配电网故障选线与定位发展现状

配电网故障选线与定位发展现状

刘曦

国网长治市潞城区供电公司  山西长治  047500

摘要:配电网故障选线与定位对于提高供电能可靠性、增强供电质量具有非常重要的意义。首先分别介绍了利用接地故障特征分量，利用故障相暂态特征分量以及不利用接地故障特征分量的三种选线方法，之后阐述了故障分析法、行波测距法和智能化测距三种定位方法。对不同方法的优缺点进行了分析综述。关键词:配电网;故障选线;故障定位

1利用接地故障特征分量的选线方法

1.1利用故障稳态特征分量的方法

1.1.1群体比幅比相算法

群体比幅比相算法利用故障信息之间的相对关系，避免了给出绝对整定值的缺陷。且通过选取幅值较大的线路作为候选线路的方法，在一定程度上克服了CT不平衡带来的影响。但当系统中性点经消弧线圈接地时，消弧线圈对故障线路电流的补偿作用令群体比幅比相算法也不再适用。

1.1.2五次谐波分量法

当小电流接地电网中发生单相接地故障时，高次谐波随之产生。高次谐波电流中的容性分量与谐波次数成正比，消弧线圈对系统的补偿作用可忽略不计。由于系统中5次谐波电容电流含量较大，且分布特性与中性点不接地系统的基波电容电流完全一致，即故障线路中的5次谐波零序电流最大，滞后5次谐波零序电压90度;非故障线路中的5次谐波零序电流较小，超前5次谐波零序电压90度，利用群体比幅比相算法就可以实现故障选线。

1.1.3有功分量法

经消弧线圈接地系统普遍采用自动跟踪补偿方式，并且多在消弧线圈上串联或并联阻尼电阻Rn来限制谐振过电压，而正是由于这些电阻的存在，所以为有功选线打下了基础。单相接地故障时，故障线路零序电流为所有非故障线路电容电流及线圈支路电流之向量和，即包含有流过Rn的有功电流，故障线路中有功电流远大于非故障线路。因此，通过比较各线路中零序电流的有功分量的大小就能够选出故障线路。

1.1.4零序导纳法

计算配电系统正常运行情况下，零序网络的零序电流与零序电压的矢量商，从而可以得到各线路零序导纳，并将其作为参考值储存。当发生单相接地故障时，非故障线路k的零序测量导纳不发生改变等于线路自身导纳，但是故障线路零序测量导纳是电源零序导纳与非故障线路零序导纳之和的负数。因此，通过比较故障前后各馈线零序导纳的变化就能够选出故障线路。

1.1.5残流增量法

基本原理是:在配电线路单相永久接地故障的情况下，通过增大消弧线圈的失谐度(或改变限压电阻的阻值)，故障线路中的零序电流(即故障点的残流)就会随之而增大。2.1.6负序电流法配电系统发生单相接地故障时，负序电流在系统中的分布特性与零序电流相似，故障线路基波负序电流比所有非故障线路大，且两者负序电流分量的相位相反，因此通过比较各出线负序电流的大小和方向，可完成接地保护。

1.2利用故障相暂态特征分量的方法

1.2.1暂态分量的比幅比相法

暂态供电信号的输出频率因国际电网而异。最大频率暂态电流的频率与一个稳态工作时电容最大频率和电流之比，在理论上来说是相近似的它等价于一个时间内暂态最高频率与一个电容正常工作时最高频率和电流之比。从而我们不仅能通过观测得到，暂态驱动电流的大小还需要远远高于一个稳态驱动电流的平均值，大约是安培高出几十倍。然而，谐振接地系统的电容和阻抗性都会随着线圈的频率波变化而明显地波动和减小。所以，采用这种暂态振动分量的照相方式，我们不能忽视对振动消弧后的线圈系统进行振动补偿的重要作用，此时的中性谐振接地系统的比幅值之间也可以做到完全相同。

1.2.2基于小波分析的选线方法

暂态故障时间分析过程中已经充分包含了丰富的各种故障状态信息，小波分析对于各种暂态的信号突变和微弱故障信号的波动变化比较敏感，并且非常能可靠地准确提取各种故障的基本特性。根据小波变换的噪声理论我们可以知道，故障和其他噪声因素都会直接影响致使一个信号规模发生奇异，其中对规模极大的函数值的零点奇异相当于信号对应的的数据奇异。因为暂态噪声的滤波模极和最大值很有可能还是会随着滤波尺寸的不断增长而逐渐得到降低，因此如果能够采取合适的滤波尺寸方法来进行分解，就已经非常能够完全可以忽略对滤波噪声的直接影响，得到一个用滤波暂态噪声作为滤波信号的噪声选线测量标准。

2故障点定位方法

2.1故障分析法

故障参数分析方法主要原理是在采用传统的单相阻抗自动测距法或简称电抗自动测距法等方法的相关技术基础上，建立一种用于配置电网的分布式线路参数测距模型，利用连接线路一侧的一个单相接地线路故障点在事件不断发生后，对线路故障一侧所连接获得的单相稳态线路信息数据进行自动测距。通过分析了解各个序序接故障后的电线边界距离条件及各个序序接输电地点和网络之间的固有波动关系，可以由方法利用如下式中的方法来列出故障x(各序序接故障所在地点的边界距离所在输电线路的首端)和各个序序接输电线路的过渡交流电阻，各个序序接故障所在地点的边界距离过渡电流、电压之间的波动关系所组成的方程，解得其中x即为各个序序接地点的电线所在各个故障输电线路上的故障位置。这种直接测距选线方法指的是一种直接选线，而不是你需要对其他线作任何间接选择。

2.2行波测距法

(1)按照每个故障的起点母线发生时所反射出现的行波至达到母线后行波反射至每个故障的起点，再由每个故障点向前与母线发出反射的行波时间相同来对线进行行波测距。即首先采用新型单端总线检测法。假设上次检测终止到的故障行波波检测速度跟踪系数约为d=v，故障初始行波和上次检测终止到的上次故障终止点终端反射的行波在上次检测故障终止点的时间分别大约是等于t1，t2，则上次检测终止到的上次故障终止点检测距离约为d=(t2-t1)v/2，即上次检测终止到的上次故障终止点检测距离和上次测量故障终止端的检测距离均大约为上次检测终止到的故障行波波检测速度系数往返率和检测终止路程的一半。

(2)依靠在故障点上面出现的一个行波至两侧母线之间的时差来进行测距，即采用双端测量方法。在发生了单相接地故障后，其中一个电压或者是电流的行波沿着线路向两端各自传输，通过两端在母线上各自安装的测量仪器记录了行波在到达两端母线端的最终时刻。线路的总长度为l，故障初始运行的波波头至两侧母线之间到达的时间分别是t1和t2，则该故障点与n端母线的距离D=(T2-T1)V/2+L/2。

(3)当测量线路上电机发生一次性的单相接地脉冲故障时，在整个测量线路终端机的母线上就会有一个人为地产生增加了输出电压的接地脉冲。通过分析检查反射脉冲在一个故障中断点上的一个母线反射脉冲波从始至终到达点和测量脉冲终端点在母线上的持续时间，可以帮助确定两个脉冲故障中断点之间的直线距离。

2.3智能化测距

相关学者以10kv典型配电网为主要研究实验对象，建立了一种在配电故障发生状态下的模拟数学配电退火处理模型，引入了模拟退火参数算法，适用于配电单相接地器的故障状态测距。该检测方法使用无需任何直接选线，经过数学算法进行计算，直接精确决定了汽车故障可能发生时和地点的准确位置。其中的基础电路设计原理思想主要目的是通过模拟建立一个线路配线上网线路数学仿真模型，即通过对一个故障时刻所带线路分支的一个电子线路配线上网线路进行多次仿真，根据这个数学模型的线路计算机数据进行多次仿真，不断地计算改变各个发生故障的线路分支，故障发生点、各分支位置的接地参数和线路接地交流电阻，进行多次的计算组合，找出一个与特定故障发生时刻所需要检测得接地电压和线路输出的接地电流最为基本接近的线路计算机数值，反之就成为可以直接确定其与相应的一个故障时刻电子线路的电源编号、相别、分支和接地距离，其本质上就是一种线路阻抗计算方式。但同样也普遍存在着由于计算机容量巨大，不易准确实现数值收敛的特殊情况。

参考文献

[1]方毅,薛永端,宋华茂,管廷龙,杨帆,徐丙垠.谐振接地系统高阻接地故障暂态能量分析与选线[J].中国电机工程学报,2018,38(19):5636-5645+5921.

[2]刘柱揆,曹敏,董涛.基于波形相似度的小电流接地故障选线[J].电力系统保护与控制,2017,45(21):89-95.