1.2 小电流接地故障选线现状及评价
20世纪80年代以来，随着微机技术的不断成熟，多种微机在线自动选线装置被研制开发出来，目前国内生产选线装置的厂家达到几十家。虽然各厂家都宣称自己的装置选线准确，但从用户方面返回的意见却是选线效果普遍不好。某地区供电局对自动选线装置的使用情况进行过统计，发现该局共安装选线装置170台，因选线效果极差退出运行146台，退出率达86%。在其他地区调查的情况也基本类似，这说明选线技术目前并不成熟。
小电流接地故障选线的主要任务是选择故障线路。现有故障选线原理，按照利用信号方式不同可分为主动式与被动式。主动式方法需向电网注入信号，而被动式方法则利用接地故障产生的电压、电流信号。被动式又可分为利用故障稳态信息、暂态信息以及同时利用稳态和暂态信息三大类。
1.2.1 被动式选线方法
（1）基于故障稳态信息的选线方法
1）零序电流幅值法
利用中性点不接地系统故障线路工频零序电流幅值比健全线路大的特点，选择工频零序电流幅值超越一预设门槛的线路或者选择零序电流幅值最大的线路为故障线路。也可将故障后线路的零序电流与自身对地电容电流作幅值比较，选择有变化的线路为故障线路。
这种选线方法检测灵敏度较低，除了不能排除电流互感器（TA）不平衡影响和不能检测母线接地故障外，还受系统运行方式、线路长短和过渡电阻大小等许多因素的影响，从而导致误选、多选、漏选。从整定方式上看，这种整定方式可能导致死区，不能满足系统多变的情况。
2）零序电流比相法
利用中性点不接地系统故障线路工频零序电流方向与健全线路相反的特点，选择与其他线路电流相位相反的线路为故障线路。
这种选线方法在经大电阻接地或线路较短时，零序电压、零序电流均较小，容易产生“时钟效应”使相位判断困难，而受电流互感器不平衡电流、受过渡电阻大小、继电器工作死区及系统运行方式的影响，容易发生误判，并且不能适应谐振接地时完全补偿、过补偿运行方式，检测可靠性受接地电弧不稳定的影响。
3）零序电流群体比幅比相法
其原理是先进行零序电流比较，选出几个幅值较大的作为候选，然后在此基础上进行相位比较，如果某条线路方向与其他线路不同，则其为故障线路，如果所有零序电流同相位，则为母线故障。该方法是中性点不接地系统的常用选线方法，被大多数选线装置所采用。
该方法在一定程度上解决了前两种方法存在的问题，但同样不能排除电流互感器不平衡电流及过渡电阻大小的影响。
4）零序无功功率方向法
利用中性点不接地系统故障线路零序电流相位滞后零序电压90°、而健全线路超前90°的特点，选择无功功率小于零（流向母线）的线路为故障线路。该方法也是比较传统的方法，在欧洲应用较为广泛。
该方法也是利用了容性电流的幅值与方向，所以从本质上，无功功率法与比幅比相方法如出一辙，两者的优缺点是一致的。
5）最大Isinφ或Δ(Isinφ)法
利用一中间参考正弦信号，通过检测母线电压确定发生故障后，首先依次检测各出线零序电流落后母线电压的相角关系，由此再把所有线路故障前后的零序电流都投影到故障线路的零序电流I0f的理论方向上，然后计算各出线故障前后的投影值之差ΔI0k，找出差值最大的ΔI0k，即最大的Δ(Isinφ)。若ΔI0k＞0，则线路k为故障线路，否则为母线故障。
此法的本质是寻求最大无功功率突变量的代数值，从理论上基本消除了CT不平衡的影响，但也有两个缺陷：首先，计算过程中需要取一参考信号，若该信号出现问题，将造成该算法失效；其次，计算过程中需要求出有关向量的相位关系，计算量很大。
方法1）～5）共同的特点是只适用于中性点不接地系统，而不适用于中性点经消弧线圈接地系统。为克服此缺点，可使用以下几种方法。
6）零序电流有功分量或有功功率法
电网线路、特别是消弧线圈串/并联的非线性电阻将产生一定有功电流且不能被消弧线圈补偿。故障线路零序电流有功分量或有功功率比健全线路大且流向相反，利用该特征可选出故障线路。因为该方法的故障信息同样是不够突出，受CT不平衡、线路长短、过渡电阻大小的影响也较大，并且由于三相电容不平衡引起的“虚假有功电流分量”对有功分量算法的影响较大。
7）DESIR法
故障后从所有出线中的零序电流中提取基波有功分量，计算出故障点残余有功电流，将每一出线零序电流在故障点有功电流垂直轴上进行投影比较，故障馈线零序电流的投影与其他非故障馈线零序电流的投影不仅相位相反，而且数值最大，据此便可检出故障馈线。该方法是有功分量方法的改进，优点是不需要零序电压信号。缺点是对零序电流的精度要求很高，一般TA不易满足。
8）五次谐波法
故障点和线路设备等非线性因素会产生谐波电流，其中以五次谐波分量为主。由于消弧线圈是按基波整定的，消弧线圈对五次谐波的补偿作用仅相当于工频时1/25。因此一般条件下故障线路的五次谐波电流比非故障线路的大且方向相反，根据比幅比相法便可以确定故障线路。接地电流中的谐波分量较小（一般小于10%），不利于检测，且负荷中的五次谐波源、CT不平衡电流和过渡电阻的大小，都会在一定程度上影响选线结果。
9）各次谐波综合法
将零序电流3、5、7等多次谐波分量求和后再根据五次谐波理论进行选线。虽然能一定程度上克服单次谐波信号小的缺点，却不能从根本上解决问题。
10）零序导纳法
根据电网正常运行时的零序回路，利用消弧线圈适当的失谐状况和位移电压的相应改变，可计算出每条出线的对地导纳和导纳系数，将其作为相应出线的参考值存储起来。故障时相当于电网附加了一个不对称电源，会引起出线导纳系数的改变。比较每条线路故障前后导纳系数的变化可以确定故障线路。该方法灵敏度较高，已在欧洲国家使用，我国也已引进多套装置。但需要消弧线圈配合使用，不适用不接地或消弧线圈不能自动调谐的系统。
11）残留增量法
在单相永久接地故障的情况下，如果改变消弧线圈的失谐度（限压电阻的阻值），则只有故障线路中的零序电流（故障点的残余电流）会随之改变。因此，通过对各条出线在失谐度改变前后零序电流的变化进行对比，变化最大的即为故障线路。可消除TA等带来测量误差的影响，可重复计算、重复判断。和消弧线圈的自动调节配合使用，对瞬间熄灭电弧和故障选线十分有利。该方法的灵敏度、可靠性也较高。缺点是不适用对不接地和消弧线圈不能自动调节的系统。
12）负序电流法
负序电流法是选择负序电流最大的线路或直接选择负序电流超越一定门槛的线路为故障线路。该方法受系统不对称度和负荷影响较大；负序电流的获取也较为困难。
上述基于稳态信息选线方法的一个共同特点是，当故障点电弧不稳定、特别在间歇性接地故障时，由于没有稳定的稳态信息，受其影响较大。
（2）基于故障暂态信息的选线方法
1）首半波法
首半波法原理是基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一假设，它利用故障线路暂态零序电流和电压初始阶段极性有一段时间相反而健全线路相同的特点实现选线。可适用于不接地和经消弧线圈接地系统；可检测不稳定接地故障。但极性关系成立的时间很短，且受线路参数、故障初相角、过渡电阻大小等因素影响。
2）PRONY算法
PRONY算法对于接地故障电流的分析具有很高的准确性，它是一种用指数项拟合模型的频谱分析的方法。小电流接地系统发生接地故障时，故障电流暂态分量的频率、幅值、阻尼和相位等参数与故障特征有清晰的相关性，利用PRONY算法分析高频分量的频率和直流分量的阻尼，从而实现故障定位的方法是有效的，但此算法的计算量较大。
3）基于小波变换的暂态零序电流比较法
利用合适的小波和小波基对暂态零序电流进行小波变换，根据故障线路上暂态零序电流某分量的幅值包络线高于健全线路、且二者极性相反的关系选择故障线路。
小波选线方法的优点是：第一，该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。第二，该方法特别适用于故障状况复杂、故障波形杂乱的情况，这与稳态变量选线方法形成优势互补。由于小波算法采用的暂态信号受过渡电阻、故障时刻等多种因素影响，暂态信号呈随机性、局部性和非平稳性特点，有可能出现暂态过程不明显的情况，在这种情况下小波算法就要和其他方法联合使用。
（3）同时利用故障稳态和暂态信息的选线方法
1）能量法
能量法是对系统故障后的全部过程均以能量的观点来解释。定义线路零序电压与零序电流乘积的积分为能量函数，则故障前所有线路的能量为零，故障后故障线路的能量恒小于零、而健全线路的能量恒大于零，且故障线路能量幅值等于所有健全线路和消弧线圈之和。该能量函数本质上是瞬时功率（瞬时有功功率和瞬时无功功率之和）的累积，无功分量的积分为交替变化的周期函数，而有功分量的积分呈发散状。由于接地电流中有功分量较小，且积分函数易将一些固定误差累积，因此该方法的实际效果有待观察。
2）基于信息融合技术的选线方法
小电流接地系统单相接地故障情况复杂，每一种选线技术都有各自的应用条件，不能适用所有的故障情况。所以，利用专家系统、证据理论、神经网络、模糊理论、遗传算法和粗糙集理论的信息融合故障选线方法应运而生。该方法充分利用了各种故障特征，使选线的可靠性大大提高。目前，该方法尚处在研究阶段，尚需做进一步研究。
1.2.2 主动式选线方法
1）注入单频信号法
利用单相接地时原边被短接、暂时闲置的故障相电压互感器（TV）向接地线路注入一特定电流信号。由于注入信号将沿接地线路经接地点返回，利用信号电流探测器在开关柜后对每一条出线进行探测，探测到注入信号的线路即故障线路。该方法利用处于不工作状态的接地相电压互感器TV注入信号，不增加一次设备且不影响系统运行，但注入信号的强度受电压互感器容量限制，接地电阻较大时线路上分布的电容会对注入的信号分流，给选线和定位带来干扰；如果接地点存在间歇性电弧现象，注入的信号在线路中将不连续且会破坏信号特征，给检测带来困难。
2）注入变频信号法
通过消弧线圈电压互感器（接地电阻较大时）或故障相电压互感器（接地电阻较小时）发送可变频的恒流信号，测量各条出线阻尼率来选择故障线路。该方法可一定程度上克服注入单频信号方法在高阻接地时存在的问题，但当接地电阻较小时，信号电流大部分流经故障线路，导致非故障线路上阻尼率误差较大。