小接地系統單相接地故障時，是怎樣判斷故障線路和故障相的？
請盡量從實際應用角度解答。另外，不接地和經消弧線圈接地系統的單相接地故障選相和選線有何區別？
題主的問題在任何一篇小電流接地故障選線的博士論文緒論部分都可以得到很好的回答，而且介紹得非常系統。既然拿出來了，我也做一個回答，當做階段學習總結，僅供交流。
題主的問題應該分為兩大部分：一、判斷故障相；二、判斷故障線路。接下來我將從這兩方面進行介紹一、判斷故障相 這應該沒有太多的疑問，即「判斷是A、B、C三相中的哪一相發生了接地故障」。當發生單相接地故障時，在變電站母線出口處，能夠檢測到接地相的相電壓理論上應該為零，另外兩相的電壓升高為線電壓（即相電壓的二、判斷故障線路
開始介紹前，有必要先進行兩點說明，如果沒有興趣，看完這兩點就不用繼續看下去。說明一：小電流接地系統單相接地故障選線是世界難題，至今（2017-02-13）無人能完全的解決！說明二：市面上的選線裝置，沒有哪一種產品能夠應對各種單相接地故障。我所知的選線成功率最高的產品（為防廣告，不在此處提及），正確率可以達到87%，但是它安裝了過多的感測器。（一）兩個常識。（1）電力系統中性點：指的是發電機、變壓器星形連接線的公共點（圖1所示N點）。（2）小電流接地包含3種接地方式：中性點不接地、中性點經消弧線圈接地、中性點經高阻接地。注意，經小電阻接地時屬於大電流接地系統（參考：楊以涵《中壓配電網單相接地故障選線及定位技術》） 接下來我將以中性點不接地方式為基礎，介紹選線的意義。
（二）配電網單相接地故障選線問題
1、配電網正常運行狀態 變電站的母線接有多回出線（注意，每一回出線包括A、B、C三相），各類負荷接在出線上。正常運行時，理論上各回出線相同相的相電壓都應該相等，因為都是從母線引出去（如圖2所示）。此時，線路對地電容電流沒有迴路，故不存在。
關於選線方法，目前來說，百家爭鳴、各有千秋，誰都說自己的方法好，然而現場應用上，誰的都不太行。此處介紹目前主流的選線方法，如有介紹不到位的地方，還望大家指教。
--------------2017/03/01更新（本次更新使用了較多文獻的介紹）-------------------1、單一選線判據的選線方法基於單一選線判據的方法又可以分成3類：穩態法、暫態發、注入法（1）穩態法： 基於穩態分量的選線方法在我國故障選線研究中開展較早，相關研究成果較多，包括:零序電流基波比幅比相法，負序電流法，零序電流諧波法，零序有功分量方向法等。零序電流基波比幅比相法，適用於中性點不接地系統，其選線原理基於早期繼電保護理論，不能排除電流互感器不平衡的影響，易受系統運行方式、線路長短、過渡電阻大小等影響而導致誤選、多選或漏選情況，不能滿足系統運行多變的情況，且當故障點離互感器較遠且線路較短時，由於零序電壓、電流均較小，相位判斷困難。 研究學者提出了利用諧波電流的選線方法(主要選取五次諧波)，但由於系統中的諧波含量往往不確定，且受運行情況、設備性能等因素的影響，負荷中的諧波源、過渡電阻大小都影響著選線精度，因此選取諧波作為判斷故障依據存在可靠性的問題，該選線方法的實用性尚待商榷。零序電流有功分量方向接地選線方法該方法基於「有功電流只流過故障線路，與非故障線路無關」的原理，以零序電壓為參考矢量，通過提取流過故障線的有功電流作為判據，從而實現接地選線保護。該方法在理論上適用於中性點不同接地方式下的接地保護，但選線結論對參考信號的依賴較大。基於最大且靈敏度高等優點而受到廣泛關注，部分方法已經得到應用。但從現場應用的情況來看，由於單相接地故障狀況複雜，故障狀況不同，產生的故障特徵量在數值上、變化規律上相差懸殊;故障電流很小，難以保證測量精度;現場的電磁干擾以及工頻負荷電流干擾使檢出的故障成分信噪比非常低，暫態量演算法在實用中還有待實踐檢驗。
（3）注入法：通過外加註入信號並對其進行追蹤從而實現選線。目前主要有「S注入法」和注入變頻信號法。 基於注入信號選線方法的性能與零序電流的大小和方向等均不相關，因此它具有廣泛的適應性，適合於不同接線的小電流接地系統。但在實際應用中，基於注入信號的選線方法仍存在一些問題尚待改進:故障電阻較大情況下，故障線路與非故障線路的信號差異不明顯;弧光接地時諧波含量豐富，注入號極易受到干擾。2、多選線判據融合的選線方法一種判據無法滿足要求，勤勞的各國人民就想著各種判據混合起來用，於是就誕生了多判據的選線方法。目前，主要包括Kalman濾波法、專家系統推理法、Bayes估計法、D-S證據推理法、聚類分析法、經典推理法等。近年來，神經網路、模糊集理論、粗糙集理論、支持向量機和小波分析理論等也被推廣應用到信息融合領域中。雖然有一定的效果，但是沒有從本質上解決問題。因為準確、充分地提取故障信息是實現故障選線的前提，基礎研究的乏直接導致對故障過程和故障量的理解和運用存在一定的片面性。而且，由於現有融合選線方法大多採用單一融合演算法，不能保證對數據集的有效處理，也不能有效利用演算法之間互補信息，造成信息資源的浪費。3、其他選線方法主要包括聚類演算法、相關分析、形態學等。五花八門，大千世界，無奇不有。（四）總結1、基於穩態量的選線保護方法研究難點在於:對小電流接地系統而言，其故障穩態特徵不明顯，並受故障接地過渡阻抗的影響，使得故障與健全線路不易區分。2、基於暫態量的選線保護方法由於其豐富的故障特徵，為選線提供了有利條件，且對間歇性接地
故障的反應能力相對較強，但該類方法受開關操作等產生的暫態干擾信號影響較大，在電壓過零點附近時故障特徵量不明顯。3、基於信號注入的選線保護方法在選線判據的提取上具有優勢，且選線基本上不受過渡電阻及系統運行方式的影響，但該類方法對信號探測器的頻率特性要求較高，且儀器接線相對複雜。4、從現場應用的情況來看，由於單相接地故障狀況複雜，故障狀況不同，產生的故障特徵量在數值上、變化規律上相差懸殊，單一判據的選線方法不具備普適性。所以，應將多種選線技術進行智能化融合，充分發揮其互補性。抱歉，先佔座，慢慢回答你，不定時更新
小電流接地系統，包含兩種，不接地，和經消弧線圈接地。
這兩種接地方式，在發生單相接地時，表現是一致的，即：故障相電壓下降為零。但線電壓仍然保持對稱，所以可以繼續運行1～2小時。由於特徵明顯，所以你的問題中「選相」是肯定可以的。
電流的表現為：
接地點電流為全網對地電容電流之和
非故障線路電流為本線路對地電容電流，流向接地點，從母線流出
故障線路電流為其他所有非故障線路對地電容電流之和，從接地點流入，流向母線
(針對評論補充一下，10kV確實存在普遍裝設兩相CT的情況，一般裝設於A，C兩相，而這樣裝設的特點恰恰對應小電流的接地系統的特點：單相接地無所謂。即使B相接地，電壓能反應出來就可以了，當故障發展至相間或異名相，A，C相電流會增大，過流就會動作)
回到題主的問題
既然在故障電流的方向上存在明顯差異，按理說選出故障支路應該很容易：判斷功率方向即可。但實際情況完全不是這麼回事
首先，電容電流太小，如果網路規模不大，這個電流就會更小
其次，小電流接地系統中，採集零序主要採用套環零序CT，精度很差通過零序電壓確定故障在哪段母線上，然後通過零序電流大致確定故障在哪條線路上。操作隊會通過試拉開關再次確定故障點在哪條線路上。
11月26日補充，關於高阻故障，你一定沒有見過的錄波圖。
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高阻故障準確檢測是擺在配網保護方面一個亟需解決的問題，相關的研究進度和配網當前的需求可以說是相距甚遠。
高阻故障在配網接地故障中的比例約5%左右，其對系統的危害性不大，往往沒有得到足夠的重視，但是高阻故障的「隱蔽性」對人身財產的危害非常大，斷線墜地導致的觸電事故，車輛被毀，人身傷亡，引發火災風險等。
高阻檢測到底難在哪裡？高阻故障發生時，零序電壓／電流太TM微弱了，常規的測量設備和方式根本檢測不到。這就要求測試具必須有超高的靈敏度，別無二法。個人觀點，比幾萬歐高阻檢測更TM難的問題是：有了解決配網接地難題的成熟技術時，應用卻成了更大的難題，那麼國內企業研發新技術的動力在哪裡呢？到底誰在關心配網可靠性和安全性問題？
好了，先說說比較容易解決的幾萬歐高阻檢測。
10kV配網，應用國內某廠普通消弧線圈（0-100A）搭配高端大氣的GFN控制櫃和有源逆變器櫃。
工具：3隻16700歐姆的高阻
OK, 直接給測試結果。（相信很多人沒見過高阻錄波圖）
1. 5500歐姆高阻故障
接線圖：
錄波圖： （故障發生到控制約311ms）
2. 8350歐姆高阻故障
接線圖：
錄波圖 （故障發生到控制約195ms）
3. 11130歐姆高阻故障
接線圖：
錄波圖：（故障發生到控制約215ms）
4. 16700歐姆高阻故障
接線圖：
錄波圖：（故障發生到控制約140ms）
5. 25000歐姆高阻故障
接線圖：
錄波圖： （故障發生到控制約450ms）
筆者自知水平不足，根據現場情況給出兩個簡單結論，以拋磚引玉。
結論：在試驗場條件下，GFN對以上高阻故障的檢測和控制均100%成功。
→故障相電壓抑制到接近零；
→故障發生至控制完成約需200-450毫秒；
業務合作或更多技術資料，請聯繫：wayne.wong@swedishneutral.se 或加私人微信wyb92518。
11月11日補充，最新在國內測試小電流接地系統的情況，最後的測試有驚喜，希望對你有幫助：-------------------------------------------------------------------------------------這次我們主要聊下小電流接地系統，相信大家耳熟能詳了，主要包括 不接地和消弧線圈接地方式，其實還有一種少有人知小電流接地方式，稍後在此介紹給大家。
一、不接地方式： 根據國網得到的數據顯示，在全國10千伏和35千伏變電站總量里，約有68%仍採用不接地系統，眾所周知，不接地系統一旦有故障發生，電容電流將非常大，電弧不能自動熄滅，系統過電壓水平較高，危害較大。
此種接地方式，我稱之為「聽天由命」型接地方式，受控程度低，完全是靠自生自滅。
【視頻為證】10千伏線路模擬不接地系統故障測試。
1. 小電流接地系統-不接地方式 - 騰訊視頻
二、消弧線圈接地方式：同樣來自國網數據顯示，消弧線圈在10千伏和35千伏變電站接地保護中的佔比約30%左右。作為國內乃至世界上目前主流的接地保護方式，消弧線圈的主要作用是顧名思義，用來滅弧的，降低系統弧光過電壓水平，減少相間短路的幾率等方面確實起了非常大作用。
消弧線圈可謂五官端正，唯獨身體機能不達標，比如在消除電容電流方面功勛卓著，但是對阻性電流和系統有功分量等方面就顯得捉襟見肘了，只好說「臣妾做不到啊」。
如今，城市配網線路逐漸轉入地下，電纜的應用越來越多，系統電容電流也隨之變大，消弧線圈的補償容量顯然開始跟不上電纜系統的需求，最為要命的是消弧線圈在架空線滅弧方面的優勢，當碰到電纜系統後，一旦發生接地故障，即便把電容電流全部補償完，還是無法解決間歇性電弧（restriking）問題。這也是如若上海，北京，天津等城市將小電流接地系統撤換為電阻接地系統，這樣有故障就跳閘，雖然犧牲了電力可靠性，嘴裡可以繼續喊著提高電力可靠性，但是至少不會擴大故障範圍，進而導致重大事故，這是一種「明哲保身」型的接地方式，但就是苦了基層的運維兄弟姐妹了。
消弧線圈接地方式，我稱之為「殘缺美」型接地方式，功能上還不足以滿足配網要求，但是至少在提升電力可靠性方面作用明顯。
【視頻為證】10千伏線路模擬消弧線圈系統故障測試。
2. 小電流接地系統-消弧線圈接地方式 - 騰訊視頻
三、看過前面文章的朋友可能猜到了，第三種小電流接地方式就是瑞典GFN接地系統，雖然該系統是基於消弧線圈的升級版，但是功能上來說，消弧線圈已不能與之同日而語了， GFN接地系統在接地保護方式是一種理念的革新和功能的完善，幾乎將現有接地故障的老大難問題，以一種輕鬆寫意的方式解決了，正如有朋友在知乎上評論GFN接地一樣，認為很神奇。
簡單講GFN幾大功能：
1.系統持續供電，無需跳閘；
2.高阻和低阻故障都可以檢測並控制；
3.消除故障電流接近零，解決電纜系統間歇性弧光問題；
4. 極大提高電力可靠性；
5. 通過測距方式精確定位故障點等等；
有興趣的朋友，可以看此前的文章了解更多詳細的功能介紹。
【視頻為證】10千伏線路模擬GFN接地系統故障測試。
3. 小電流接地系統-瑞典GFN接地方式 - 騰訊視頻
瑞典GFN接地方式，我們稱為「魔法手術刀」型接地方式，徹底解決了配網故障接地保護的多年來的頑疾，為配網保護水平的提升帶來革命性轉變機遇。
***更多內容可以加微信公眾號：gfntechnology，還有關於電纜故障處理以及高達2萬歐的高阻故障是如何成功檢測並控制的。
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------謝開題，利益相關。正好藉機說說這幾年推廣配電保護新技術的心酸歷程。在配電網干過的都知道變壓器中性點接地問題是整個變電站乃至涉及配網安全的重要問題。比如可能大家熟悉的有電阻接地和消弧線圈接地，這兩種在國內比較普遍。電阻接地：簡單理解就是當發生線路故障比如鳥撒尿在電線上導致短路等，三相電壓不平衡，產生過電壓，主要是線路與地面的容性電壓，如此故障電流產生（capactive current and active current），導致線路故障點發生電弧，如果碰到易燃物就起火。國內很多地方在中性點加裝電阻接地，為的就是抑制過電壓水平，同時放大故障點電流，從而容易實現有選擇性跳閘，彌補了繼電保護不敏感，不可靠的缺陷。 缺點是，無論瞬時故障還是永久故障，一旦出現故障就必須開關跳閘，這對用戶來說停電時最頭疼的，尤其工廠，同時電網運維人員被投訴，也加重了他們維護的工作量。消弧線圈接地：在小電流接地領域，消弧線圈接地方式可以說應用最廣泛也是得到各國電力公司的認可。消弧線圈主要的功能是可以抑制容性故障電流（capacitive current），抑制弧光發生，但是對active current和電阻接地一樣無效。和電阻接地相比一個明顯的優點是跳閘少了，提高了供電質量，對於瞬時接地故障有一定的自愈能力。但是缺點是無法抑制active fault current，在地埋電纜重燃弧問題方面，消弧線圈有心無力，無論架空線路還是電纜系統，高阻性接地故障是消弧線圈永遠的痛。（關於以上談的接地方式，百度說的要詳細得多，就不做詳細介紹，大家搜下便知）上面談到的問題，看似和我們相關性不大，事實上從技術方面暴露出在接電保護技術方面，我國目前過度依賴繼電保護，效果很差；同時也關係到我們的切身利益，比如停電問題，人生安全問題等。-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------上面是捋出來的關於配網接地保護的一小部分問題，下面我們談談怎麼解決。技術方案不是我個人研發出來的，也沒這個本事，但是這項技術達到的應用效果可以說讓國網的工程師看了也不得不用手把下巴扶回去。那是2012年的事情，在某展會偶遇一位70歲左右的老外，手裡拿著一疊資料，在一個9平左右的展位向人們孜孜不倦的介紹他展示的產品。我湊過去聽了下，哎喲，聽著跟當時正在接觸的消弧線圈有點相似，就是配網保護的設備么，要知道消弧線圈是全世界的主流接地保護產品，難不成這老頭還能搞出什麼花樣，心想頂多增加幾個二次檢測模塊。 可是，當他介紹到兩點時，我產生的極大興趣，也表示懷疑。1. 他的技術成果，我們暫時稱作 K 產品，可以完全補償配網故障線路的電流到零，無論容性電流（capacitive）還是有功分量（active）；2. K產品可以在補償故障線路後，只需要注入電路0.5A以下的零序電流，就可以定位故障線路，進而準確定位故障點的位置。依個人經驗，1 中談到可以補償故障殘餘電流到零，也就是可以把有功分量（active current）也補償掉。這點確實讓我驚訝無比，也心裡質疑聲如無數羊駝疾馳而過。這不可能，這是當時我下的結論，因為當時無論國內，國外還沒有聽過這個技術，更沒有應用的案例。2 中談到的故障電流補償後達到零，抑制了過電壓水平，在不起弧的情況下，注入中性點0.5A以下電流可以定位故障線路。 這點對我來說更可疑，要知道當時乃至現在，國內的選線技術還是需要在故障電路注入大電流來探測故障線路，曾聽說有的可能要注入 10-30A的電流，這差距不是一點半點，說實話，不相信有這麼靈敏的測試選線技術。隨後和老外攀談留下聯繫方式，於是就有了接下來幾年的心酸歷程。和我一樣，當我被老頭「洗腦」後，我開始找國內設備上和電網從業人員介紹推廣這項技術和應用實例，多數人都持有半信半疑的態度，甚至我都懷疑很多搞技術的工程師都沒弄明白這個什麼原理，所以，當時碰到的公司幾乎都拒絕了我們。要麼說沒市場，要麼說K產品不符合國情等等云云的。這個過程中，我閱讀和收集了大量原版資料，通過個人僅有的一點高中，大學知識，一點點研究這個東西的原理和功能，拼的很結實，後來一次很老外的討論工程中，他說我是「世界上懂這個技術的十個人中之一」。 且不說老頭怎麼誇讚，當時確實開始開竅了，也慢慢解開了自己之前的疑團，曾經認為的不可能再那一段時間逐漸的成為了可能，甚至覺得這是未來配網必不可少的配套設備。「眼見為實，光說不練假把式」。1. 澳大利亞政府把這個技術稱之為 「世界第一的配網保護技術，沒有之一」， 他們歷經五年從全世界收集接地保護技術，然後做對比測試，結論是 K產品是唯一一個可以滿足其REFCL技術規範要求的技術。解決了百年來澳大利亞維多利亞地區因為線路短路導致火災頻發的事情，有興趣的可以搜下 2009年2月發生的震驚中外的「黑色星期六」火災事件，是維多利亞歷史上最嚴重的一次，源頭就是電線和植被草木接觸起火，導致配電線路短路，起弧，然後故障電流不能被有效抑制，最後草木發熱，直至起火燃燒。 今年二月份，澳大利亞維多利亞政府授權的PBST部門公布了最後的接地保護技術測試報告，希望對從業人員對這項技術有所了解，可以通過下面鏈接查看或下載相關報告內容。澳大利亞最新實驗結果：瑞典GFN新技術帶來電網保護革命性突破相應測試視頻網址： 快速接地故障電流抑制器（有字幕） （下載鏈接http://pan.baidu.com/s/1i5auelJ）電纜重燃弧測試對比視頻（消弧線圈和 K產品）：基於消弧線圈接地的電纜故障實驗，真實揭秘！！！ （下載鏈接 http://pan.baidu.com/s/1hsm7ysc）澳大利亞測試全套報告（中文譯文版）下載路徑：百度雲 http://pan.baidu.com/s/1bpgCi43---------------------------------------------------------------------------------------------------------------不接地系統，從零序電壓的升高來判斷系統是否發生單相接地故障。正常運行時零序電壓幾乎為零，單相接地後零序電壓會大幅升高（接近100V）。 如何判斷是哪條線路故障，需要選線，也就是一條一條的拉合線路開關，直到零序電壓值恢復為零。就可以判斷是哪條線路單相接地。 我這裡沒有經消弧線圈接地的。所以區別不太好說。希望大家能補充。
90年代的老調度員了，89~94在110站上運行。我們的做法很簡單，一人現場手動打跳開關，重合閘啟動重合，一人在控制室看光字，消失了就說明找到了，然後通知線路巡線，2小時沒恢復，直接拉了，就醬紫。
兩種接地方式故障電流大小差異很大，小電阻接地故障系統應該直接跳閘了，分支點相應的故障指示器可以通過RTU或FTU之類的通訊上傳故障信號以及閃光報警。消弧線圈的情況不太好說，各種故障指示裝置演算法到底有效性如何不是特別了解。對於重點城市的中壓配電網來說大部分應該都是消弧線圈接地和小電阻接地，不接地系統現在應該不多的。目前全國的大城市都朝著小電阻接地系統在發展（此種趨勢存在爭議，亦有行業專家認為趨勢是消弧線圈接地），原因應該是電纜網的規模越來越大，有點跑題，不知道對題主有沒有用
1、從應用來說，選相即判斷何相接地，故障相對地電壓降低，其他兩相升高，零序電壓升高，這些可在監控，儀錶等觀察判斷，二者沒有區別。2、選線方面區別較大，目前，基本上都是利用各條出線上的零序電流進行判斷，故障線路的零序電流為其他正常線路電容電流之和，不接地系統主要利用這一個判據進行分析，而變電站的出線形式（架空和電纜）、長短不同造成各條出線電容電流不同， 準確性相對較低。而經消弧線圈接地系統由接地變，消弧線圈及接地點，故障線路及接地點，母線構成迴路，在此迴路中注入相關信號（如在消弧線圈側加入信號源，或串入電阻形成有功分量等），在出線側檢測該信號即可，準確性極高。故有經驗的運檢單位在改造或新建工程中將消弧線圈和小電流接地選線裝置對同一個廠家招標，便於安裝，調試和運行配合。
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