这种方法主要是将同步信号通过信号发生器发往支路电流检测器，通过接收到的系统参数和信号参数和电流传感器传来的采样电流数据，支路电流检测器再进行数字滤波、计算。信号电流在通过设备消除频率较高的干扰后在进行数字滤波解决频率较低的干扰，可以很好地排除大部分的干扰，处理后的电流信号只剩下原始的相位和分量，因此就可以根据得到的结果进行计算接地电阻，从而准确判断故障支路。
4.3 Duffing振子检测定位技术
Duffing振子检测定位技术是一种通过Duffing振子系统发生相变的条件，来准确提取强噪音背景下支路电流、电压的相应数据，以此来完成对接地支路的定位。Duffing振子检测定位技术可以解决现有技术方法带来的问题，将分布电容的影响通过Duffing振子和变频检测相结合的方法很好地进行了解决。尤其是许多检测环境比较差的前提下，许多检测方法的精确度很受到一定的影响，但Duffing振子检测定位技术的准确度在极差的条件下也可以保证。但这种方法不足之处是检测需要时间较长，但总体来说可以满足现在大部分检测的要求，应用前景也较为广泛。 4.4 分形原理检测定位技术
在一般情况下，直流系统的供电方式结构比较复杂，基本的方式都是分段环形供电，检测的难度相对来说比较大，支路電流以及接地支路电流的不同比较小，所以一般的检测装置不能分辨，所以不能准确地判断出接地支路。而分形原理检测定位技术基于分形理论的环网故障识别方法，可以准确地说明两种信号的不同之处，在环网支路完成该故障定位。
4.5 分布式漏电流检测定位技术
4.5.1 定位基本原理
变电站的直流系统正常运行的情况下，与地电位没有任何联系。对于变电站有绝缘监察装置情况下，高阻值电阻将直流母线与地电位直接相连。直流母线的对地电压可以在系统中没有其他接地点的情况下保持恒定，接地电流也不会出现，但如果绝缘损坏支路出现接地点那么就会形成回路，改变对地电压，那么就会产生电流。将接地装置安装在每一个直流电源进线上时，没有直流接地点的情况下，正、负电流馈线上的电流是大小相等、方向相反的状态，定位监测装置检测不到电流的存在。而一点出现了接地点，正负电流馈线上的电流就不能相互抵消，出现了差值，这差值就是通过接地电阻入地的漏电流，系统可以监测到漏电流，并将信息传送到监控中心装置。对漏电流进行分析后，监控装置就可以确定到漏电流出现的定位装置以及安装位置，从而确定接地点的具体位置。
4.5.2 技术优势
（1）安装的定位装置对于变电站的影响很小，对于支路系统的改动小，并且装置体积小，便于安装，工作量小。
（2）接地点出现时可以快速进行反应，准确判断，可以及时对接地点进行处理，避免对电网产生不良影响。
（3）环网多段运行的影响小，可以适应支路出现多接地点的情况。
（4）维护人员通过设置放置于变电站内的图形管理界面，便于维护管理和故障处理工作。
分布式漏电流检测定位技术实现了在故障发生时及时发出警报，并且在短时间内准确地找到接地位置，大大减少了以往排查所耗费的时间，完成了对绝缘故障的实时监控，可以说是极大地提高了发现故障、处理故障的工作效率。
5 结 语
变电站直流系统中应用一种实用、好用的接地点定位技术，对于直流系统的安全性和稳定同电网的正常运作有着重要的意义。本文阐述的分布式漏电流检测定位技术极大的提高了故障检测处理的效率，减少了工作人员的工作量，其应用价值与意义对于变电站直流系统来讲可以说是非常巨大的。
参考文献
[1]戴 平.变电站直流系统接地点定位新技术及实施[J].四川电力技术，2013（5）：41～43.
[2]莫 靖.变电站直流系统存在问题研究及其对策[D].华南理工大学，2013（3）：23～24.
[3]李 悦.直流绝缘监测系统的研究[D].南京师范大学，2012（4）：34～35.
收稿日期：2018-3-25
关键词：直流接地；故障定位装置；变电站；定位新技术
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0074-02
1 引 言
变电站直流系统的作用在于向信号回路、继电保护与自动装置、控制系统等提供直流电源。它的正常与否直接影响到电力系统的稳定性，可以说电网的正常运行跟直流系统的安全性与稳定性紧密相关。整个变电站直流系统只有绝缘检测装置接地，其余各条线路上的任何一点都不与大地相连。当一处接地故障在直流供电系统某点发生时，故障线路与接地故障点必须尽快找到并且立即排除故障，如果不及时处理，再次故障就很容易发生主控制回路、继电保护装置等的误动或拒动，很可能造成严重的供电事故。所以变电站直流系统必须要应用一种高效、准确度高的直流系统接地点定位技术，为电网的正常运行提供保障。
2 变电站直流系统接地点定位技术现状
我国目前的變电站直流系统接地点定位技术主要分为两种，一种是基于电桥平衡原理的直流系统绝缘监测技术，另一种是基于变频探测原理的直流系统绝缘监测技术。两种技术虽然都有一定的优势但也都存在一些问题。基于电桥原理的监测方法虽然应用较多但是却不能区分多支路故障。而近几年新引用的被大量使用的根据变频探测原理设计的直流系统绝缘检测的方法仍然存在不足之处：①在分布电容过大时，可能存在无法及时发现故障线路的问题。②直流系统的电源质量会受到其发射的低频交流信号的影响，产生不稳定的现象。③这种技术无法检测到具体的故障点，只能针对某一直流回路检测并判断接地。
3 常见的直流系统接地故障
目前大部分的接地故障主要是因为某些电缆或者金属的绝缘层因为季节、天气等环境因素的变化产生破损或者老化，而且某些设备在运行中可能因为一些质量问题使某些元件失去绝缘性，形成接地，造成故障。以下分析故障的具体成因：
（1）设备绝缘材料不合格，长时间使用后绝缘表皮老化，引起支路系统接地。
（2）金属部件因为某些原因脱落到带电设备上造成接地故障，或者郊外的变电站被动物误闯，接触到带电元件造成直流系统接地故障。根据以往发现的事例，变电站的使用时间过长并且没有及时进行检修，某些金属部件脱落接触到带电元件上，直流系统回路短路，造成接地故障；并且在郊外的带电工作的回路会偶尔被某些小动物进入，从而发生接地短路故障；而且二次线的绝缘表皮因为安装某些部件时受到磨损，导致绝缘效果降低，造成直流接地。
（3）金属设备或者元器件、电缆等组件绝缘性能因为天气潮湿多雨或者因为运行环境不佳，从而使绝缘性能大大削弱，使直流系统直接接地。而且季节性的连绵阴雨等特殊天气条件也可能会使直流系统造成接地故障，但此类故障可能会在特殊天气随季节变换后消失。
（4）金属设备或者电缆等组件因为不当甚至错误地操作以及维护不合理等情况，形成潜在的接地故障。以往发现的事例有：直流系统中带电设备由于设计、安装的不当，造成同接地设备或者其他带电设备的绝缘间距过小，当出现较大电压时，间隙很可能被较大电压击穿，造成接地故障；设备被误碰或者受到震动，二次接线的接头因此产生松动甚至脱落的情况，接触到金属后形成接地故障；二次接线的松动事例中，连接的电缆的另一头由于被误认为不带电，或者认为是备用芯，从而直接让其接触金属，但由于设备正在运行，所以产生了直流接地故障。
4 变电站直流系统接地点定位技术
本节分析了五种变电站直流系统接地点定位技术，前四种定位技术目前已经开始应用，最后一种定位技术便是本文的重点推荐技术。
4.1 小波变换检测定位技术
接地支路的判断最有效的根据就是支路的接地电阻的数值，一般情况下，存在故障的支路接地电阻一般都低于20kΩ，所以在判断接地支路时只要可以精确地计算电阻值，那么就可以准确的找到发生故障的支路。但是由于以前计算支路电阻的方法不够准确主要因为对地电容的影响较大，一般只能求测出大致范围，因此检测的结果很可能存在较大误差。为了准确的计算出支路接地电阻值，所以采用了小波变换监测定位技术，小波分析可以准确地分析处理特定频率信号的幅值和相位信息，因此很适合提取信号特征。对于支路接地电阻的计算问题，低频相电量通过小波变换监测定位技术进行准确的提取，处理得到的数据之后，各支路接地电阻值就可以被计算出来，从而判断出故障支路，对地电容对直流系统中检测结果的影响从而被避免。
4.2 数字滤波器的检测定位技术
数字滤波器的检测定位技术可以通过提高信噪比，将10Hz以上的频率干扰通过硬件滤掉，用数字滤波器去除低频干扰，对支路电流的相应数据进行提取，然后通过处理，精确地找到接地支路。这样不仅可以克服低频干扰，而且可以解决掉低频信号注入法带来的电压干扰以及其他许多干扰的问题。这种方法主要是将同步信号通过信号发生器发往支路电流检测器，通过接收到的系统参数和信号参数和电流传感器传来的采样电流数据，支路电流检测器再进行数字滤波、计算。信号电流在通过设备消除频率较高的干扰后在进行数字滤波解决频率较低的干扰，可以很好地排除大部分的干扰，处理后的电流信号只剩下原始的相位和分量，因此就可以根据得到的结果进行计算接地电阻，从而准确判断故障支路。
4.3 Duffing振子检测定位技术
Duffing振子检测定位技术是一种通过Duffing振子系统发生相变的条件，来准确提取强噪音背景下支路电流、电压的相应数据，以此来完成对接地支路的定位。Duffing振子检测定位技术可以解决现有技术方法带来的问题，将分布电容的影响通过Duffing振子和变频检测相结合的方法很好地进行了解决。尤其是许多检测环境比较差的前提下，许多检测方法的精确度很受到一定的影响，但Duffing振子检测定位技术的准确度在极差的条件下也可以保证。但这种方法不足之处是检测需要时间较长，但总体来说可以满足现在大部分检测的要求，应用前景也较为广泛。 4.4 分形原理检测定位技术
在一般情况下，直流系统的供电方式结构比较复杂，基本的方式都是分段环形供电，检测的难度相对来说比较大，支路電流以及接地支路电流的不同比较小，所以一般的检测装置不能分辨，所以不能准确地判断出接地支路。而分形原理检测定位技术基于分形理论的环网故障识别方法，可以准确地说明两种信号的不同之处，在环网支路完成该故障定位。
4.5 分布式漏电流检测定位技术
4.5.1 定位基本原理
变电站的直流系统正常运行的情况下，与地电位没有任何联系。对于变电站有绝缘监察装置情况下，高阻值电阻将直流母线与地电位直接相连。直流母线的对地电压可以在系统中没有其他接地点的情况下保持恒定，接地电流也不会出现，但如果绝缘损坏支路出现接地点那么就会形成回路，改变对地电压，那么就会产生电流。将接地装置安装在每一个直流电源进线上时，没有直流接地点的情况下，正、负电流馈线上的电流是大小相等、方向相反的状态，定位监测装置检测不到电流的存在。而一点出现了接地点，正负电流馈线上的电流就不能相互抵消，出现了差值，这差值就是通过接地电阻入地的漏电流，系统可以监测到漏电流，并将信息传送到监控中心装置。对漏电流进行分析后，监控装置就可以确定到漏电流出现的定位装置以及安装位置，从而确定接地点的具体位置。
4.5.2 技术优势
（1）安装的定位装置对于变电站的影响很小，对于支路系统的改动小，并且装置体积小，便于安装，工作量小。
（2）接地点出现时可以快速进行反应，准确判断，可以及时对接地点进行处理，避免对电网产生不良影响。
（3）环网多段运行的影响小，可以适应支路出现多接地点的情况。
（4）维护人员通过设置放置于变电站内的图形管理界面，便于维护管理和故障处理工作。
分布式漏电流检测定位技术实现了在故障发生时及时发出警报，并且在短时间内准确地找到接地位置，大大减少了以往排查所耗费的时间，完成了对绝缘故障的实时监控，可以说是极大地提高了发现故障、处理故障的工作效率。
5 结 语
变电站直流系统中应用一种实用、好用的接地点定位技术，对于直流系统的安全性和稳定同电网的正常运作有着重要的意义。本文阐述的分布式漏电流检测定位技术极大的提高了故障检测处理的效率，减少了工作人员的工作量，其应用价值与意义对于变电站直流系统来讲可以说是非常巨大的。
参考文献
[1]戴 平.变电站直流系统接地点定位新技术及实施[J].四川电力技术，2013（5）：41～43.
[2]莫 靖.变电站直流系统存在问题研究及其对策[D].华南理工大学，2013（3）：23～24.
[3]李 悦.直流绝缘监测系统的研究[D].南京师范大学，2012（4）：34～35.
收稿日期：2018-3-25