電力系統(tǒng)接地故障診斷方法引言電力系統(tǒng)接地故障是威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心故障類型之一，其發(fā)生時(shí)可能引發(fā)設(shè)備絕緣劣化、非故障相過(guò)電壓甚至系統(tǒng)性停電，對(duì)供電可靠性與用戶用電體驗(yàn)造成顯著影響。隨著電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)張、新能源并網(wǎng)比例提升及配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，接地故障的誘因更趨多元，傳統(tǒng)診斷方法在復(fù)雜工況下的適應(yīng)性面臨挑戰(zhàn)。本文系統(tǒng)梳理接地故障的特征規(guī)律，結(jié)合工程實(shí)踐分析傳統(tǒng)與現(xiàn)代診斷技術(shù)的原理、優(yōu)勢(shì)及局限，為電網(wǎng)運(yùn)維人員提供兼具理論深度與實(shí)用價(jià)值的診斷方法參考。接地故障類型與電氣特征分析電力系統(tǒng)接地故障的表現(xiàn)形式與中性點(diǎn)接地方式密切相關(guān)，不同接地系統(tǒng)的故障電氣特征存在顯著差異，為診斷方法設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵依據(jù)：1.小電流接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地/經(jīng)消弧線圈接地）單相接地故障：占小電流接地系統(tǒng)故障總量的70%以上。故障發(fā)生時(shí)，母線零序電壓升至相電壓級(jí)別，非故障線路零序電流呈容性（幅值為本線路對(duì)地電容電流之和），故障線路零序電流為所有非故障線路零序電流的矢量和（若經(jīng)消弧線圈接地，故障電流受脫諧度、阻尼率影響，可能呈現(xiàn)感性或過(guò)補(bǔ)償特征）。高阻接地故障：因故障點(diǎn)接觸電阻大（如樹(shù)障、絕緣子污穢閃絡(luò)），故障電流微弱且波形畸變嚴(yán)重，傳統(tǒng)電流檢測(cè)法易漏判。2.大電流接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)直接接地）單相/兩相接地故障：伴隨大短路電流，故障點(diǎn)電弧易引發(fā)相間故障擴(kuò)展。故障線路零序電流幅值遠(yuǎn)大于非故障線路，且方向具有明確的故障定位指向性（故障線路零序電流由母線流向故障點(diǎn)，與非故障線路方向相反）。接地故障診斷方法分類與實(shí)踐一、傳統(tǒng)電氣量檢測(cè)法1.零序電流/電壓分析法通過(guò)監(jiān)測(cè)母線零序電壓與線路零序電流的幅值、相位關(guān)系判斷故障：故障線路識(shí)別：在小電流接地系統(tǒng)中，故障線路零序電流包含故障點(diǎn)弧光接地產(chǎn)生的有功分量（非故障線路零序電流為純?nèi)菪?，相位與故障線路相反），可通過(guò)“有功分量法”“零序電流大小比較法”區(qū)分故障線路與非故障線路。局限性：高阻接地、多分支線路工況下，故障電流微弱且受分布電容影響，易出現(xiàn)誤判；經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，過(guò)補(bǔ)償/欠補(bǔ)償狀態(tài)會(huì)掩蓋故障電流特征。2.故障錄波與人工分析二、現(xiàn)代智能診斷技術(shù)1.機(jī)器學(xué)習(xí)算法以支持向量機(jī)（SVM）、隨機(jī)森林（RF）為代表，通過(guò)提取故障時(shí)的零序電流諧波、暫態(tài)能量、波形熵等特征，構(gòu)建故障分類模型：某研究團(tuán)隊(duì)將故障電流的小波包分解系數(shù)作為特征向量，輸入SVM模型后，單相接地故障診斷準(zhǔn)確率達(dá)95%以上；隨機(jī)森林算法通過(guò)集成多棵決策樹(shù)，可有效降低過(guò)擬合風(fēng)險(xiǎn)，在多分支配電網(wǎng)故障定位中表現(xiàn)優(yōu)異。2.深度學(xué)習(xí)方法卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）可自動(dòng)提取故障信號(hào)的時(shí)空特征：將故障錄波的時(shí)頻圖（如短時(shí)傅里葉變換結(jié)果）輸入CNN，可實(shí)現(xiàn)故障類型、位置的同時(shí)診斷；LSTM利用“門(mén)控機(jī)制”記憶故障暫態(tài)過(guò)程的時(shí)序信息，在配電網(wǎng)多分支場(chǎng)景中，可有效區(qū)分近區(qū)與遠(yuǎn)區(qū)故障（近區(qū)故障暫態(tài)電流衰減快、頻率成分豐富）。3.行波定位技術(shù)利用故障產(chǎn)生的暫態(tài)行波在故障點(diǎn)的反射特性，通過(guò)雙端/單端行波測(cè)距裝置捕捉波頭到達(dá)時(shí)間差，結(jié)合波速（電纜約1.6×10?m/s，架空線約3×10?m/s）計(jì)算故障距離，定位精度可達(dá)米級(jí)。局限性：受線路分支、波速分散性影響，需結(jié)合GPS同步時(shí)鐘或波頭識(shí)別算法（如小波變換、HHT邊際譜）優(yōu)化。三、多源信息融合診斷整合電氣量檢測(cè)、紅外測(cè)溫、局部放電監(jiān)測(cè)等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建故障特征庫(kù)：電纜線路故障診斷中，先通過(guò)零序電流法初步定位故障區(qū)段，再利用局部放電超聲定位儀（檢測(cè)故障點(diǎn)局部放電的超聲信號(hào)）確定具體故障點(diǎn)，可縮短排查時(shí)間50%以上；多源融合需解決數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)同步、特征權(quán)重分配問(wèn)題，通常采用D-S證據(jù)理論、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息融合。工程應(yīng)用案例某10kV配電網(wǎng)（小電流接地系統(tǒng)）因樹(shù)障引發(fā)單相高阻接地故障，傳統(tǒng)零序電流法因故障電流微弱未觸發(fā)告警。運(yùn)維團(tuán)隊(duì)部署基于LSTM的智能診斷裝置后，裝置實(shí)時(shí)采集線路零序電流的暫態(tài)波形，通過(guò)學(xué)習(xí)正常工況與故障工況的電流波形差異（故障時(shí)暫態(tài)電流含高頻衰減分量），在故障發(fā)生30秒內(nèi)定位故障線路；結(jié)合行波定位技術(shù)，最終將故障點(diǎn)鎖定在某分支線路的樹(shù)障接觸點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證與診斷結(jié)果一致，故障處理時(shí)間從原2小時(shí)縮短至40分鐘。挑戰(zhàn)與未來(lái)展望1.現(xiàn)存挑戰(zhàn)多故障耦合：接地故障伴隨斷線、相間故障時(shí)，電氣特征相互干擾，診斷算法易誤判；新能源接入影響：光伏、風(fēng)電場(chǎng)站的電力電子設(shè)備會(huì)改變故障電流的幅值、相位特性，傳統(tǒng)診斷模型泛化能力不足；極端工況干擾：雷暴、冰雪天氣下，電磁干擾、線路覆冰會(huì)導(dǎo)致信號(hào)畸變，降低診斷準(zhǔn)確率。2.發(fā)展方向數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的診斷：利用電網(wǎng)數(shù)字模型生成海量故障樣本，提升算法在復(fù)雜工況下的泛化能力；邊緣計(jì)算與診斷一體化：在配電終端部署輕量級(jí)AI模型，實(shí)現(xiàn)故障就地快速診斷（無(wú)需上傳主站，降低通信時(shí)延）；自愈合診斷系統(tǒng)：將診斷結(jié)果與電網(wǎng)自愈控制策略聯(lián)動(dòng)，故障隔離與恢復(fù)時(shí)間壓縮至分鐘級(jí)，推動(dòng)電網(wǎng)向“無(wú)人值守、自主修復(fù)”演進(jìn)。結(jié)語(yǔ)電力系統(tǒng)接地故障診斷需結(jié)合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、接地方式與故障特征，靈活選用傳統(tǒng)檢測(cè)與現(xiàn)代智能技術(shù)。未來(lái)