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摘要：

矿山井下供电系统运行环境复杂，单相接地故障故障电流弱、信号易受干扰、故障特征不明显，易造成选线误判或漏判，影响供电安全与生产连续性。单相接地故障选线精准度提升需展开故障信号特征提取、零序电流分析、暂态量识别及智能算法应用研究，优化故障判据与综合选线方法，增强系统对复杂故障工况的识别能力，提升选线结果可靠性与精准度，为矿山井下供电故障快速定位及安全运维提供技术支持。

关键词：矿山井下供电系统；单相接地故障；故障选线；零序电流；选线准确性

引言

矿山井下供电系统持续为矿井内部通风、排水、提升、运输各类核心设备输送稳定电能，整体运行状态会直接决定矿区生产秩序与作业人员人身保障。单相接地故障多发于井下供电线路当中，现场线路布局杂乱、负荷动态波动、外界环境干扰都会造成选线判定出现明显偏差。聚焦接地故障选线优化探索，压缩现场故障排查时长，缩减线路停电覆盖范围，稳固井下整体供电体系长期稳定运行的基础条件。

一、矿山井下供电系统单相接地故障识别困境与判据优化路径

矿山井下供电普遍选用中性点非直接接地或消弧线圈接地布置形式，单相接地故障出现时系统可保持短期运转，故障线路和常规线路展现的电气特征没法保持固定状态。井下供电网络存在线缆铺设跨度大、分支线路繁杂、设备负荷切换频繁、作业空间潮湿闭塞的实际条件，接地电容电流、泄漏电流和零序电压会随现场运行状态产生实时变动。高阻接地、间歇性电弧接地和非金属性接地的现场环境里，故障电流整体数值偏低、零序参数变动幅度微弱，依托稳态零序电流参数搭建的旧式选线模式存在感应能力短板，无法有效辨别故障线路与正常运转的供电线路。

单相接地故障识别难点集中在故障特征提取不到位、判据适配性欠缺，稳态信号受系统电容分布、线路长度、负荷不平衡及测量误差影响显著，单一幅值无法完整呈现故障全程；暂态信号承载故障初始阶段的大量信息，持续时间短且衰减迅速，采样频率、同步精度与抗干扰能力需达到较高标准[1]。井下电气设备密集排布，变频器、软启动装置及大功率电机运行中会带入谐波与暂态扰动，造成零序电流波形畸变，故障特征与非故障扰动的界限随之模糊。选线装置采用固定阈值或单一频段分析，无法适配不同接地电阻、线路参数及运行方式下的故障识别需求。

提升选线准确性需要调整完善整套判定规则框架，结合零序电压启动标准、零序电流走向规律、暂态能量排布状态、频带幅值大小及波形匹配程度等多项参数完成整合运用。判定规则设计摒弃单一参数判定线路的模式，依托故障启动标准锁定线路异常出现的具体时段，捕捉故障区间零序电流波动数值、暂态极性联系与频段能量波动规律，构建多层级判定参考依据。消弧线圈补偿工况下的线路接地问题，侧重研判残余电流组成结构与暂态电流初始波段走向，削弱补偿电流给稳态判定带来的不良影响。高阻接地与间歇性接地场景中，结合小波变换运算、数据比对模式及综合评定规则，强化微弱故障信号的识别水平。

二、单相接地故障综合选线方法构建与应用验证

依托井下供电网络拓扑与接地形式搭建单相接地故障综合选线体系，融合故障启动、特征提取、线路判别、结果校核形成整套运行流程。零序电压越限、母线绝缘监测异常结合零序电流突变量，可在故障产生时激活启动机制，降低暂态扰动对单一启动信号造成的错误响应。设备采集全部馈出线路的零序电流、零序电压及暂态波形，对照故障前后采样区间完成差分运算，整理突变量幅值、暂态首波极性、特征频段能量占比和相位关联等数据。多类判定标准相互配合完成线路甄别，摆脱固定指标带来的局限，故障线路多维数据表现能够区别于常规供电线路，强化复杂运行环境中线路识别的稳定表现。

在方法落地阶段，搭建启动判定、特征量计算、权重评分、线路确认连贯完整的技术流程。零序电压甄别电网内部出现的接地异常状况，零序电流突变量反映线路故障产生的电流波动幅度，暂态能量指标捕捉故障初期产生的高频数据信息，波形相关系数比对各条线路暂态反馈的差异化表现[2]。结合各类接地故障实际形态设置可变权重与动态阈值，适配金属性、高阻、弧光及间歇性多种接地场景的识别需求。信号存在畸变问题的线路，借助小波分解、降噪处理与频带重构削弱谐波带来的负面作用，多分支线路结合线路长短、对地电容数值与实时负荷状态修正判定结果，规避线路参数差距放大非故障线路信号特征的问题。

应用验证围绕典型井下变电所馈线系统实施，设定不同接地电阻、故障位置、负荷水平及补偿状态的测试场景，对比综合选线方法与传统零序电流幅值法、零序功率方向法的识别成效。验证核心并非仅能选出故障线路，需核查启动时间、误选率、漏选率、抗干扰表现及弱故障识别效能。高阻接地、远端电缆接地及负荷波动场景中保持稳定判别，即表明综合选线方法适配性突出。实际运行时，选线结果与井下监控系统、保护装置及绝缘在线监测数据联动，构建故障报警、线路定位、检修提示与运行记录闭环，支撑停电排查时长缩短、非计划停电范围缩减，保障井下供电连续性。

结语

矿山井下供电系统单相接地故障选线水平升级，围绕故障信号识别与判定规则改良开展核心研究。井下线路布局繁琐，现场各类干扰叠加，故障传输信号整体偏弱，整合零序电流、零序电压、暂态能量及波形数据开展联合解析，打造适配各类接地工况的线路判定模式。动态数值标准搭配数据整合与结果核验，减少线路判定偏差问题，加快现场故障查找速度。这套分析模式稳定保障井下供电平稳运转，加快故障处置节奏，维系矿区生产作业长期稳定开展。

参考文献：

[1]申迎松,戴万波.煤矿井下智能电力监控及故障诊断系统应用研究[J].工矿自动化,2024,50(S1):200-204.

[2]商立群,张少强,荣相,等.井下电力电缆故障定位研究[J].工矿自动化,2024,50(2):130-137.

李昌飞

安徽马钢罗河矿业有限责任公司