小电流选线

“小电流选线”是电力系统（尤其是配电网）中的一个关键技术术语，特指在中性点非有效接地系统（俗称“小电流接地系统”）中，当发生单相接地故障时，识别并选出故障线路的过程。

以下是详细解释：

背景（为什么需要）：
- 系统特点： 在我国6-35kV配电网中，为了提高供电可靠性，普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式。这类系统发生单相接地时，接地点的故障电流很小（通常小于10A，甚至更小），因此被称为小电流接地系统。
- 故障现象： 发生单相接地故障时，系统线电压仍然对称，理论上可以带故障继续运行1-2小时（规程允许），这大大提高了供电连续性。但必须尽快找到故障线路，以便工作人员隔离检修，防止故障扩大（如发展为相间短路）或损坏设备。
- 困难： 由于故障电流小、电弧不稳定、线路参数复杂、电磁干扰大等原因，准确、快速地从多条线路中识别出哪一条发生了接地故障，一直是配电网自动化中的一个难题和重点。这就是“选线”的核心挑战。
核心目标：
- 在系统发生单相接地故障后，利用安装在母线上或线路上的保护/监测装置（称为小电流接地选线装置），采集故障产生的电气量信息（主要是零序电压和零序电流），通过特定的选线原理（判据）进行分析计算，最终准确指示（选出）发生接地故障的那条线路。
常用的选线原理/方法：
- 基于稳态量的方法：
  - 零序电流幅值法： 故障线路的零序电流理论上等于所有非故障线路零序电流之和，是最大的。但在实际应用中，受CT误差、线路长度差异、负荷不平衡等因素影响，尤其在经消弧线圈补偿后，此法可靠性不高。
  - 零序电流方向法： 故障线路的零序电流方向与非故障线路相反（故障线路流向母线，非故障线路流出母线）。需要较准确地测量零序电压和零序电流之间的相位角。受谐波、CT角差影响较大。
  - 零序无功功率方向法： 故障线路的零序无功功率方向与非故障线路相反。对补偿后的系统有一定适应性。
  - 群体比幅比相法： 综合利用所有线路的零序电流幅值和相位信息进行综合比较判断，是目前较常用的稳态量方法，可靠性相对较高。
- 基于暂态量的方法：（目前研究和应用的主流方向，优势明显）
  - 利用单相接地故障发生的瞬间（暂态过程）产生的、特征更明显的高频暂态零序电流信号。
  - 首半波极性法： 比较各线路暂态零序电流初始半波的极性，故障线路极性与其他线路相反。
  - 暂态零序电流群体比幅比相法： 类似稳态群体法，但基于暂态信号的幅值和极性/方向信息。
  - 暂态能量法（小波能量法）： 利用小波变换提取各线路暂态零序电流的特征频带能量，故障线路的能量通常远大于非故障线路。
  - 暂态无功功率方向法： 利用暂态信号计算的无功功率方向。
  - 行波法： 检测故障产生的暂态行波信号的到达时间或极性进行定位选线，精度高但成本也高。
- 注入信号法：
  - 故障发生后，人为向系统注入一个特定频率（如20Hz左右）的信号电流，该信号会沿着故障线路流向接地点。通过检测各线路上的注入信号电流大小，选出电流最大的线路即为故障线路。该方法不受系统运行方式、消弧线圈补偿的影响，原理简单可靠，但需要专门的注入设备和接地开关配合动作。
- 智能算法：
  - 利用人工智能技术（如神经网络、模糊逻辑、支持向量机、深度学习等），将多种特征量（稳态、暂态的幅值、相位、谐波、能量等）作为输入，训练模型来自动识别故障线路。这是提高选线准确性和适应性的重要研究方向。
应用场景：
- 变电站或开关站内，安装在母线或馈线上的小电流接地选线保护装置。
- 配电网自动化系统（DAS/DMS）。
- 故障定位系统（FTU/DTU上传数据到主站进行集中式选线）。
面临的挑战：
- 高阻接地故障（故障电流极小）。
- 间歇性电弧接地故障。
- 电磁干扰和噪声。
- 消弧线圈补偿的影响（尤其是稳态量方法）。
- 配电网结构日益复杂（大量电缆、混合线路、分布式电源接入）。

总结：

小电流选线就是指在中性点不接地或经消弧线圈接地（小电流接地）的配电网中，当发生单相接地故障时，利用专门的选线装置或算法，通过分析故障产生的零序电压和零序电流（特别是稳态和暂态特征），从多条并联运行的线路中准确识别出发生接地故障的那一条具体线路的技术。这是保障配电网安全稳定运行和快速故障处理的关键环节。随着技术的发展，基于暂态量和智能算法的选线方法正成为提高选线准确率和可靠性的主要方向。