阶跃响应法在浮地交流系统绝缘故障定位中的应用初探

由图可见，考虑到工频零序电流作用时的传感器副边感应电流在图5所示的波形基础上叠加了一工频交流信号。图中细线为无工频信号作用时的感应电流，粗线为考虑工频信号作用时的感应电流。
1.4 阻性电流的提取
由上述分析可知，接地故障电阻大小反映在阻性电流中，而阻性电流由于具有在时域上与容性电流分离，在频域上又与工频零序电流分离的特点，因而为其提取提供了方便。其方法为：在阶跃信号注入时间3τ₁-4τ₁后(假定τ₁已知)，容性电流已基本衰减完毕，由于τ₂>>τ₁，阻性电流几乎未衰减，感应电流仅包含阻性电流和工频零序电流，而后对其进行软件滤波，滤除工频成分，由于τ₂>>1/f，则可以得到阻性电流衰减初期的值。

2 试验研究
2.1 试验条件
试验电路如图1，电路参数设定为：E=110V，R₀=2kΩ，R_J=30 kΩ， C_∑=10μF。设计了环形穿心式电流传感器及其微弱感应信号的精密放大电路，实现对漏电流的检测。传感器铁心以磁导率极高的铁磁材料环形绕制而成，通过其有效截面尺寸和原副边匝数比等参数的有效设计，使传感器具有准确感应微小变化电流的能力，且在1mA∽100mA范围内变比有着良好的一致性，副边电感大，配以适当的负载电阻，可以使时间常数大于1s。
2.2 传感器原副边电流波形对照
暂且不考虑交流工频量的影响，即假定交流电源电势为零。通过改变对地电容，分别得到了在I_R I_C 、I_R = I_C 和I_R > I_C条件下，当阶跃信号作用时，故障支路的漏电流及其穿心电流传感器的感应电流的波形，如图6所示。图中上半部分和下半部分分别为传感器的原边漏电流和副边感应电流。

实测波形中反映出的电流变化规律与前面的理论分析结果基本一致。值得注意的是，实测中感应电流并未随传感器原边的阶跃变化而发生阶跃跳变，这是由于副边漏感系数作用的结果。

3 结论
(1) 阶跃响应法使暂态漏电流信号中反映接地电阻的阻性电流与反映对地电容的容性电流在时域上呈现分离性，而与电网工频漏电流在频域呈现分离性，易于提取，从而有效地克服了电网对地电容等系统参数和工频电流等系统变量对绝缘故障支路定位的影响。
(2) 通过对传感器的合理设计，使之既能有效地响应原边电流的动态变化，又能使阻性响应电流缓慢地衰减，避免了稳态直流注入法必须依赖霍尔元件所带来的附加电源及电磁兼容性差的问题，从而保证了阶跃响应法在工程中实现的可能性。
(3) 通过试验研究，发现实测结果与理论分析基本吻合，进一步验证了阶跃响应法的有效性。