1.背景

小电流接地系统的故障选线是配电网重要的课题，接地故障产生的过电压容易导致非故障相的绝缘击穿，长时间的弧光电流也可能会烧坏故障点绝缘，导致两相短路故障;并且如果是线路坠地引起的，还会引发人身安全事故，因此快速定位接地故障的线路并清除，对配电网的安全运行有重大的意义。

本文主要介绍当前主流的被动稳态量选线法，主动选线法，以及暂态选线法。

2.被动稳态量选线法

被动稳态量选线法应用比较多的是群体比幅比相法，以及零序有功功率法，下面分别进行介绍。

2.1 群体比幅比相法

当发生接地故障时，故障线路的电容电流等于所有非故障元件（线路和消弧线圈）的电容电流之和， 并且故障线路的零序电流方向是从线路流向母线，而非故障线路是母线流向线路。

可以同时利用这两个特性进行选线，以提高识别的可靠性。首先比较所有出线的零序电流，选择幅值最大的3条进行相位比较（幅值比较大时，相位计算误差小），与其余两条相位相反的即是故障线路。这个方法解决了群体幅值比较法和群体相位比较法的问题，群体幅值比较法主要是接地电阻比较大时，故障线路的零序电流可能比非故障线路小；而群体相位比较法主要是母线或者主变接地时会误将零序电流最大的线路作为故障线路。

因此，群体比幅比相法在现场得到了广泛应用。

优点：选线方法相对简单，可靠。

缺点：每个线路出现都需要安装零序电流互感器，并且不适用于谐振接地系统，在谐振接地系统中，消弧线圈一般运行在过补偿状态下，接地电流的相位是从母线流向线路。

2.2 零序有功功率法

实际配电线路都有对地导纳（如下图中的G），消弧线圈本身也有损耗（如下图中的3R），因此接地故障产生的零序电流是有功分量的。从下图可以看出，故障线路的有功分量是从线路指向母线，非故障线路是从母线指向线路，因此，可以通过检测零序有功功率的方向实现选线。

实际计算可以采用积分法，把1s内的零序有功功率进行积分，根据积分结果，来判断有功功率的符号。

优点：计算简单，并且单独每个出现回路可以实现自主判断。

缺点：在谐振接地的配电网中，零序电流有功分量不足10%，考虑到采样计算的误差，此方法的可靠性无法得到保证。

3.主动选线法

主动选线法用的比较多的是中电阻法和信号注入法。

3.1 中电阻法

中电阻法是指在发生永久接地故障后，在配电网中性点和大地之间短时投入一个阻止适中的并联电阻，投入时间一般是几百毫秒到几秒，采用零序有功功率法进行选线。

一般此中电阻阻值为150欧姆，产生40A左右的有功电流（金属性接地时）。接地保护的最小工作电压为300V（通过零序电压检测发生故障的阈值），而消弧线圈并联150欧姆电阻后，系统的零序阻抗不大于400欧姆，那么300V对应的接地电阻为2000欧姆，中电阻法在发生不大于2000欧姆接地电阻的接地故障时，可以正确选线。

根据南网的规范Q/CSG110040-2012的要求，需要识别3000欧姆接地电阻的接地故障，这个方法是无法满足要求的。

优点：简单可靠，易于实现.

缺点： 需要增加一次设备，且中电阻不及时切除会烧毁，另外，其会导致故障点的电流增大，不利于电弧自动熄灭，可能会加大故障点的破坏程度，造成相间短路。另外，中电阻法不适用于间歇性电弧故障，电阻投切需要等待2s的延时，不满足南网规范的故障持续大于60ms必须识别的要求。

3.2 信号注入法

信号注入法是利用专用的信号发生设备，通过电压互感器的二次侧向配电网耦合特定的电流的信号，也可以通过接地变压器的中性点向配电网进行耦合，信号的能量比较小，一般是数百毫安到数安培之间。

注入信号的频率一般选择220Hz，以避开工频和谐波信号的干扰，然后在各个出现增加传感器检测此注入信号的大小，来判断接地线路，也可以注入两种不同频率的线路，故障线路因含有接地电阻在两种频率下导纳和频率不成正比，通过对比各条出线中两种频率电流的幅值或者相位判断故障线路。

此种方法因为注入信号的能量比较小，受电流检测误差的影响，在接触电阻大于几百欧姆时，难以可靠选线。

优点：信号不容易受干扰，算法实现简单。

缺点：信号发生器等一次设备投入比较高，并且信号能量小，对中阻和高阻故障无法进行可靠选线。