階躍響應(yīng)法在浮地交流系統(tǒng)絕緣故障定位中的應(yīng)用初探

由圖可見，考慮到工頻零序電流作用時(shí)的傳感器副邊感應(yīng)電流在圖5所示的波形基礎(chǔ)上疊加了一工頻交流信號(hào)。圖中細(xì)線為無工頻信號(hào)作用時(shí)的感應(yīng)電流，粗線為考慮工頻信號(hào)作用時(shí)的感應(yīng)電流。
1.4 阻性電流的提取
由上述分析可知，接地故障電阻大小反映在阻性電流中，而阻性電流由于具有在時(shí)域上與容性電流分離，在頻域上又與工頻零序電流分離的特點(diǎn)，因而為其提取提供了方便。其方法為：在階躍信號(hào)注入時(shí)間3τ₁-4τ₁后(假定τ₁已知)，容性電流已基本衰減完畢，由于τ₂>>τ₁，阻性電流幾乎未衰減，感應(yīng)電流僅包含阻性電流和工頻零序電流，而后對(duì)其進(jìn)行軟件濾波，濾除工頻成分，由于τ₂>>1/f，則可以得到阻性電流衰減初期的值。

2 試驗(yàn)研究
2.1 試驗(yàn)條件
試驗(yàn)電路如圖1，電路參數(shù)設(shè)定為：E=110V，R₀=2kΩ，R_J=30 kΩ， C_∑=10μF。設(shè)計(jì)了環(huán)形穿心式電流傳感器及其微弱感應(yīng)信號(hào)的精密放大電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電流的檢測(cè)。傳感器鐵心以磁導(dǎo)率極高的鐵磁材料環(huán)形繞制而成，通過其有效截面尺寸和原副邊匝數(shù)比等參數(shù)的有效設(shè)計(jì)，使傳感器具有準(zhǔn)確感應(yīng)微小變化電流的能力，且在1mA∽100mA范圍內(nèi)變比有著良好的一致性，副邊電感大，配以適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻，可以使時(shí)間常數(shù)大于1s。
2.2 傳感器原副邊電流波形對(duì)照
暫且不考慮交流工頻量的影響，即假定交流電源電勢(shì)為零。通過改變對(duì)地電容，分別得到了在I_R I_C 、I_R = I_C 和I_R > I_C條件下，當(dāng)階躍信號(hào)作用時(shí)，故障支路的漏電流及其穿心電流傳感器的感應(yīng)電流的波形，如圖6所示。圖中上半部分和下半部分分別為傳感器的原邊漏電流和副邊感應(yīng)電流。

實(shí)測(cè)波形中反映出的電流變化規(guī)律與前面的理論分析結(jié)果基本一致。值得注意的是，實(shí)測(cè)中感應(yīng)電流并未隨傳感器原邊的階躍變化而發(fā)生階躍跳變，這是由于副邊漏感系數(shù)作用的結(jié)果。

3 結(jié)論
(1) 階躍響應(yīng)法使暫態(tài)漏電流信號(hào)中反映接地電阻的阻性電流與反映對(duì)地電容的容性電流在時(shí)域上呈現(xiàn)分離性，而與電網(wǎng)工頻漏電流在頻域呈現(xiàn)分離性，易于提取，從而有效地克服了電網(wǎng)對(duì)地電容等系統(tǒng)參數(shù)和工頻電流等系統(tǒng)變量對(duì)絕緣故障支路定位的影響。
(2) 通過對(duì)傳感器的合理設(shè)計(jì)，使之既能有效地響應(yīng)原邊電流的動(dòng)態(tài)變化，又能使阻性響應(yīng)電流緩慢地衰減，避免了穩(wěn)態(tài)直流注入法必須依賴霍爾元件所帶來的附加電源及電磁兼容性差的問題，從而保證了階躍響應(yīng)法在工程中實(shí)現(xiàn)的可能性。
(3) 通過試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)結(jié)果與理論分析基本吻合，進(jìn)一步驗(yàn)證了階躍響應(yīng)法的有效性。