CN107436394A - 一种区域接地故障检测方法、装置和*** - Google Patents

一种区域接地故障检测方法、装置和*** Download PDF

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Abstract

在配电网中划定一个区域，所述区域不存在接地故障时，区域对地电流中只有容性分量；在所述区域范围内出现接地故障时，区域对地电流中出现阻性分量，并导致区域对地电流出现异常变化。检测所述区域的区域对地电流，计算区域对地电流中阻性分量的大小和方向，判断所述区域是否存在接地故障。或者在配电网出现接地故障时，人为调整配电网的三相对地电压，检测所述区域的区域对地电流和区域对地电流的阻性分量的变化情况，判断所述区域是否存在接地故障。将配电网划分为多个区域，在配电网出现接地故障时，针对每个区域判断区域内是否存在接地故障，可以实现配电网的接地故障的区域定位。

Description

一种区域接地故障检测方法、装置和***
技术领域
本发明涉及配电网区域接地故障检测和配电网接地故障区域定位。
背景技术
随着配电网容量的增大，不接地***的应用逐渐减少，取而代之的是中性点经消弧线圈接地***和中性点经小电阻接地***。采用中性点经消弧线圈接地方式可降低流过接地故障点的电流，降低单相接地故障发展为相间短路故障的可能性，但增加了接地选线定位的难度，目前主要采用拉线法查找接地故障，往往要花费几小时甚至十几小时才能隔离故障区段，降低了客户满意度，同时带来售电损失。中性点经小电阻接地***针对金属性接地故障能够实现选择性跳闸，但是对于高阻接地故障，由于故障电流小导致保护拒动，这时流过接地变的故障电流依然存在，可能导致越级跳主变低压侧开关，造成大面积停电。随着各种新能源(光伏、风电等)接入配电网，使配电网由单电源辐射型网络变为多电源网络，进一步增加了配电网接地故障定位的难度，该问题不解决这不仅不利于DG发挥优势，也对DG的推广造成不利影响。接地选线定位问题已成为提高配电网供电质量、减少非计划停电时间、降低配电网运维成本的一个瓶颈，迫切需要更准确、更有效的接地选线定位方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种配电网区域接地故障检测方法、检测装置，能够在线判断一个区域是否存在接地故障。
本发明还提供一种配电网区域接地故障检测***，该***将配电网划分为多个区域，针对每个区域分别判断是否存在接地故障，找出存在接地故障的区域，实现接地故障的区域定位。
为了实现上述目的，本发明的配电网区域接地故障检测方法如下：
在配电网中划定一个区域，所述区域中可以只包括一台设备或一段线路，也以包括相连并相邻的若干台设备和若干段线路；
利用电流检测装置检测所述区域的区域对地电流检测区域对地电流的方法是：①检测流入所述区域的全部电流，将这些电流按照流入区域内部的方向矢量相加获得区域对地电流②检测从所述区域流入大地的全部电流，将这些电流按照流入大地的方向矢量相加获得区域对地电流
区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和，即：其中区域对地电流阻性分量是三相区域对地电流阻性分量的矢量和，即：
区域对地电流容性分量是三相区域对地电流容性分量的矢量和，即：
区域对地电流阻性分量与接地故障直接相关，区域对地电流阻性分量可反映流过接地故障点的故障电流的大小；
在配电网存在接地故障期间，如果所述区域不存在接地故障时，区域对地电流阻性分量很小，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即如果所述区域存在接地故障时，区域对地电流阻性分量将出现异常增大，同时导致区域对地电流也将出现异常增大，区域对地电流和区域对地电流阻性分量相对于零序电压的相位差也将发生变化；可利用检测得到的区域对地电流计算区域对地电流阻性分量根据区域对地电流阻性分量的大小和/或方向判断所述区域是否存在接地故障；
在配电网存在接地故障期间，可以通过人为调整区域三相对地电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量太小的差距，改善根据区域对地电流阻性分量的大小和/或方向判断所述区域是否存在接地故障方法的效果；
在配电网存在接地故障期间，还可以人为调整配电网的三相对地电压使存在接地故障区域的区域对地电流和区域对地电流阻性分量发生变化，根据区域对地电流和/或区域对地电流阻性分量的变化情况，判断所述区域是否存在接地故障。
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流和区域三相对地电压利用区域对地电流容性分量区域三相对地电压和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC之间的关系：
计算所述区域的区域对地电流容性分量根据区域对地电流区域对地电流容性分量和区域对地电流阻性分量之间的关系：
计算区域对地电流阻性分量可根据区域对地电流阻性分量的大小判断所述区域是否存在接地故障；
如果区域三相对地电压发生变化，区域对地电流阻性分量将发生变化；可以人为调整区域三相对地电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量大小的差距，改善检测存在接地故障区域的效果；
人为调整配电网的三相对地电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流阻性分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得所述区域的区域对地总电纳BE(BE＝BEA+BEB+BEC)；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流和区域零序电压
利用区域零序电压和区域对地总电纳BE计算区域对地电流的容性分量
根据区域对地电流区域对地电流的容性分量和区域对地电流阻性分量之间的关系：
计算区域对地电流阻性分量可根据区域对地电流阻性分量的大小判断所述区域是否存在接地故障；
如果区域零序电压发生变化，区域对地电流阻性分量将发生变化；可以人为调整区域零序电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量大小的差距，改善检测存在接地故障区域的效果；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流阻性分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
针对所述区域，在配电网出现接地故障时，人为调整配电网的三相对地电压记录调整电压前检测的区域零序电压和区域对地电流记录调整电压后检测的区域零序电压和区域对地电流
将调整电压后的区域对地电流为折算为与调整电压前的区域零序电压对应的折算值
计算调整电压后的区域对地电流折算值与调整电压前的区域对地电流的差值
区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和：
如果所述区域不存在接地故障，区域对地电流阻性分量等于0，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即：
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间存在线性关系：
如果所述区域不存在接地故障，并且所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，所述区域的调整电压后的区域对地电流折算值与调整电压前的区域对地电流应相等，即：
如果所述区域存在接地故障，区域对地电流阻性分量的加入使与不再相等，也就不再等于0；的大小可以反映区域对地电流阻性分量的大小，可以根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障。
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，区域对地电流容性分量的大小不仅与区域零序电压的大小有关，还与区域零序电压的方向有关，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间不一定还是线性关系，即：
根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障的方法就增加了不确定因素；
但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC符合下述两条件之一：
①如果区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间基本还是线性关系；
②区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC的值很小，区域对地电流容性分量很小，区域对地电流的容性分量的大小对区域对地电流的大小影响不大；
如果符合这两个条件，可以按照区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间存在线性关系来处理，还是可以根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障。
针对所述区域，如果所述区域不存在接地故障，区域对地电流阻性分量等于0，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即：
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流超前区域零序电压
如果所述区域出现接地故障，所述区域出现区域对地电流阻性分量区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和：
由于区域对地电流阻性分量的加入，使区域对地电流与区域零序电压之间的相位差发生变化，区域对地电流超前区域零序电压的关系不再成立；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ，可根据相位差θ的值判断所述区域是否存在接地故障；
可以人为调整配电网三相对地电压，改变存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量使区域对地电流与区域零序电压的相位差θ更加远离“区域对地电流超前区域零序电压”的关系，从而更准确地判断存在接地故障的区域。
还可以针对所述区域，在配电网出现接地故障时，人为调整配电网的三相对地电压记录调整电压前的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ1和调整电压后的检测的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ2，计算相位差的变化Δθ＝θ2-θ1，如果所属区域的区域对地电流与区域零序电压的相位差的变化量Δθ较大，可判断所述区域存在接地故障；
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，“区域对地电流超前区域零序电压”的关系就不成立，但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，可以近似认为“区域对地电流超前区域零序电压”的关系还是成立的，还是可以根据区域对地电流与区域零序电压的相位差θ的大小或相位差的变化判断所述区域是否存在接地故障。
划定区域时，减少区域范围内设备的数量和/或减少区域范围内线路的长度，减小区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC，将区域范围内的区域对地电流容性分量控制在很小的范围内；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流
在所述区域不存在接地故障时，无论区域三相对地电压如何变化，区域对地电流容性分量还是很小，而且不存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量约等于0，所以不存在接地故障区域的区域对地电流很小；
在所述区域出现接地故障时，所述区域的区域对地电流阻性分量增大，所述区域的区域对地电流将随之增大，区域对地电流的大小可以反映区域对地电流阻性分量的大小；可根据区域对地电流的大小判断所述区域是否存在接地故障；
可以通过人为调整配电网三相对地电压的方法加大存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量加大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流阻性分量的差距，从而更准确地判断存在接地故障的区域；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化，存在接地故障区域的区域对地电流也将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
检测所述区域的区域对地电流和区域零序电压将区域对地电流分解为平行于区域零序电压的平行分量和垂直于区域零序电压的垂直分量
区域对地电流阻性分量可分解为垂直于区域零序电压的垂直分量和平行于区域零序电压的平行分量
区域对地电流容性分量可分解为垂直于区域零序电压的垂直分量和平行于区域零序电压的平行分量
区域对地电流是区域对地电流阻性分量的两个分量和区域对地电流容性分量的两个分量的和；
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流容性分量超前所述区域的零序电压这时区域对地电流平行分量与区域对地电流容性分量无关，仅与区域对地电流阻性分量有关，并且区域对地电流平行分量与区域对地电流阻性分量存在正比关系，即：(如果区域对地电流阻性分量与区域的零序电压之间的夹角为θ，K＝1/cosθ)；所以可以将所述区域的区域对地电流平行分量当作区域对地电流阻性分量用于判断所述区域是否存在接地故障；
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，区域对地电流容性分量与区域零序电压不再一定是垂直关系，区域对地电流容性分量的平行分量不再等于0，由于区域对地电流容性分量的平行分量的加入，依据区域对地电流平行分量判断区域接地故障的方法就增加了不确定因素；
但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC符合下述两条件之一：
①如果区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，区域对地电流容性分量在零序电压方向的平行分量很小；
②区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC的值很小，区域对地电流容性分量很小，所以区域对地电流容性分量在零序电压方向的平行分量也很小；
如果符合这两个条件，可以近似认为区域对地电流平行分量与区域对地电流阻性分量存在正比关系，即：所以仍然可以将所述区域的区域对地电流平行分量当作区域对地电流阻性分量用于判断所述区域是否存在接地故障；
可以通过人为调整配电网三相对地电压的方法加大存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量加大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流平行分量的差距，从而更准确地判断存在接地故障的区域；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化，存在接地故障区域的区域对地电流平行分量也将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流平行分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
本发明的配电网区域接地故障检测装置如下：
在配电网中划定一个区域，所述区域中可以只包括一台设备或一段线路，可以包括相连并相邻的若干台设备和若干段线路；
所述配电网区域接地故障检测装置可以检测所述区域的区域对地电流所述配电网区域接地故障检测装置包括电流检测装置、同步信号装置、数据采集装置、数据处理装置；所述电流检测装置与电流互感器配套使用；
通过检测流入所述区域的全部电流获得区域对地电流的过程如下：
a、在所划定区域与其他区域的各交界处安装电流检测装置；所述的电流检测装置所检测的电流既可以是相电流，也可以是零序电流；所述电流检测装置可检测电流的大小；所述电流检测装置还可接收来自同步信号装置的同步信号，检测电流的由负变正过零点相对于同步信号的时间差，或检测电流相对于同步信号的相位差；
b、所述数据采集装置可采集各电流检测装置检测的电流数据，并将采集的电流数据送数据处理装置；
c、所述数据处理装置接收来自数据采集装置的电流数据，将各电流按流向区域内部的方向矢量相加，可获得所述区域的区域对地电流的大小和区域对地电流相对于同步信号的相位差；
通过检测从配电网中的一个区域流入大地的全部电流获得区域对地电流的过程如下：
a、在所述区域范围内的设备和线路的带电导体与大地之间存在设备地，带电导体与设备地之间存在分布电容；在大地上安装有接地体，设备地与接地体之间通过导线连接，设备地与大地等电位，带电体与设备地之间的分布电容也就是带电体与大地之间的分布电容，设备或线路对地电容电流通过设备地与接地体之间的导线流入大地；接地体可以只有一个，也可以有多个；设备地与接地体之间的连接导线可以只有一根，也可以有多根；
b、在设备地与接地体之间的各条连接导线上安装电流检测装置，所述电流检测装置可检测电流的大小；所述电流检测装置还可接收来自同步信号装置的同步信号，检测电流的由负变正过零点相对于同步信号的时间差，或检测电流相对于同步信号的相位差；
c、所述数据采集装置采集各电流检测装置检测的电流数据，并将采集的电流数据送数据处理装置；
d、所述数据处理装置接收来自数据采集装置的电流数据，将各电流按流向大地的方向矢量相加，获得所述区域的区域对地电流的大小和区域对地电流相对于同步信号的相位差；
所述配电网区域接地故障检测装置可以利用检测得到的区域对地电流按照前述的配电网区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
所述配电网区域接地故障检测装置还包括电压检测装置，所述电压检测装置与电压互感器配套使用；所述电压检测装置可以检测电压的大小；所述电压检测装置还可接收来自同步信号装置的同步信号，检测电压由负变正过零点相对于同步信号的时间差，或检测电压相对于同步信号的相位差；
检测所述区域零序电压的方法是：利用电压检测装置检测三相电压互感器二次的开口三角形的输出可获得零序电压的数据；所述电压检测装置可检测零序电压的大小和零序电压相对于同步信号的时间差或相位差；所述数据采集装置可采集所述电压检测装置检测的电压数据，并将采集的电压数据送数据处理装置；所述数据处理装置接收来自数据采集装置的电压数据，获得所述区域的零序电压的大小和零序电压相对于同步信号的相位差；
检测所述三相对地电压的方法是：利用电压检测装置检测三相电压互感器二次输出电压可获得所述区域的三相对地电压的数据；所述电压检测装置可检测三相对地电压的大小和三相对地电压相对于同步信号的时间差或相位差；所述数据采集装置可采集所述电压检测装置检测的电压数据，并将采集的电压数据送数据处理装置；所述数据处理装置接收来自数据采集装置的电压数据，获得三相对地电压的大小和三相对地电压相对于同步信号的相位差；
检测所述区域零序电压的方法还可以是：先利用电压检测装置检测三相对地电压的数据，并将检测得到的电压数据传送到数据处理装置，数据处理装置将三相对地电压按相对地的方向矢量相加，可获得零序电压的大小和零序电压相对于同步信号的相位差；
所述数据处理装置可以利用检测得到的区域对地电流和区域零序电压或利用检测得到的区域对地电流和区域三相对地电压按照前述的配电网区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC；并将区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC存储在数据处理装置中；
在***出现接地故障时，所述配电网区域接地故障检测装置可以利用区域对地电流区域三相对地电压和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC，按照前述的配电网区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得区域对地总电纳BE；并将区域对地总电纳BE存储在数据处理装置中；
在***出现接地故障时，利用检测得到的区域对地电流区域零序电压和区域对地总电纳BE，按照权利前述的配电网区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
所述同步信号装置发出的同步信号可以是一个受控的单脉冲信号，可以是一个固定周期的脉冲信号，还可以是一个正弦波信号；所述同步信号可以通过有线、无线方式传输，也可以通过光纤传输；所述同步信号装置可以利用GPS秒脉冲产生同步信号；
如果所述同步信号是脉冲信号，各电压、电流检测装置全部以同一时刻的脉冲信号作为时间参照点，例如：利用GPS秒脉冲产生同步信号，各电压、电流检测装置以同一时刻的秒脉冲作为时间参考点，为了保证采用在同一时刻检测的数据参加计算，可将各电压、电流检测数据打上时间标签；如果所述同步信号是交流信号，各电压、电流检测装置全部以同一个交流信号作为参考信号，例如：各电压、电流检测装置全部以A相电压信号作为参考信号。
可以将电压检测装置安装在所述区域范围内，检测区域内部某个部位的电压；也可以将电压检测装置安装在所述区域范围外，检测与所述区域内部设备或线路相连接的位于区域范围外的某个部位的电压，利用区域外部的电压计算区域内部的电压，或直接将区域外部的电压作为区域内部的电压。
人为改变区域三相对地电压的方法包括：在相线与大地之间设置电阻，由三个高压开关分别控制三相相线与大地之间电阻的接入，根据接地故障情况确定闭合其中某个开关；针对中性点经消弧线圈接地***，设置与消弧线圈并联的电阻，由高压开关控制并联电阻的投入；针对中性点经消弧线圈接地***，设置与消弧线圈串联的电阻，由高压开关控制串联电阻的投入与短接；针对中性点经消弧线圈接地***，还可以在消弧线圈上设置二次线圈，将并联电阻并接在消弧线圈的二次线圈上，由开关控制并联电阻的投切；针对中性点经消弧线圈接地***，改变消弧线圈的电感值；仅需在接地定位判断时短时间改变区域三相对地电压
本发明的配电网区域接地故障检测***如下：
所述配电网区域接地故障检测***包括数据同步检测***、数据采集通讯***、数据后台处理***；
所述配电网区域接地故障检测***的工作过程如下：
a、在配电网中划定多个区域；
b、数据同步检测***可以向分布安装的电流检测装置提供统一的同步信号；数据同步检测***利用分布安装的电流检测装置检测各电流的大小和各电流的由负变正过零点相对于同步信号的时间差，或检测各电流相对于同步信号的相位差；
c、数据采集通讯***可以采集各电流检测装置检测的电流数据，并将采集的电流数据传送到数据后台处理***；数据通讯方式可以采用有线通讯、光纤通讯、无线通讯等方式，无线通讯可采用GPRS通讯方式；
d、数据后台处理***利用来自数据采集通讯***的电流数据，分别针对各区域计算区域对地电流
e、数据后台处理***按照前述的配电网区域接地故障检测方法或装置所述方法，利用各区域的区域对地电流数据，分别针对各区域判断区域内部是否存在接地故障，从而实现在众多的区域中确定存在接地故障的区域。
所述的配电网区域接地故障检测***还包括电压检测装置，利用电压检测装置检测各区域的零序电压或三相对地电压；
所述的配电网区域接地故障检测***可以包含一个或多个电压检测装置，电压检测装置可安装在变电站内检测母线的电压，或安装在变电站外的某个开闭所中检测线路的电压，或安装在某段线路上检测线路的电压；
数据同步检测***还可以向分布安装的电压检测装置提供统一的同步信号；数据同步检测***可以利用安装在配电网中的电压检测装置检测的电压的大小和电压相对于同步信号的时间差或相位差；数据采集通讯***可以采集各电压检测装置检测的电压数据，并将采集的电压数据传送到数据后台处理***；
数据后台处理***根据来自数据采集***的电压数据，确定每个区域的电压数据；
数据后台处理***可以按照前述的配电网区域接地故障检测方法或装置所述的方法，利用各区域的区域对地电流和区域三相对地电压数据，或利用各区域的区域对地电流和区域零序电压数据，分别针对各区域判断区域内部是否存在接地故障，从而实现在众多的区域中确定存在接地故障的区域。
所述配电网区域接地故障检测***还可以采集配电网中相关开关的状态，将开关的状态与电压、电流数据一起传送到数据后台处理***，由数据后台处理***根据开关的状态分别确定各区域当前与哪个电压检测装置处于连通状态，从而分别确定各区域当前采用哪个电压检测装置检测的电压数据。
所述的配电网区域接地故障检测***可与配电自动化***结合，利用配电自动化***分布安装的远方终端检测电压数据、电流数据和开关状态，利用配电自动化***的通讯装置将检测数据传送到配电网区域接地故障检测***，实现配电网的接地故障定位功能；配电网接地故障定位***可以将接地定位的结果传送到配电自动化***中，为快速隔离接地故障区域的创造条件；所述的配电网区域接地故障检测***的功能还可以直接合并到配电自动化***中，由配电自动化***完成配电网区域接地故障检测***的全部功能。
本发明的有益效果
1、将配电网划分为多个区域，以测量区域对地电流为基础进行接地故障区域定位，参加计算的是所述区域的区域对地电流、区域对地电压、区域对地参数，与***采用哪种中性点接地方式没有关系。所以本发明不仅适用于中性点非有效接地***，而且对中性点经小电阻接地***也同样有效。
2、对于包含DG的配电网，可将DG设置为一个单独的区域，检测DG的接地故障；DG的接入对其他区域的区域接地故障检测不产生影响。对于微电网，也可以采用本发明的方法在微电网范围内划分多个区域，实现微电网范围内的接地故障的区域定位问题。
3、对于多点接地故障，本发明的区域接地故障检测方法同样适用。存在接地故障的区域都会存在区域对地电流的异常变化，由于对每个区域分别进行接地故障判断，可以发现全部存在接地故障的区域。
4、利用区域的三相对地参数、区域三相对地电压和区域对地电流判断区域接地故障，考虑了电压的不平衡、三相对地参数的不平衡等因素，接地故障检测精度高，对高阻接地故障定位效果好。
5、利用区域对地电流在零序电压方向的分量判断区域接地故障，由于没有考虑区域三相对地参数的不平衡的影响，导致对高阻接地故障的检测精度可能有所降低，但可省去区域三相对地参数的检测设备，使***简化，投资成本降低，如果配合消弧线圈并中电阻提高阻性电流的措施，可以改善接地故障定位的效果。
6、增加***中电流检测装置的安装密度，增加区域的数量，减小每个区域的区域对地分布电容值，可进一步免去电压检测装置，仅根据各区域的区域对地电流判断各区域是否存在接地故障，使***进一步简化，并且获得较为理想的接地定位效果。
7、由于采用工频数据进行接地故障区域定位，有利于与现有的继电保护***结合；如果配电网配备了配电自动化设备，可利用配电自动化设备完成电流、电压数据的采集和上传，在配电主站***中进行接地故障的区域定位，再利用配电自动化设备实现接地故障区域的自动隔离。
附图说明
图1区域接地故障检测装置的基本原理示意图
图2区域接地故障检测装置的基本原理示意图
图3利用GPS秒脉冲作为同步信号的区域接地故障检测***的基本原理示意图
图4针对分配电室设有对地电压检测装置的配电网区域接地故障检测原理示意图
图5具有区域零序电压检测装置的区域接地故障检测装置的基本原理示意图
图6接地故障检测***的数据采集通讯***的原理示意图
图7区域接地故障检测方法的仿真实验原理图
如图1所示是一个简化的中性点经消弧线圈接地***，图中包括电力变压器的二次线圈、消弧线圈XH、三路出线开关QF1、QF2、QF3，对应三个开关设置了三个零序电流互感器CT1、CT2、CT3，每个零序电流互感器分别检测一个区域的区域对地电流。在每个区域中，采用电容器代表区域对地电纳，区域1的三相对地电纳为BEA1、BEB1、BEC1，区域2的三相对地电纳为BEA2、BEB2、BEC2，区域3的三相对地电纳为BEA3、BEB3、BEC3。
CT1、CT2、CT3分别检测区域1、区域2、区域3的区域对地电流
在区域1设置了一个接地故障，A相接地，接地过渡电阻为GEA1；区域2和区域3没有接地故障。
电力变压器二次线圈为星形连接方式，中性点与大地之间连接消弧线圈XH，消弧线圈设置并联电阻器RP，由开关J控制电阻器RP的投入和切除。***的三相对地电压分别为：
区域1的各电流的关系如下：
三相对地容性电流：
区域对地电流容性分量：
A相对地阻性电流(流过接地故障点的电流)：
区域对地电流阻性分量：
区域对地电流：
区域2的各电流的关系如下：
三相对地容性电流：
区域对地电流容性分量：
区域对地电流阻性分量：
区域对地电流：
区域3的各电流的关系如下：
三相对地容性电流：
区域对地电流容性分量：
区域对地电流阻性分量：
区域对地电流：
开关J分断时接地故障电流与消弧线圈补偿电流、电容电流的关系：
消弧线圈补偿电流为
接地故障电流与消弧线圈补偿电流、电容电流的关系：
开关J闭合时接地故障电流与消弧线圈补偿电流、电容电流的关系：
消弧线圈补偿电流为
消弧线圈并联电阻的电流：
接地故障电流与消弧线圈补偿电流、电容电流的关系：
消弧线圈并联电阻的投入会导致三相对地电压发生变化，三相对地电压的变化的大小与多种因素有关，影响因素包括***三相对地分布电容、接地过渡电阻、消弧线圈电感量、消弧线圈并联电阻等。由于消弧线圈并联电阻投入前后A相对地电压出现了变化，所以消弧线圈并联电阻投入前后区域1的阻性电流也将发生变化；如果接地过渡电阻为REA1比较小，消弧线圈并联电阻的投入将使阻性电流发生很大的变化。
区域接地故障检测方法：(结合图1说明区域接地故障检测方法)
1、区域接地故障检测方法综述：
在配电网中划定一个区域，所述区域中可以只包括一台设备或一段线路，也以包括相连并相邻的若干台设备和若干段线路；
利用电流检测装置检测所述区域的区域对地电流检测区域对地电流的方法是：①检测流入所述区域的全部电流，将这些电流按照流入区域内部的方向矢量相加获得区域对地电流②检测从所述区域流入大地的全部电流，将这些电流按照流入大地的方向矢量相加获得区域对地电流
所述区域的区域对地参数包括区域三相对地电导GEA、GEB、GEC和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC。
针对所述区域施加三相对地电压将产生区域对地电流区域三相对地电压区域对地电流和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC、区域三相对地电导GEA、GEB、GEC之间存在以下关系：
其中，区域三相对地电压与区域三相对地电导GEA、GEB、GEC产生区域对地电流阻性分量该值是三相区域对地电流阻性分量的矢量和：
区域三相对地电压与区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC产生区域对地电流容性分量该值是三相区域对地电流容性分量的矢量和：
区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和，
其中区域对地电流阻性分量与接地故障直接相关，反映流过接地故障点的故障电流的大小；
在配电网存在接地故障期间，如果所述区域不存在接地故障时，区域对地电流阻性分量很小，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即如果所述区域存在接地故障时，区域对地电流阻性分量将出现异常增大，同时导致区域对地电流也将出现异常增大，区域对地电流和区域对地电流阻性分量相对于零序电压的相位差也将发生变化；可利用检测得到的区域对地电流计算区域对地电流阻性分量根据区域对地电流阻性分量的大小和/或方向判断所述区域是否存在接地故障；
在配电网存在接地故障期间，可以通过人为调整区域三相对地电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量大小的差距，改善根据区域对地电流阻性分量的大小和/或方向判断所述区域是否存在接地故障方法的效果；
在配电网存在接地故障期间，还可以人为调整配电网的三相对地电压使存在接地故障区域的区域对地电流和区域对地电流阻性分量发生变化，根据区域对地电流和/或区域对地电流阻性分量的变化情况，判断所述区域是否存在接地故障。
2、区域接地故障检测方法1：
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流和区域三相对地电压利用区域对地电流容性分量区域三相对地电压和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC之间的关系：
计算所述区域的区域对地电流容性分量根据区域对地电流区域对地电流容性分量和区域对地电流阻性分量之间的关系：
计算区域对地电流阻性分量可根据区域对地电流阻性分量的大小判断所述区域是否存在接地故障；
如果区域三相对地电压发生变化，区域对地电流阻性分量将发生变化；可以人为调整区域三相对地电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量大小的差距，改善检测存在接地故障区域的效果；
人为调整配电网的三相对地电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流阻性分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
由于本方法利用区域三相对地电压和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC计算所述区域的区域对地电流容性分量可获得较为准确的区域对地电流容性分量值，所以计算得到的区域对地电流阻性分量也比较准确，该方法对于高阻接地故障也有很好的效果。区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC可以在线检测。
3、区域接地故障检测方法2：
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得所述区域的区域对地总电纳BE(BE＝BEA+BEB+BEC)；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流和区域零序电压
利用区域零序电压和区域对地总电纳BE计算区域对地电流的容性分量
根据区域对地电流区域对地电流的容性分量和区域对地电流阻性分量之间的关系：
计算区域对地电流阻性分量可根据区域对地电流阻性分量的大小判断所述区域是否存在接地故障；
如果区域零序电压发生变化，区域对地电流阻性分量将发生变化；可以人为调整区域零序电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量大小的差距，改善检测存在接地故障区域的效果；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流阻性分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。区域对地总电纳BE可以在线检测。
4、区域接地故障检测方法3：
针对所述区域，在配电网出现接地故障时，人为调整配电网的三相对地电压记录调整电压前检测的区域零序电压和区域对地电流记录调整电压后检测的区域零序电压和区域对地电流
将调整电压后的区域对地电流为折算为与调整电压前的区域零序电压对应的折算值
计算调整电压后的区域对地电流折算值与调整电压前的区域对地电流的差值
区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和：
如果所述区域不存在接地故障，区域对地电流阻性分量等于0，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即：
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间存在线性关系：
如果所述区域不存在接地故障，并且所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，所述区域的调整电压后的区域对地电流折算值与调整电压前的区域对地电流应相等，即：
如果所述区域存在接地故障，区域对地电流阻性分量的加入使与不再相等，也就不再等于0；的大小可以反映区域对地电流阻性分量的大小，可以根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障。
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，区域对地电流容性分量的大小不仅与区域零序电压的大小有关，还与区域零序电压的方向有关，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间不一定还是线性关系，即：
根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障的方法就增加了不确定因素；
但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC符合下述两条件之一：
①如果区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间基本还是线性关系；
②区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC的值很小，区域对地电流容性分量很小，区域对地电流的容性分量的大小对区域对地电流的大小影响不大；
如果符合这两个条件，可以按照区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间存在线性关系来处理，还是可以根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障。
该方法电缆线路效果较好，因为电缆线路区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC的平衡度较好。
5、区域接地故障检测方法4：
针对所述区域，如果所述区域不存在接地故障，区域对地电流阻性分量等于0，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即：
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流超前区域零序电压
如果所述区域出现接地故障，所述区域出现区域对地电流阻性分量区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和：
由于区域对地电流阻性分量的加入，使区域对地电流与区域零序电压之间的相位差发生变化，区域对地电流超前区域零序电压的关系不再成立；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ，可根据相位差θ的值判断所述区域是否存在接地故障；
可以人为调整配电网三相对地电压，改变存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量使区域对地电流与区域零序电压的相位差θ更加远离“区域对地电流超前区域零序电压”的关系，从而更准确地判断存在接地故障的区域。
还可以针对所述区域，在配电网出现接地故障时，人为调整配电网的三相对地电压记录调整电压前的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ1和调整电压后的检测的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ2，计算相位差的变化Δθ＝θ2-θ1，如果所属区域的区域对地电流与区域零序电压的相位差的变化量Δθ较大，可判断所述区域存在接地故障；
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，“区域对地电流超前区域零序电压”的关系就不成立，但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，可以近似认为“区域对地电流超前区域零序电压”的关系还是成立的，还是可以根据区域对地电流与区域零序电压的相位差θ的大小或相位差的变化判断所述区域是否存在接地故障。
在配电网中划分的区域中，可能会有一些区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC很小，比如一个环网柜作为一个区域，需要多个零序电流互感器检测一个环网柜的区域对地电流限于检测的精度，可能得到的区域对地电流的相位误差较大，不利于正确地根据区域对地电流与区域零序电压的相位差θ判断所述区域是否存在接地故障；因为存在接地故障的区域相应区域对地电流也较大，可以在区域对地电流较大的部分区域范围内做接地故障判断。
6、区域接地故障检测方法5：
划定区域时，减少区域范围内设备的数量和/或减少区域范围内线路的长度，减小区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC，将区域范围内的区域对地电流容性分量控制在很小的范围内；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流
在所述区域不存在接地故障时，无论区域三相对地电压如何变化，区域对地电流容性分量还是很小，而且不存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量约等于0，所以不存在接地故障区域的区域对地电流很小；
在所述区域出现接地故障时，所述区域的区域对地电流阻性分量增大，所述区域的区域对地电流将随之增大，区域对地电流的大小可以反映区域对地电流阻性分量的大小；可根据区域对地电流的大小判断所述区域是否存在接地故障；
可以通过人为调整配电网三相对地电压的方法加大存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量加大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流阻性分量的差距，从而更准确地判断存在接地故障的区域；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化，存在接地故障区域的区域对地电流也将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
在满足每个区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC较小的条件下，该方法对于包括高阻接地故障在内的各种接地故障都有很好的效果。采用该方法增加了电流检测设备的数量，但是不需要安装电压检测设备，甚至不需要后台，而且可以进一步缩小故障查找范围。
7、区域接地故障检测方法6：
检测所述区域的区域对地电流和区域零序电压将区域对地电流分解为平行于区域零序电压的平行分量和垂直于区域零序电压的垂直分量
区域对地电流阻性分量可分解为垂直于区域零序电压的垂直分量和平行于区域零序电压的平行分量
区域对地电流容性分量可分解为垂直于区域零序电压的垂直分量和平行于区域零序电压的平行分量
区域对地电流是区域对地电流阻性分量的两个分量和区域对地电流容性分量的两个分量的和；
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流容性分量超前所述区域的零序电压这时区域对地电流平行分量与区域对地电流容性分量无关，仅与区域对地电流阻性分量有关，并且区域对地电流平行分量与区域对地电流阻性分量存在正比关系，即：(如果区域对地电流阻性分量与区域的零序电压之间的夹角为θ，K＝1/cosθ)；所以可以将所述区域的区域对地电流平行分量当作区域对地电流阻性分量用于判断所述区域是否存在接地故障；
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，区域对地电流容性分量与区域零序电压不再一定是垂直关系，区域对地电流容性分量的平行分量不再等于0，由于区域对地电流容性分量的平行分量的加入，依据区域对地电流平行分量判断区域接地故障的方法就增加了不确定因素；
但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC符合下述两条件之一：
①如果区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，区域对地电流容性分量在零序电压方向的平行分量很小；
②区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC的值很小，区域对地电流容性分量很小，所以区域对地电流容性分量在零序电压方向的平行分量也很小；
如果符合这两个条件，可以近似认为区域对地电流平行分量与区域对地电流阻性分量存在正比关系，即：所以仍然可以将所述区域的区域对地电流平行分量当作区域对地电流阻性分量用于判断所述区域是否存在接地故障；
可以通过人为调整配电网三相对地电压的方法加大存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量加大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流平行分量的差距，从而更准确地判断存在接地故障的区域；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化，存在接地故障区域的区域对地电流平行分量也将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流平行分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
该方法也是对电缆线路效果较好，因为三相电缆的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC的平衡度较好。
图2是区域接地故障检测装置的基本原理示意图。
如图2所示，图中划定了一个待检测区域，区域对地参数包括区域三相对地电导GEA、GEB、GEC和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC。
配电网区域接地故障检测装置包括电流检测装置、电压检测装置、同步信号装置、数据采集装置、数据处理装置；
1、区域对地电流的检测：
检测区域对地电流需要利用电流互感器检测流入区域内部的电流；在图2中，围绕待检测区域配备了3个零序电流互感器CT1、CT2、CT3，分别检测三个与其他区域分界点的零序电流
所述区域的区域对地电流阻性分量为：
所述区域的区域对地电流容性分量为：
区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和，
电流检测装置与电流互感器连接，电流检测装置可以检测电流的大小；电流检测装置还与同步信号装置连接，电流检测装置接收来自同步信号装置的同步信号，检测电流由负到正过零点相对于同步信号的时间差，或检测电流相对于同步信号的相位差。
数据采集装置采集各电流检测装置检测的电流数据，并将采集的数据送数据处理装置。
数据处理装置接收来自数据采集装置的电流数据，将各电流按流向区域内部的方向矢量相加，获得所述区域的区域对地电流的大小和区域对地电流相对于同步信号的相位差。
电流的方向是流向区域内部，区域对地电流的值为电流的矢量和。
2、三相对地电压和零序电压的检测：
在图2中，还设置了三相电压互感器PT和电压检测装置，电压互感器设置两组二次线圈，一组用于检测三相对地电压一组连接为开口三角形用于检测零序电压两组二次线圈与电压检测装置连接。
电压检测装置能够检测检测电压的大小，电压检测装置还与同步信号装置连接，电压检测装置接收来自同步信号装置的同步信号，检测电压由负到正过零点相对于同步信号的时间差，或检测电压相对于同步信号的相位差。在图2中所示的电压检测装置能够检测三相对地电压的大小和三相对地电压相对于同步信号的时间差或相位差，也可以检测零序电压的大小和零序电压相对于同步信号的时间差或相位差；
数据采集装置可采集电压检测装置检测的电压数据，并将采集的电压数据送数据处理装置；
数据处理装置接收来自数据采集装置的电压数据，获得区域三相对地电压、零序电压的大小和三相对地电压、零序电压相对于同步信号的相位差。
数据处理装置还可以将区域三相对地电压矢量相加，获得区域零序电压的大小和区域零序电压相对于同步信号的相位差，计算公式如下：
在本图中，电压互感器连接在待检测区域的外部，将在区域外部检测的电压数据直接作为区域内部的电压数据。电压检测装置还可以连接在待检测区域的内部，直接检测待检测区域的电压数据。
数据处理装置利用区域对地电流和区域零序电压或利用检测得到的区域对地电流和区域三相对地电压按照前述的区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
图3是利用GPS秒脉冲作为同步信号的区域接地故障检测***的基本原理示意图。
如图3所示，是一个变电站最小***，变电站内部包括变压器T1、电压互感器PT1、母线、5回出线。变电站的5回出线都安装零序电流互感器。其中第四回出线连接到一个开闭所，开闭所有两回出线，开闭所的进线和出线都安装零序电流互感器。
8个零序电流互感器将整个配电网划分为9个区域。变电站母线部分为区域1，包括变压器二次、电压互感器1次和母线，区域1的区域对地电流由CT1～CT5检测，CT1～CT5检测的电流按流入母线的方向矢量相加得到区域1的区域对地电流第1回出线、第2回出线、第3回出线、第5回出线分别为区域2、区域3、区域4、区域6，分别由CT1、CT2、CT3、CT5检测这些区域的区域对地电流第4回出线到开闭所之间的线路为区域5，区域5的区域对地电流由CT4和CT6检测的电流按流向电缆的方向矢量相加得到；开闭所母线部分为区域7，区域7的区域对地电流由CT6～CT8检测的电流按流向开闭所母线的方向矢量相加得到；开闭所的两回出线分别为区域8和区域9，分别由CT7和CT8检测区域8和区域9的区域对地电流
每个零序电流互感器对应一个电流检测装置，电流检测装置可检测电流的大小；同时电流检测装置可接收来自数据采集装置的同步信号，数据采集装置中配有GPS时钟接收装置，不同地点可利用GPS秒脉冲获得精度极高的同步信号；电流检测装置可检测各电流的由负变正过零点相对于同步信号的时间差。
与电压互感器连接的电压检测装置也可接收来自数据采集装置的同步信号，电压检测装置可检测三相对地电压的大小，还可检测三相对地电压的由负变正过零点相对于同步信号的时间差。
变电站内部的数据采集装置可通过通讯线直接将采集到的电压和电流的数据传送到区域接地故障检测***中。开闭所的数据采集装置采集的电流数据通过无线传输的方式传送到区域接地故障检测***中，无线传输可采用GPRS无线通讯方式等实现。
区域接地故障检测***接收来自数据采集装置的电压、电流信号，针对每个区域将与该区域相关的电流按流向区域内部的方向矢量相加，可获得每个区域的区域对地电流。如果需要零序电压，可通过将电压检测装置检测的三相对地电压相加获得；在此例中，电压检测装置检测的是变电站母线区域(区域1)的电压；为了方便，同时为了节省成本，全部9各区域都采用在区域1测量得到的电压数据。
各电压、电流的检测数据在上传时需要打上时间标签，区域接地故障检测***采用同一时刻的电压、电流数据进行相关的计算，判断存在接地故障的区域。
图4是针对开闭所设有电压检测装置和分布电源的配电网区域接地故障检测原理示意图
变电站设有电压互感器PT1，PT1的二次接主站电压检测装置，检测变电站母线三相对地电压；变电站有3回出线QF1～QF3；其中QF1连接到一个开闭所，QF3与接地变压器连接。QF4为开闭所的进线开关，开闭所有4个出线开关QF5～QF8。开闭所设有电压互感器PT2，PT2的二次接分站电压检测装置，检测开闭所的母线三相对地电压。
共划定11个区域，由CT1～CT3检测区域1(包括变电站的母线、变压器T1的二次线圈、电压互感器的一次线圈)的区域对地电流由CT1和CT4检测区域2(变电站到分配电室的电缆)的区域对地电流由CT2检测区域3的区域对地电流由CT3检测区域4(包括接地变压器和消弧线圈)的区域对地电流由CT4～CT8检测区域5(开闭所配电柜内部)的区域对地电流由CT5和CT6分别检测区域6和区域7的区域对地电流由CT7和CT8检测区域8(开关QF7控制的出线和高压电动机)和区域9(开关QF8控制的出线和分布式发电机)的区域对地电流由CT9检测区域10(电缆1)的区域对地电流由CT10和CT11检测区域11(电缆2)的区域对地电流
电缆的屏蔽层是电缆的设备地，电缆正常运行时，电容电流是通过屏蔽层流入大地的。制作电缆头时，利用屏蔽层接地线将屏蔽层引出，根据现场的具体情况确定采用电缆两端接地，还是一端接地。在图4中，电缆1的外屏蔽层的首端通过接地线接地，尾端通过过电压保护器接地，首端接地线穿过精密电流互感器CT9，由CT9检测该条电缆的区域对地电流电缆2的外屏蔽层的首尾两端都通过接地线接地，首端的接地线穿过精密电流互感器CT10，尾端的接地线穿过精密电流互感器CT11，将CT10和CT11测量的电流按流入大地的方向矢量相加，可得到该条电缆的区域对地电流
区域1～区域4采用主站电压检测装置检测的三相对地电压；区域5～区域11采用分站电压检测装置检测的三相对地电压。
当变电站与开闭所距离较远，负荷电流又较大，考虑线路压降的影响，可以在开闭所设电压检测装置，提高开闭所供电范围内区域的三相对地电压的准确性，改善开闭所供电范围内的区域接地故障检测的效果。
与发电机连接的出线回路也可以作为一个区域，可检测发电机的接地故障。发电机的接入对其他区域的接地故障判断没有影响。
图5是环网供电线路区域接地故障检测装置的基本原理示意图。
如图5所示，变电站为单母线分段供电模式，由分属两段母线两回出线接成一个环路，形成环网供电线路。
全部线路分为17个区域，包括3个环网柜区域、13个线路区域和1个变压器区域，由25个电流互感器(包括相电流互感器和零序电流互感器)测量17个区域的区域对地电流。其中，区域2、区域5和区域13为环网柜区域，检测环网柜内部的接地故障；区域1、区域3、区域4、区域6、区域7、区域9～区域12、区域14～区域17各负责一段线路，区域8负责一台变压器；其中CT8～CT19为分相电流互感器。针对架空线路、架空母线等场合，如果不方便安装零序电流互感器，可利用分相电流互感器分别检测三相电流，利用三相电流计算零序电流，零序电流的检测精度会降低，但同样的实现接地故障判断的功能。
两段母线分别有各自的电压检测装置；由环网柜开闭所远方终端(DTU)、馈线远方终端(FTU)和变压器远方终端(TTU)内部的检测装置检测电流数据，如果有分布安装的电压检测装置也一并完成电压数据的检测，将检测的电压、电流数据传送后台***，同时将开关状态也采集并传送到后台***。
在环网供电的情况下，同一个区域可能由不同的电源供电，需要确定在数据测量时刻每个区域当前由哪个电源供电，采用哪个电压检测装置的检测数据。例如：I段母线的供电范围内的部分区域因为某种原因暂时由II段母线供电，此时这些区域需要采用II段母线的电压数据进行区域接地故障的判断。有些环网线路还可能涉及不同变电站，有些区域可能涉及到多个电源供电的可能，也需要采用同样的方法处理。
确定一个区域当前采用哪个电压检测装置的数据，需要判断当前该区域与哪个电压检测装置处于连接状态。后台***利用当前配电网中开关的状态，分析当前各区域分别与哪个电压检测装置处于连通状态，确定各区域分别采用哪个电压检测装置检测的电压数据。
分布安装的DTU、FTU、TTU需要内置GPS模块，分布安装的电压、电流检测装置需要利用GPS标准时间和秒脉冲实现电压和电流的同步检测，获得电压和电流的大小和相位数据。
区域接地故障检测***可以将接地故障的定位信息提供给配电自动化***，由配电自动化***完成接地故障区域的隔离。当然，也可以将区域接地故障检测***的功能包含在配电自动化***中。
图6是区域接地故障检测***的数据采集通讯***的原理示意图。
数据采集通讯***包括分布安装的电流检测装置、电压检测装置、数据采集装置和后台。数据采集装置负责采集电压检测装置和电流检测装置的检测数据，数据采集装置中含有GPS模块，GPS模块可接收标准时间和秒脉冲，数据采集装置向电压、电流检测装置发送检测命令，并且发送同步信号，保证所有电压、电流检测装置能够在同一时刻检测电压、电流的大小和相对于同步信号的时间差或相位差，并且将检测的结果打包传送到后台。
数据采集装置与后台之间的通讯可以采用有线、无线、光纤、GPRS等多种通讯方式，图6中采用了两种通讯方式，分别是有线通讯方式和GPRS无线通讯方式。
本***的后台还可通过通讯互联与其他***进行数据交换，例如与配电自动化***实现通讯，通过配电自动化***获取开关的状态信息；还可将接地故障定位信息传送给配电自动化***，实现接地故障区域的自动隔离。
图7是区域接地故障检测方法的仿真试验原理图
中性点经消弧线圈接地***的接地故障选线和定位难度相对较大，所以仿真实验按照中性点经消弧线圈接地***配置，当然本发明同样适用于其他形式的小电流接地***；对于小电阻接地***出现高阻接地故障时，本发明同样适用。
线路为10kV中性点经消弧线圈接地***，在该***中，由4个零序电流互感器CT1～CT4分别检测4个区域的零序电流，其中区域4是为了体现中性点经消弧线圈接地***较大的电容电流而设置的，仿真实验只针对区域1、区域2、区域3进行。仿真实验电路中设置了并联在消弧线圈上的电阻R1，由开关J1控制电阻R1的并接和切除，还设置了连接在相线与大地之间偏移电阻R2、R3、R4，由开关J2、J3、J4控制偏移电阻的接入与切除。
仿真试验1：采用区域三相对地电压和区域三相对地电纳计算区域对地电流容性分量的方法查找接地故障
仿真实验中的区域对地参数如表1，消弧线圈电抗为0.2H；在区域2的A相设置一个接地故障，故障电阻5kΩ。
表1
表2为三相对地电压和区域对地电流测量数据。
表2
表2中分别是区域1、区域2、区域3、区域4的区域对地电流，是消弧线圈的补偿电流。
将各区域的电容值作为已知值，计算各区域的区域对地电流的电容分量利用
计算各区域对地电流阻性分量计算结果如表3。
表3
从表3可以看出，区域2的区域对地阻性电流最大，区域2存在接地故障。如果设定区域对地电流阻性分量的设定值为500mA，就可以找出存在接地故障的区域。
该方法采用三相对地参数进行区域对地电流容性分量的计算，所以可比较精确地计算出区域对地电流阻性分量的值，对于高阻接地故障的具有很好的效果。本例中设置的接地电阻为5kΩ，可以清晰地分辨出接地故障所在的区域。
仿真试验2：采用区域零序电压和区域对地总电纳计算区域对地电流容性分量的方法查找接地故障
仿真实验中的区域对地参数如表4，消弧线圈电抗为0.2H；在区域2的A相设置一个接地故障，故障电阻1kΩ。
表4
表5为三相对地电压和区域对地电流测量数据。
表5
表5中分别是区域1、区域2、区域3、区域3的区域对地电流，是消弧线圈的补偿电流。
将各区域的电容值作为已知值，计算各区域的区域对地电流的电容分量利用
计算各区域对地电流阻性分量计算结果如表6。
表6
从表6可以看出，区域2的区域对地阻性电流最大，区域2存在接地故障。如果设定区域对地电流阻性分量的设定值为500mA，就可以找出存在接地故障的区域。
该试验与仿真试验1相比，由于区域3三相对地分布电容比较大，而且存在不平衡，而采用区域零序电压和区域对地总电纳计算区域对地电流容性分量时忽略了三相对地电纳不平衡的问题，导致区域3的区域对地电流阻性分量计算误差稍大，效果不如仿真试验1。
仿真试验3：采用区域对地电流在零序电压方向的平行分量查找接地故障
仿真实验中的区域对地参数如表7，消弧线圈电抗为0.2H；在区域2的A相设接地故障电阻500Ω。
表7
分别测试不调整电压、消弧线圈并联电阻、B相与大地之间连接偏置电阻、调整消弧线圈电感量等四种情况，将四种区域三相对地电压下的仿真数据放在一起进行比较。
表8为四种电压下的仿真数据。
表8
表5中分别是区域1、区域2、区域3、区域3的区域对地电流，是消弧线圈的补偿电流。
表9是四种电压下区域对地电流区域对地电流的容性分量和区域对地电流阻性分量数据比较：
从表中的数据分析几种方法的效果：
1、从区域对地电流数据列可以看出，不能仅根据各区域的区域对地电流的大小判断哪个区域存在接地故障；虽然区域3不存在接地故障，但是由于区域3的区域对地电纳较大，该区域对地电流也较大；
2、从区域对地电流数据列可以看出，根据区域对地电流阻性分量的变化可以准确判断存在接地故障的区域，不受电压变化的影响，也不受电纳不平衡的影响；
3、从区域对地电流数据列可以看出，采用调整电压的方法都可以增大存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量有利于对存在接地故障区域的判断；
4、从区域对地电流数据列可以看出，在出现接地故障后，采用消弧线圈并接电阻或在相线与大地之间连接电阻的方法，可使存在接地故障区域的区域对地电流的相角与其他正常区域的区域对地电流的相角出现较大的差别，可利用这一特征检测存在接地故障的区域。但是调整消弧线圈电感量的方法效果不明显。
表10是根据区域对地电流在零序电压方向的平行分量判断存在接地故障的数据：
表10
从表中的数据分析，可得出以下结论：
1、中性点经消弧线圈接地***出现单相接地故障后，直接根据区域对地电流平行分量判断存在接地故障的区域存在困难；调整消弧线圈电感量，效果也不好；
2、消弧线圈并联电阻或投入偏压电阻可以增大存在接地故障区域与正常区域的区域对地电流平行分量之间的差距，所以推荐采用投入电阻的方法。
仿真试验4：采用减小区域对地电流容性分量的区域接地故障查找法
仿真实验中的区域对地参数如表12，消弧线圈电抗为0.2H；在“区域2”设置一个接地故障，故障电阻1kΩ。
表12
表13为三相对地电压和区域对地电流测量数据。
表13
区域4代表其他区域，不在考虑之列。从表13可以看出，在区域1、区域2和区域3中，区域2的区域对地电流变化最大，区域2存在接地故障。如果每个区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC越小，该方法的效果也越好；如有必要可以配合调整电压的方法加大存在接地故障区域的区域对地电流使存在接地故障的区域更加明显；该方法仅需检测区域对地电流就可以实现接地故障定位，不需要检测电压，不需要检测分布电容，甚至不需要后台，直接针对一个区域进行单独的检测，例如可以针对一个环网柜进行接地故障检测，所以该方法也是具有推广价值的。
从上述5个仿真实验的结果看，仿真试验1(采用区域三相对地电压和区域三相对地电纳计算区域对地电流容性分量的方法)检测准确度最高，仿真试验5(采用减小区域对地电流容性分量的区域接地故障查找法)投资成本最低。
对于电缆和架空线路混合线路，供电范围较大的配电网，各区域的分布电容值相差较大，并且还存在三相对地分布电容不平衡，建议采用区域三相对地电压和区域三相对地电纳计算区域对地电流阻性分量的方法。
对于供电范围小，线路分布电容不大的配电网，建议采用减小区域对地电流容性分量的区域接地故障查找法查找接地故障的方法，可省去检测线路参数的相关设备，不需要检测电压，只要增加电流检测设备即可，并且还可进一步缩小故障点查找的范围。
对本发明做出修改，无论采用何种方法实现电压、电流相位角的同步检测；无论采用何种方法获得区域对地分布电容的参数；无论采用何种方法或利用何种仪器、仪表、后台***实现区域对地电流的检测或计算；无论采用何种方法或利用何种仪器、仪表、后台***实现区域对地电流阻性分量的检测或计算；无论采用何种方法或利用何种仪器、仪表、后台***实现本发明的区域接地故障检测装置、区域接地故障检测***的功能；只要采用本发明的基本思路实现配电网区域接地故障检测功能或实现配电网接地故障的区域定位功能，都属于本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种配电网区域接地故障检测方法，其特征是：
在配电网中划定一个区域，所述区域中可以只包括一台设备或一段线路，也以包括相连并相邻的若干台设备和若干段线路；
利用电流检测装置检测所述区域的区域对地电流检测区域对地电流的方法是：①检测流入所述区域的全部电流，将这些电流按照流入区域内部的方向矢量相加获得区域对地电流②检测从所述区域流入大地的全部电流，将这些电流按照流入大地的方向矢量相加获得区域对地电流
区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和，即：其中区域对地电流阻性分量是三相区域对地电流阻性分量的矢量和，即：
<mrow> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>R</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>R</mi> <mi>B</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>R</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>A</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>B</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>B</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msub> </mrow>
区域对地电流容性分量是三相区域对地电流容性分量的矢量和，即：
<mrow> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>C</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mi>B</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>A</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>jB</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>B</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>jB</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>B</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>jB</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msub> </mrow>
区域对地电流阻性分量与接地故障直接相关，区域对地电流阻性分量可反映流过接地故障点的故障电流的大小；
在配电网存在接地故障期间，如果所述区域不存在接地故障时，区域对地电流阻性分量很小，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即如果所述区域存在接地故障时，区域对地电流阻性分量将出现异常增大，同时导致区域对地电流也将出现异常增大，区域对地电流和区域对地电流阻性分量相对于零序电压的相位差也将发生变化；可利用检测得到的区域对地电流计算区域对地电流阻性分量根据区域对地电流阻性分量的大小和/或方向判断所述区域是否存在接地故障；
在配电网存在接地故障期间，可以通过人为调整区域三相对地电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量大小的差距，改善根据区域对地电流阻性分量的大小和/或方向判断所述区域是否存在接地故障方法的效果；
在配电网存在接地故障期间，还可以人为调整配电网的三相对地电压使存在接地故障区域的区域对地电流和区域对地电流阻性分量发生变化，根据区域对地电流和/或区域对地电流阻性分量的变化情况，判断所述区域是否存在接地故障。
2.根据权利要求1所述的配电网区域接地故障检测方法，其特征是：
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流和区域三相对地电压利用区域对地电流容性分量区域三相对地电压和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC之间的关系：
<mrow> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>C</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>A</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>jB</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>B</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>jB</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>B</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>jB</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>C</mi> </mrow> </msub> </mrow> 1
计算所述区域的区域对地电流容性分量根据区域对地电流区域对地电流容性分量和区域对地电流阻性分量之间的关系：
<mrow> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>E</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>C</mi> </msub> </mrow>
计算区域对地电流阻性分量可根据区域对地电流阻性分量的大小判断所述区域是否存在接地故障；
如果区域三相对地电压发生变化，区域对地电流阻性分量将发生变化；可以人为调整区域三相对地电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量大小的差距，改善检测存在接地故障区域的效果；
人为调整配电网的三相对地电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流阻性分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
3.根据权利要求1所述的配电网区域接地故障检测方法，其特征是：
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得所述区域的区域对地总电纳BE(BE＝BEA+BEB+BEC)；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流和区域零序电压
利用区域零序电压和区域对地总电纳BE计算区域对地电流的容性分量
<mrow> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>C</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mn>0</mn> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>jB</mi> <mi>E</mi> </msub> </mrow>
根据区域对地电流区域对地电流的容性分量和区域对地电流阻性分量之间的关系：
<mrow> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>E</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>C</mi> </msub> </mrow>
计算区域对地电流阻性分量可根据区域对地电流阻性分量的大小判断所述区域是否存在接地故障；
如果区域零序电压发生变化，区域对地电流阻性分量将发生变化；可以人为调整区域零序电压增大存在接地故障区域的区域对地电流的阻性分量拉大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流的阻性分量大小的差距，改善检测存在接地故障区域的效果；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流阻性分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
4.根据权利要求1所述的配电网区域接地故障检测方法，其特征是：
针对所述区域，在配电网出现接地故障时，人为调整配电网的三相对地电压记录调整电压前检测的区域零序电压和区域对地电流记录调整电压后检测的区域零序电压和区域对地电流
将调整电压后的区域对地电流为折算为与调整电压前的区域零序电压对应的折算值
<mrow> <msup> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>E</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>E</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mn>01</mn> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mn>02</mn> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mrow>
计算调整电压后的区域对地电流折算值与调整电压前的区域对地电流的差值
<mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>E</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>E</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>-</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>E</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mrow>
区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和：
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如果所述区域不存在接地故障，区域对地电流阻性分量等于0，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即：
<mrow> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>E</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>C</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mrow>
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间存在线性关系：
<mrow> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>*</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mn>01</mn> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mn>02</mn> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mrow>
如果所述区域不存在接地故障，并且所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，所述区域的调整电压后的区域对地电流折算值与调整电压前的区域对地电流应相等，即：
<mrow> <msup> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>E</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>E</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mrow>
<mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>E</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>E</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>-</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>E</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow>
如果所述区域存在接地故障，区域对地电流阻性分量的加入使与不再相等，也就不再等于0；的大小可以反映区域对地电流阻性分量的大小，可以根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障。
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，区域对地电流容性分量的大小不仅与区域零序电压的大小有关，还与区域零序电压的方向有关，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间不一定还是线性关系，即：
<mrow> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>&amp;NotEqual;</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mrow> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>*</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mn>01</mn> </msub> <mo>|</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mover> <mi>U</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mn>02</mn> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mrow>
根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障的方法就增加了不确定因素；
但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC符合下述两条件之一：
①如果区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间基本还是线性关系；
②区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC的值很小，区域对地电流容性分量很小，区域对地电流的容性分量的大小对区域对地电流的大小影响不大；
如果符合这两个条件，可以按照区域对地电流的容性分量与区域零序电压之间存在线性关系来处理，还是可以根据区域对地电流差值的大小判断所述区域是否存在接地故障。
5.根据权利要求1所述的配电网区域接地故障检测方法，其特征是：
针对所述区域，如果所述区域不存在接地故障，区域对地电流阻性分量等于0，区域对地电流等于区域对地电流容性分量即：
<mrow> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>E</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>C</mi> </msub> </mrow>
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流超前区域零序电压
如果所述区域出现接地故障，所述区域出现区域对地电流阻性分量区域对地电流是区域对地电流阻性分量和区域对地电流容性分量的矢量和：
<mrow> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>E</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>R</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mover> <mi>I</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mi>C</mi> </msub> </mrow>
由于区域对地电流阻性分量的加入，使区域对地电流与区域零序电压之间的相位差发生变化，区域对地电流超前区域零序电压的关系不再成立；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ，可根据相位差θ的值判断所述区域是否存在接地故障；
可以人为调整配电网三相对地电压，改变存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量使区域对地电流与区域零序电压的相位差θ更加远离“区域对地电流超前区域零序电压”的关系，从而更准确地判断存在接地故障的区域。
还可以针对所述区域，在配电网出现接地故障时，人为调整配电网的三相对地电压记录调整电压前的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ1和调整电压后的检测的区域对地电流与区域零序电压的相位差θ2，计算相位差的变化Δθ＝θ2-θ1，如果所属区域的区域对地电流与区域零序电压的相位差的变化量Δθ较大，可判断所述区域存在接地故障；
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，“区域对地电流超前区域零序电压”的关系就不成立，但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，可以近似认为“区域对地电流超前区域零序电压”的关系还是成立的，还是可以根据区域对地电流与区域零序电压的相位差θ的大小或相位差的变化判断所述区域是否存在接地故障。
6.根据权利要求1所述的配电网区域接地故障检测方法，其特征是：
划定区域时，减少区域范围内设备的数量和/或减少区域范围内线路的长度，减小区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC，将区域范围内的区域对地电流容性分量控制在很小的范围内；
在配电网出现接地故障时，检测所述区域的区域对地电流
在所述区域不存在接地故障时，无论区域三相对地电压如何变化，区域对地电流容性分量还是很小，而且不存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量约等于0，所以不存在接地故障区域的区域对地电流很小；
在所述区域出现接地故障时，所述区域的区域对地电流阻性分量增大，所述区域的区域对地电流将随之增大，区域对地电流的大小可以反映区域对地电流阻性分量的大小；可根据区域对地电流的大小判断所述区域是否存在接地故障；
可以通过人为调整配电网三相对地电压的方法加大存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量加大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流阻性分量的差距，从而更准确地判断存在接地故障的区域；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化，存在接地故障区域的区域对地电流也将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
7.根据权利要求1所述的配电网区域接地故障检测方法，其特征是：
检测所述区域的区域对地电流和区域零序电压将区域对地电流分解为平行于区域零序电压的平行分量和垂直于区域零序电压的垂直分量
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区域对地电流阻性分量可分解为垂直于区域零序电压的垂直分量和平行于区域零序电压的平行分量
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区域对地电流容性分量可分解为垂直于区域零序电压的垂直分量和平行于区域零序电压的平行分量
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区域对地电流是区域对地电流阻性分量的两个分量和区域对地电流容性分量的两个分量的和；
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如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC是对称的，区域对地电流容性分量超前所述区域的零序电压这时区域对地电流平行分量与区域对地电流容性分量无关，仅与区域对地电流阻性分量有关，并且区域对地电流平行分量与区域对地电流阻性分量存在正比关系，即：(如果区域对地电流阻性分量与区域的零序电压之间的夹角为θ，K＝1/cosθ)；所以可以将所述区域的区域对地电流平行分量当作区域对地电流阻性分量用于判断所述区域是否存在接地故障；
如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称，区域对地电流容性分量与区域零序电压不再一定是垂直关系，区域对地电流容性分量的平行分量不再等于0，由于区域对地电流容性分量的平行分量的加入，依据区域对地电流平行分量判断区域接地故障的方法就增加了不确定因素；
但是，如果所述区域的区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC符合下述两条件之一：
①如果区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC不对称程度不严重，区域对地电流容性分量在零序电压方向的平行分量很小；
②区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC的值很小，区域对地电流容性分量很小，所以区域对地电流容性分量在零序电压方向的平行分量也很小；
如果符合这两个条件，可以近似认为区域对地电流平行分量与区域对地电流阻性分量存在正比关系，即：所以仍然可以将所述区域的区域对地电流平行分量当作区域对地电流阻性分量用于判断所述区域是否存在接地故障；
可以通过人为调整配电网三相对地电压的方法加大存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量加大存在接地故障区域与其他正常区域之间区域对地电流平行分量的差距，从而更准确地判断存在接地故障的区域；
人为调整配电网的零序电压人为改变各区域的区域对地电流阻性分量的大小，存在接地故障区域的区域对地电流阻性分量将发生较大的变化，存在接地故障区域的区域对地电流平行分量也将发生较大的变化；所以也可以根据所述区域的区域对地电流平行分量变化的大小判断所述区域是否存在接地故障。
8.一种配电网区域接地故障检测装置，其特征是：
在配电网中划定一个区域，所述区域中可以只包括一台设备或一段线路，可以包括相连并相邻的若干台设备和若干段线路；
所述配电网区域接地故障检测装置可以检测所述区域的区域对地电流所述配电网区域接地故障检测装置包括电流检测装置、同步信号装置、数据采集装置、数据处理装置；所述电流检测装置与电流互感器配套使用；
通过检测流入所述区域的全部电流获得区域对地电流的过程如下：
a、在所划定区域与其他区域的各交界处安装电流检测装置；所述的电流检测装置所检测的电流既可以是相电流，也可以是零序电流；所述电流检测装置可检测电流的大小；所述电流检测装置还可接收来自同步信号装置的同步信号，检测电流的由负变正过零点相对于同步信号的时间差，或检测电流相对于同步信号的相位差；
b、所述数据采集装置可采集各电流检测装置检测的电流数据，并将采集的电流数据送数据处理装置；
c、所述数据处理装置接收来自数据采集装置的电流数据，将各电流按流向区域内部的方向矢量相加，可获得所述区域的区域对地电流的大小和区域对地电流相对于同步信号的相位差；
通过检测从配电网中的一个区域流入大地的全部电流获得区域对地电流的过程如下：
a、在所述区域范围内的设备和线路的带电导体与大地之间存在设备地，带电导体与设备地之间存在分布电容；在大地上安装有接地体，设备地与接地体之间通过导线连接，设备地与大地等电位，带电体与设备地之间的分布电容也就是带电体与大地之间的分布电容，设备或线路对地电容电流通过设备地与接地体之间的导线流入大地；接地体可以只有一个，也可以有多个；设备地与接地体之间的连接导线可以只有一根，也可以有多根；
b、在设备地与接地体之间的各条连接导线上安装电流检测装置，所述电流检测装置可检测电流的大小；所述电流检测装置还可接收来自同步信号装置的同步信号，检测电流的由负变正过零点相对于同步信号的时间差，或检测电流相对于同步信号的相位差；
c、所述数据采集装置采集各电流检测装置检测的电流数据，并将采集的电流数据送数据处理装置；
d、所述数据处理装置接收来自数据采集装置的电流数据，将各电流按流向大地的方向矢量相加，获得所述区域的区域对地电流的大小和区域对地电流相对于同步信号的相位差；
所述配电网区域接地故障检测装置可以利用检测得到的区域对地电流按照权利要求1～7中任意一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
9.根据权利要求8所述的配电网区域接地故障检测装置，其特征是：
所述配电网区域接地故障检测装置还包括电压检测装置，所述电压检测装置与电压互感器配套使用；所述电压检测装置可以检测电压的大小；所述电压检测装置还可接收来自同步信号装置的同步信号，检测电压由负变正过零点相对于同步信号的时间差，或检测电压相对于同步信号的相位差；
检测所述区域零序电压的方法是：利用电压检测装置检测三相电压互感器二次的开口三角形的输出可获得零序电压的数据；所述电压检测装置可检测零序电压的大小和零序电压相对于同步信号的时间差或相位差；所述数据采集装置可采集所述电压检测装置检测的电压数据，并将采集的电压数据送数据处理装置；所述数据处理装置接收来自数据采集装置的电压数据，获得所述区域的零序电压的大小和零序电压相对于同步信号的相位差；
检测所述三相对地电压的方法是：利用电压检测装置检测三相电压互感器二次输出电压可获得所述区域的三相对地电压的数据；所述电压检测装置可检测三相对地电压的大小和三相对地电压相对于同步信号的时间差或相位差；所述数据采集装置可采集所述电压检测装置检测的电压数据，并将采集的电压数据送数据处理装置；所述数据处理装置接收来自数据采集装置的电压数据，获得三相对地电压的大小和三相对地电压相对于同步信号的相位差；
检测所述区域零序电压的方法还可以是：先利用电压检测装置检测三相对地电压的数据，并将检测得到的电压数据传送到数据处理装置，数据处理装置将三相对地电压按相对地的方向矢量相加，可获得零序电压的大小和零序电压相对于同步信号的相位差；
所述数据处理装置可以利用检测得到的区域对地电流和区域零序电压或利用检测得到的区域对地电流和区域三相对地电压按照权利要求1～7中任一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
10.根据权利要求9所述的配电网区域接地故障检测装置，其特征是：
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC；并将区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC存储在数据处理装置中；
在***出现接地故障时，所述配电网区域接地故障检测装置可以利用区域对地电流区域三相对地电压和区域三相对地电纳BEA、BEB、BEC，按照权利要求1～7中任一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
11.根据权利要求9所述的配电网区域接地故障检测装置，其特征是：
先通过离线检测、或在线检测、或计算等方法，获得区域对地总电纳BE；并将区域对地总电纳BE存储在数据处理装置中；
在***出现接地故障时，利用检测得到的区域对地电流区域零序电压和区域对地总电纳BE，按照权利要求1～7中任一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测方法，判断所述区域是否存在接地故障。
12.根据权利要求8～11中任意一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测装置，其特征是：
所述同步信号装置发出的同步信号可以是一个受控的单脉冲信号，可以是一个固定周期的脉冲信号，还可以是一个正弦波信号；所述同步信号可以通过有线、无线方式传输，也可以通过光纤传输；所述同步信号装置可以利用GPS秒脉冲产生同步信号；
如果所述同步信号是脉冲信号，各电压、电流检测装置全部以同一时刻的脉冲信号作为时间参照点，例如：利用GPS秒脉冲产生同步信号，各电压、电流检测装置以同一时刻的秒脉冲作为时间参考点，为了保证采用在同一时刻检测的数据参加计算，可将各电压、电流检测数据打上时间标签；如果所述同步信号是交流信号，各电压、电流检测装置全部以同一个交流信号作为参考信号，例如：各电压、电流检测装置全部以A相电压信号作为参考信号。
13.根据权利要求8～11中任意一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测装置，其特征是：
可以将电压检测装置安装在所述区域范围内，检测区域内部某个部位的电压；也可以将电压检测装置安装在所述区域范围外，检测与所述区域内部设备或线路相连接的位于区域范围外的某个部位的电压，利用区域外部的电压计算区域内部的电压，或直接将区域外部的电压作为区域内部的电压。
14.根据权利要求8～11中任意一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测方法，其特征是：
人为改变区域三相对地电压的方法包括：在相线与大地之间设置电阻，由三个高压开关分别控制三相相线与大地之间电阻的接入，根据接地故障情况确定闭合其中某个开关；针对中性点经消弧线圈接地***，设置与消弧线圈并联的电阻，由高压开关控制并联电阻的投入；针对中性点经消弧线圈接地***，设置与消弧线圈串联的电阻，由高压开关控制串联电阻的投入与短接；针对中性点经消弧线圈接地***，还可以在消弧线圈上设置二次线圈，将并联电阻并接在消弧线圈的二次线圈上，由开关控制并联电阻的投切；针对中性点经消弧线圈接地***，改变消弧线圈的电感值；仅需在接地定位判断时短时间改变区域三相对地电压
15.一种配电网区域接地故障检测***，其特征是：
所述配电网区域接地故障检测***包括数据同步检测***、数据采集通讯***、数据后台处理***；
所述配电网区域接地故障检测***的工作过程如下：
a、在配电网中划定多个区域；
b、数据同步检测***可以向分布安装的电流检测装置提供统一的同步信号；数据同步检测***利用分布安装的电流检测装置检测各电流的大小和各电流的由负变正过零点相对于同步信号的时间差，或检测各电流相对于同步信号的相位差；
c、数据采集通讯***可以采集各电流检测装置检测的电流数据，并将采集的电流数据传送到数据后台处理***；数据通讯方式可以采用有线通讯、光纤通讯、无线通讯等方式，无线通讯可采用GPRS通讯方式；
d、数据后台处理***利用来自数据采集通讯***的电流数据，分别针对各区域计算区域对地电流
e、数据后台处理***按照权利要求1～14中任意一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测方法或装置所述方法，利用各区域的区域对地电流数据，分别针对各区域判断区域内部是否存在接地故障，从而实现在众多的区域中确定存在接地故障的区域。
16.根据权利要求15所述的配电网区域接地故障检测***，其特征是：
所述的配电网区域接地故障检测***还包括电压检测装置，利用电压检测装置检测各区域的零序电压或三相对地电压；
所述的配电网区域接地故障检测***可以包含一个或多个电压检测装置，电压检测装置可安装在变电站内检测母线的电压，或安装在变电站外的某个开闭所中检测线路的电压，或安装在某段线路上检测线路的电压；
数据同步检测***还可以向分布安装的电压检测装置提供统一的同步信号；数据同步检测***可以利用安装在配电网中的电压检测装置检测的电压的大小和电压相对于同步信号的时间差或相位差；数据采集通讯***可以采集各电压检测装置检测的电压数据，并将采集的电压数据传送到数据后台处理***；
数据后台处理***根据来自数据采集***的电压数据，确定每个区域的电压数据；
数据后台处理***可以按照权利要求1～14中任意一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测方法或装置所述的方法，利用各区域的区域对地电流和区域三相对地电压数据，或利用各区域的区域对地电流和区域零序电压数据，分别针对各区域判断区域内部是否存在接地故障，从而实现在众多的区域中确定存在接地故障的区域。
17.根据权利要求16所述的配电网区域接地故障检测***，其特征是：
所述配电网区域接地故障检测***还可以采集配电网中相关开关的状态，将开关的状态与电压、电流数据一起传送到数据后台处理***，由数据后台处理***根据开关的状态分别确定各区域当前与哪个电压检测装置处于连通状态，从而分别确定各区域当前采用哪个电压检测装置检测的电压数据。
18.根据权利要求15～17中任何一项权利要求所述的配电网区域接地故障检测***，其特征是：
所述的配电网区域接地故障检测***可与配电自动化***结合，利用配电自动化***分布安装的远方终端检测电压数据、电流数据和开关状态，利用配电自动化***的通讯装置将检测数据传送到配电网区域接地故障检测***，实现配电网的接地故障定位功能；配电网接地故障定位***可以将接地定位的结果传送到配电自动化***中，为快速隔离接地故障区域的创造条件；所述的配电网区域接地故障检测***的功能还可以直接合并到配电自动化***中，由配电自动化***完成配电网区域接地故障检测***的全部功能。
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