浅谈配电网故障定位方法研究现状
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浅谈配电网故障定位方法研究现状
作者：黑帅 卢广旗 宋晓龙
来源：《科学与信息化》2018年第16期
摘 要 我国配电网涵盖的区域极其广泛，结构多元，小电流接地是最常见的形式，但其配电网故障定位一直是较大的难题，由于当发生故障时，其电流幅值很小，且电弧不稳定，波动性大。当前，配电技术的发展越来越迅猛，虽然故障选线技术很成熟，但是若要进行精确定位，还有一定的难度。本文主要通过对各种故障类型特点以及现有技术等进行分析，从而为实现小电流接地故障定位功能提供帮助。
关键词 分布式电源；配电网；故障电流
引言
从20世纪八九十年代初，科研工作者已经对配电网故障定位问题展开了研究，根据其定位方式的不同，故障定位方法可以分为两大类，主动式定位与被动式定位。主动式定位是通过向故障线路输入一些特定的信号，跟踪信号当信号消失的地方即可故障点的位置；被动式故障定位主要是将故障发生前的电流电压情况与故障发生后进行比对，设计研究定位判据的方法，从而实现精准定位[1]。
1 主动式故障定位方法
1.1 “S”信号注入法
当配电线路发生故障时，“S”信号注入法通过一种特定的信号注入装置，将220Hz的电流经由母线电压互感器流入故障线路，最后再通过线路上的接地点流向大地。随后通过对故障线路进行信号检测，有信号的线路就是故障线路；锁定故障线路后，可以通过小型信号探测器用同样的方法找到最终的故障点。
虽然此方法在工程实际中有一定的作用，但其所暴露出的缺陷也十分明显：①因为电压互感器的存在，注入信号大小将受到影响；②当配电网故障时其过渡电阻较大时，由于电阻出现了分流的作用，使得电流信号变得非常微弱，对故障定位非常不利，有可能会造成故障定位的失败；③由于该方法主要是通过检测信号来定位，但在实际应用中会由于接地点的间歇性电弧而造成注入信号的时有时无，也给故障检测加大了难度；④当线路错综复杂，分布广泛时，该方法会耗费大量的时间，不利于及时恢复供电。
1.2 中电阻法
当配电网正常运行状态时，其电阻不接入配电网中，当配电网发生故障时，将电阻并入电网运行。系统发生接地故障类型一般有两种情形，瞬时性接地故障和永久性接地故障，若为前龙源期刊网
者，由于消弧线圈的熄弧作用，可自动恢复正常；若为后者，则会在系统的中性点处加入一个中值电阻。此时电阻上将会流过故障电流，此电流可以在靠近母线侧的故障点线路上检测到，而在靠近负荷侧的故障点和没有发生故障的线路上均检测不到，所以检测该电流就可以实现小电流接地的故障定位。
1.3 交直流注入法
当发生配电网单相接地故障时，从TV二次测注入一个特殊频率的交流信号，注入信号仅在母线和接地点之间的线路中流通，沿线路检测、跟踪该信号，直到信号消失，则信号消失的地方就是接地点的位置。从测距原理可以看出该方法对于分支较多的配电网也能够实现故障定位的，有相关文献表明其故障定位的精度较高。信号注入法不受中性点接地方式的影响，适用于各种不同接地方式的小电流接地系统，采用手持设备，无须在线路上安装电流互感器以及检测装置，投资成本低，但是运行维护人员沿线检测需要花费大量的时间[2]。
2 被动式故障定位方法
2.1 阻抗分析法
阻抗分析法的核心是得到故障线路的阻抗，该阻抗值可以利用发生故障时得到电流电压信息计算出，为了简化计算，我们将线路看作均匀传输介质，所以阻抗值的大小与测量点到故障点间的距离成正比。由于已知线路单位长度的阻抗值，将其两者进行对比，很容易得到故障距离，从而可以计算出故障距离。对于计算阻抗值提出了最小二乘法，来进行误差估计和数据的处理，使阻抗值测量的准确性得到了质的提升，对阻抗法故障定位的发展起到了推动作用。有学者对阻抗法有了改进，将多代理系统与其结合，通过有限个检测点，得到了适合含分布式电源的配电网故障定位方法。由于为了方便计算，我们将线路看作是均匀的，但实际情况并非如此，在实际测量过程中，各个微小的参数误差对定位的准确性产生影响。
2.2 行波测距法
行波测距法最早被应用于输电线路的故障测距，从安装行波测距设备的个数划分，可将行波测距分为单端行波测距和双端行波测距。其原理是利用配电网发生故障时，故障点会产生暂态电压、电流行波信号，利用暂态行波信号到达检测点往返一次的时间来计算出故障点的位置。
单端行波测距法是利用配电网发生故障时，故障点发出的暂态电压或者电流行波信号的首个行波头与第二个行波头的时间差，通过时间差可以计算出故障点到测量点之间的距离。
双端行波测距的原理是根据发生故障时首个行波波头到达位于M端检测设备与到达N端检测设备时间之差来计算故障点的距离的。
2.3 基于人工智能的定位方法 龙源期刊网
当今科技发展速度飞快，随着“互联网+”和人工智能技术的大力推广，科研工作者已经将一些人工智能算法应用到解决实际问题当中去，例如遗传算法、BP神经网络算法、最小二乘辨识法、蚁群算法等[3]。
3 结束语
国内外专家针对配电网故障测距问题提出了许多种解决方法，但都有各自的优点和不同程度的缺点，因此，如何研究一种能够快速、精确、不停电的故障定位方法将是以后研究的重点。
参考文献
[1] 严太山.基于人类进化算法的配电网故障定位[J].仪器仪表学报，2015，36（3）：694-700.
[2] 唐利锋，卫志农，黄君，等.配电网故障定位的改进差分进化算法[J].电力系统及其自动化学报，2011，23（1）：17-21.
[3] 周漂，郑柏林，廖瑞金，等.基于粒子群和差分进化算法的含分布式电源配电网故障区段定位[J].电力系统保护与控制，2013，41（4）：33-37.
配电网故障自动定位技术中通信技术的分析与研究
国吨力毅名 ２０１３年第５期
ＤＯＩ编码：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００７－００７９．２０１３．０５．０９０
配电网故障自动定位技术中通信技术的分析与研究
马俊何兴昊
摘要：随着线路故障检测技术和设备硬件技术的进步，配电网故障自动定位技术作为简易型配网自动化的实现方式，以其投资小、
见效快、安装维护方便等优点，成为配电自动化建设的重要组成部分。在县城和农村配电线路中，应用故障自动定位技术成为提高故障
抢修效率、缩短故障停电时间的重要手段。配电网故障自动定位技术依赖于故障“遥信”信息的及时、可靠上传，因此故障自动定位技术
中的通信环节成为影响配电网故障自动定位的关键环节。比较和分析了在县城和农村配电线路故障自动定位系统中常用的通信技术手 段，并提出针对不同条件下多种通信方式相结合的故障自动定位系统，做到对线路故障定位的全覆盖，为县城和农村配电网故障快速定
位探索出一条有效的途径。
关键词：配电网；故障定位；通信方式 作者简介：马俊（１９７９一），男，内蒙古五原人，天津市电力公司城西供电分公司运维检修部，技师；何兴昊（１９７０－），男，内蒙古呼和
浩特人，天津市电力公司城西供电分公司运维检修部，高级工程师。（天津３００１９０）
中图分类号：ＴＭ７２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—００７９（２０１３）０５－０１８６－０２
一、配电网故障自动定位系统的必要性 随着国内地区经济的发展和新农村建设的不断推进，县城 和农村配电线路的负荷不断增大，供电半径也随之加大，分支线
路增多，使得配电线路网架结构日益复杂，因此线路故障频繁，
且故障查找难度增大，导致线路的供电可靠性和连续性较低。
停电成为影响供电可靠性的主要原因，２００９年中电联对电力系
统发生故障而导致的停电情况进行了统计，结果显示，在这些停
电中，线路上发生故障导致的停电时间占到总停电时间的６０％左 右，处理故障过程中查找故障的时间占整个时间的７０％～９０％。Ｉｌｌ
低压配电网故障检测与定位算法
低压配电网故障检测与定位算法
低压配电网是城市电力供应的重要组成部分，它负责将高压输电网输送下来的电能分配给每户用户。然而，在低压配电网运行过程中，由于种种原因，故障可能会发生，比如短路、接地故障等，这些故障会导致电力供应异常，甚至给用户带来安全隐患。因此，低压配电网故障检测与定位算法的研究显得尤为重要。
一、低压配电网故障检测算法
1. 检测传感器数据的异常值
低压配电网故障检测的第一步是通过监测传感器数据。在配电网中，安装有各种传感器，用于测量电流、电压等参数。通过实时监测传感器数据，可以检测到异常值。例如，当某一传感器数据与周围传感器数据相比有明显偏离时，可能意味着该部分存在故障。因此，通过统计学方法或机器学习方法，可以对传感器数据进行异常值检测，从而及时发现低压配电网中的故障。
2. 多传感器数据融合
低压配电网中有多个传感器同时监测电力参数，因此可以将这些传感器数据进行融合，得到更全面、准确的故障检测结果。融合方法可以采用加权平均、主成分分析等统计学方法，也可以利用深度学习算法进行融合。通过多传感器数据融合，可以减少单一传感器数据异常造成的误判率，提高低压配电网故障检测的准确性。
3. 基于机器学习的故障检测
机器学习是一种通过从数据中学习规律，从而预测或者判断新数据的方法。在低压配电网故障检测中，可以利用机器学习算法，从历史数据中学习低压配电网正常运行模式，并利用这些学习到的模式来检测故障。常用的机器学习算法包括决策树、支持向量机、神经网络等。通过不断优化机器学习算法，可以提高低压配电网故障检测的准确率和效率。
二、低压配电网故障定位算法
1. 检测故障传播路径
低压配电网中，故障具有传播性，即一个故障点可能会导致周围多个节点故障。因此，通过检测故障传播路径，可以确定故障点的位置。传统的方法是基于故障电流的测量，但受限于传感器布局和精度，可能无法准确检测故障传播路径。因此，可以引入机器学习算法，通过分析历史数据来预测故障传播路径，从而定位故障点。
配电网故障定位的方法
配电网故障定位的方法
快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。
配电网 故障 定位
快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运 行具有重要意义。那么，如何对配电网进行快速，准确的故障定位呢？
一、配电网故障处理特点
配电网络馈线上一旦发生单相、相间、三相等短路时，设备上的F1U及时将故障信息卜传至主站系统。即变电站SCADAS系统，若变电站运行人员处理不了，再次将信息上传至上一级调度，经调度SCADAS系统分析进行定位、隔离、恢复。一般来说，配电网故障处理有以下几个特点：
（1）配电网不仪有集中在变电站内的设备，而且还有分布于馈线沿线的设备，如柱上变压器、分段开关、联络开关等。信号的传输距离较远，采集相对比较困难，而且信号具有畸变的可能性，如继电器节点松动。开关检修过程中的试分/合操作及兀’U本身的误判断等都会干扰甚至淹没有用信号，导致采集到的信号产生畸变。
（2）配电网设备的操作频度及故障频度较高，因此运行方式具有多变性，相应的网络拓扑也具有自身的多变性。
（3）配电网的拓扑结构和开关设备性能的不同。对故障切除的方式也不同。如多分段干线式结构多采用不具有故障电流开段开关和联络线开关，故障由变电站的断路器统一切断，这种切除方式导致了停电范围的扩大。
配电网故障定化是配电网故障隔离、故障恢复的前提，它对于提高配电网的运行效率、改善供电质量、减小停电范围有着重要作用。
二、配电网故障定位的方法
1、短路故障定位技术方法
配电网系统中短路故障是指由于某种原因，引起系统中电流急剧增大、电压大幅下降等不利运行工况，同时该故障发生后会进一步引发配电网系统中变配电电气设备损坏的相与相、相对地间的大电流短接故障。按照短路发生部位，可以分为三相短路、两相短路、两相对地短路、以及单相对地短路故障。由于配电网发生短路故障后，其电流、电压等特征故障参量较为明显，故障定位技术方法的实现相对较为简单，工程中最常用的是“过电流法”。
10kV配电网单相接地故障定位研究
２０１３焦 Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 山东工业技术 第４期 ｌＯｋＶ配电网单相接地故障定位研究 王亚雄 （宁夏煤矿设计研究院有限责任公司，宁夏银ＪＩＩ ７５００１ １） 【摘要】本文提出了一种ｌＯｋＶ配电网单相接地故障的区间定位方法。通过理论推导，发现比较短路故障线路区段前后端 零序电压与零序电流相位的差值，能够准确的定位到发生短路故障的线路区间。该方法同时适用于金属性接地短路故障与非金 属性接地短路故障。Ｍａｔｌａｂ仿真结果证明，理论分析正确，具有实用价值。 【关键词】零序电压；零序电流；相位 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｍａｐｐｉｎｇ ｉｎ ｓｉｎｇｌｅ—ｐｈａｓｅ ｇｒｏｕｎｄ ｆａｕｌｔ ｆｏｒ ｌＯＫｖ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ａｓｓｉｇｎｅｄ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｚｅｒｏ－ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｚｅｒｏ－ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｈａｓｅ ｂｅｆｏｒ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｌｉｎｅ．ｆｏｕｎｄ ｉｔ ａｂｌｅ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｌｏｃａｔｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｌｉｎｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌｉｎｅｓ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｐｐｌｉｅｓ ｔｏ ｂｏｔｈ ｍｅｔａｌｌｉｃ ａｎｄ ｎｏｎ－ｍｅｔａｌｌｉｃ ｇｒｏｕｎｄ ｆａｕｌｔ．Ｍａｔｌａｂ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃｏｒｒｅｃｔ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｚｅｒｏ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ；Ｚｅｒｏ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ；Ｐｈａｓｅ ０引言 在我国，６￣６６ｋＶ供、配电线路，均采用小电流接地系统 运行方式。采用该种中性点不接地的运行方式最大优点是发 生单相接地故障时．故障电流值较小．且线电压并未发生变 化，可短暂运行，不影响对用户的供电。但若长期运行，会引 起中性点电位偏移。非故障相两相对地电压升高１．７３倍．可 能引起绝缘的薄弱环节被击穿．发展成为相间短路．使事故 扩大．影响用户的正常供电。由于小电流接地系统单相接地 故障电流小，检测故障困难，使用一般的定位方法，故障定位 准确率都较低 因此如何迅速、准确地找到故障区段并将故 障区段隔离具有重要意义 本文研究的是ｌＯｋＶ配电网单相 接地故障的区间定位方法 １ 目前的故障定位方法 当前．关于小电流系统单相接地故障定位的原理和方法 已经有许多种，各自都有其独特优势与缺陷。文献１提出了 基于信息融合模糊推理的故障定位方法．文献２提出了“ｓ注 入法”故障定位原理。文献３利用离散小波变换、行波测距原 理在故障段上完成了对故障的精确定位。文献４提出了基于 区段零序能量的相对性定位方法 文献５提出了通过监测一 条馈线上个开关处的零序电压和零序电流．计算由区段的各 端点流入该区段的零序电流的相量和。以识别故障区段。 随着供配电自动化技术的发展．目前在许多供配电馈线 上都安装了具有测量和通信功能的Ｆｒｕ．为精确的故障定位 提供了很大的方便。本文通过配合ＦＴｒｕ装置．对ｌＯｋＶ配电 网上零序电压、电流相位关系进行研究。来实现对故障区间 的准确定位 ２ １ ＯｋＶ配电网单相接地故障原理分析 假设线路Ｉ段Ａ相ａ点发生金属性接地故障，此时， ｌＯｋＶ配电线路网络电容电流分布情况如图１所示。 巨 Ｊ —弋 — Ｉ∞ ｌ ； ｌ １ ．＿Ｌ＿Ｌ 、下下 —●｜∞ 图１ １ ＯｋＶ配电线路单相接地短路电容电流分布图 根据图１．其零序等效网络如图２所示 ．二旦 ＋◆ Ｉ ｌｏｓ ｌ ． 上 Ｊ ●—一 毒 咄 』ｒ —— ；Ｃｏｇ ｉ丰（＝．ｏｎ 图２零序等效网络 一一１一 一３ …ｅｆ， ｉ ａ Ｋ － ｌ ｌ口 ｌ ２ ａ ６ ｂ ７ ｃ １ 图３配电网单相接地 仿真 Ⅱ
基于CEEMD分解的配电网故障定位研究
基于CEEMD分解的配电网故障定位研究
摘要：中低压配电网中广泛采用小电流接地系统。针对小波分解存在的小波基函数选取问题以及传统经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）存在模态混叠现象，将完备集合平均经验模态分解与能量函数法结合，对暂态非工频零序电流信号及其能量函数进行分解与计算，并构建故障线路判据。首先利用CEEMD对各分支馈线首端检测到的零序电流进行分解，计算尖峰幅值及其极性；其次，利用能量函数法，求取最高频本征模态函数的能量值；最后利用幅相比较法及能量值大小判断单相接地故障所在线路。仿真结果表明，该方法选线成功率高，定位结果准确，不受故障合闸角、过渡电阻与故障位置的影响。
关键词：CEEMD；能量函数；本征模态函数；分布式电源
中低压配电网单相接地故障发生的概率占总故障的80%以上。谐振接地系统中由于消弧线圈的存在，使利用稳态工频电气量进行故障选线的方法成功率低。小电流接地系统的典型特点为故障稳态信号微弱，不易识别，尤其对于中性点经消弧线圈接地系统（补偿工频电流），信号更为微弱，难以监测到有价值的故障信息来完成故障选线。对于不同的单相接地故障状态，故障信号会产生相应的变化。相关文献提出利用故障发生瞬间的首半波判断故障线路，但若发生在电压过零点，暂态电压信号非常微弱，使得首半波法不易识别故障线路；针对消弧线圈对工频电气量的补偿作用，提出了对中性点电压与各条线路零序电流的乘积求积分的暂态能量法，得到故障线路积分值均小于零、健全线路积分值均大于零的选线判据，但该方法对采样误差有累积效应易出现误判；对配网各条线路的瞬时零序电流电压进行采样，计算得到零序瞬时功率，通过滤波陷波技术检测出n（n=1,2,4,6）倍工频信号，通过比较线路故障前后各频带信号的变化量进行选线，对暂态信息的利用较充分，但需要根据不同线路设定不同阈值，计算量较大且存在一定误差；利用小波包分解技术将故障信号分解并重构到不同频段，计算各子频带能量并求和；对各个频带求和后的能量组成矩阵并利用相关系数法判断故障线路，计算量较大；对不含分布式电源（DG）配电网的单相接地故障进行了分析。现阶段由于DG的引入，改变了传统配电网的潮流流向，有单电源供电系统转化为双电源甚至多电源供电系统，因此必须考虑到DG对配电网单相接地故障电气量产生的影响。本文针对含分布式电源的10kV配电网系统单相接地故障问题，通过各线路馈线终端单元（FTU，Feeder Terminal Unit）提取零序电流电压信号，利用完备集合平均经验模态分解（CEEMD，Complete Ensemble Empirical Mode
10kV配电网单相接地故障定位方法的研究
１４ 第２６卷第１１期 ２０１０年１１月 电力科学与工程 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．２６．Ｎｏ．１１ ＮＯＶ． ２０１０
１０ ｋＶ配电网单相接地故障定位方法的研究
徐汝俊，严凤，裴玉龙
（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３）
摘要：介绍了一种行波定位方法，将行波反射信号进行小波包分解与重构处理，构造特征矩阵，利用大 矩阵来确定故障区段。比较故障线路和正常线路波形，使两波形相减，利用波形差第一个畸变点来确定 故障距离。
关键词：１０ ｋＶ配电网；故障定位；特征波
中图分类号：ＴＭ７２６；ＴＭ９３０．１ 文献标识码：Ａ
０ 引 言
由于１０ ｋＶ配电系统普遍采用中性点非有效
接地方式，线路发生单相接地故障后，故障特征
不明显，而且１０ ｋＶ配电网所处的地理环境复杂，
一般采用单电源辐射性供电，总体长度长，配电 线路分支较多，接地电阻和对地电容大，故障定
位困难。 本文提出一种行波定位方法¨ ，分为判断
故障区段和确定故障距离两个部分。在线路故障
后，向正常线路和故障线路分别发射一个行波信
号，在线路检测点采集反射回来的信号，对故障
线路信号波形进行小波包分解和重构，构造特征 矩阵，利用大矩阵来判断故障区段。然后，通过
比较故障线路和正常线路波形，找到故障点特征 波对应的时刻，利用测距公式来确定故障距离。
通过对１０ ｋＶ配电线路单相接地故障进行仿真分
析，验证了该方法的可行性。
１行波定位方法介绍
线路发生故障后，在线路检测点发射行波信
号，行波信号遇到波阻抗不连续点（线路的节点、 端点和故障点）就会发生反射和折射，利用行波
信号在波阻抗不连续点产生的第一个反射波来进 行故障定位，该波称为特征波。 １．１判断故障区段 为例，带分支的线路ＭＢ上共有３个区段，它们 是主干线上的两个区段ＭＡ，ＡＢ和一个分支构成
的区段ＡＤ。在 点检测反射行波信号时，首先检
煤矿配电网故障定位研究
第１Ｏ期 ２０１３年１０月 山西焦煤科技 Ｓｈａｎｘｉ Ｃｏｋｉｎｇ Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１０ ０ｃｔ．２０１３
・试验研究・
煤矿配电网故障定位研究
王建亮
（山西焦煤西山煤电集团公司，山西 太原０３００５３）
摘 要传统的单端行波测距方法无法有效识别特殊波头，由于受零模波速不稳定的影响，导致
基于模量波速差的行波测距结果误差较大。本文对上述问题提出改进，分析得到随着传输距离的增
加，零模检测波速单调递减，而两模量传输时差则单调递增，故考虑基于ＢＰ神经网络的训练学习对
零模波速进行估算，而后再利用模量波速差进行故障测距，仿真表明，该方法对各种故障情况均适用 且具有较高的精度。
关键词煤矿电网；单相接地；故障测距；相模变换
中图分类号：ＴＤ６１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—０６５２（２０１３）１０—０００４—０５
配电线路是煤矿电网中发生单相接地故障最多 的地方，准确快速地排除故障点使系统快速恢复正常
供电。为此故障测距的研究对提高煤矿电网的稳定
性和安全性具有十分重要的意义。单端故障测距法
较之双端法不需要通信通道和信号同步，从而降低了
成本，提高了可靠性。但现有单端法的测量精度没有
双端法高，因此，精确的单端故障测距是煤矿供配电
安全领域的重要研究方向之一。
无论是单端测距还是双端测距，它们的测量精度
都会受到实际线路长度变化和设定行波波速误差的
影响。文献［１］根据现有的输电线路双端行波故障
测距原理，提出一种与波速无关的双端行波测距方 法，但没有考虑双端同步时误差对测距结果的影响。
文献［２］利用行波极性来分辨故障点和对端母线反
射波，但在母线上有变压器且除故障线路外无其它出
线的情况下，母线反射波极性会发生变化，此时该方
法无法准确识别故障点反射波；文献［３］根据故障行
波电流信号线模分量的模极大值性质，提出一种单端
行波测距方法，但其仅仅针对一条线路进行仿真，没
基于城市配电网故障定位系统的探讨
ＳＹＳ ＳＥＣＵＲＩＴＹ 系统安全
基于城市配电网故障定位系统的探讨
摘要：对故障的及时有效排除是实现电网线路安全稳定运作的一项重要保
障，而对故障类型和地点的及时准确定位又是做好故障排除工作的前提和基础，为 了促进对电网线路故障定位工作的更好开展，本文介绍研究了电网故障定位系统，
旨在能为相关实践工作的开展提供一些借鉴和参考。
关键词：故障；系统；配电网
一、系统构成
系统由数据采集层、智能处理层和结果展示层三
个部分组成。其中，在数据采集层，由探头对各个电网
节点进行数据采集和拓扑分析，掌握各个节点的信息变
化；智能处理层，辅以各种智能设备根据所采集获取的
数据信息对电网节点故障类型和地点进行准确定位；成
果展现层，将故障调查结果以形象的界面形式呈现给系
统用户。
二、系统工作原理
系统工作实施中，通过在线路分支处的分支线上安
装故障探头，以便发生相间短路故障时能迅速检测到短路
故障电流，并通过无线收发系统将相关动作信号传送给无
线收发子站，后者可以分别接收不同故障探头发送的动作
信息，并将相关动作信息以及故障探头地址信息一起发送
至控制中心。无线接收主站针对所接收到的信息进行解调
解码，将所获取的清晰地址信息传送至计算机控制中心，
由后者接收分析这些动作信息并结合地理信息系统软件将
这些故障点在地理背景图上加以清晰标记，打印后以图纸
的形式提供给系统检修人员，以便其迅速及时赶赴故障
发生点并积极采取有针对性的故障排除措施。其中，无线
电接收总站为：ＲＢＳ；配电管理系统：ＤＭＳ；故障探头：
ＦＤ；发射子站：ＳＴ；无线中继站：Ｒ。
三、实施及效果分析
１．实施工作。在系统实施前期，通过调查分析确定
试点的基本线路，再结合现场勘查情况确定各智能分段
的开关、通信设备以及故障指示器的安装位置，并通过
在变电站安装信号源装置来有效配合故障指示器的工
作。对于信号源的安装，尽量选择将其安装在户内高压
10kV配电线路故障定位系统的分析与应用
10kV配电线路故障定位系统的分析与应用
摘要:随着电网安全运行的要求逐渐增高,衡量电网运行的最重要核心指标是供电的可靠性。我国城乡配网大都是采用单辐射树状方式,尤其是郊区架空线路主要以10kV馈电线路为主,由于线路供电半径较长、分支线路多,线路走廊条件差,在恶劣天气时接地和短路故障时有发生,严重影响了电网供电的安全和可靠性。因此,本文主要就10kV配电线路故障定位系统的原理进行了分析,并对线路故障定位实际应用做了阐述。
关键词:10kV配电网 线路故障 定位系统
1 引言
近年来,我国城乡的配电网络主要以lOkV配电网络为主,其他发达地区配电线路采用“手拉手”的供电方式,但目前绝大部分配电网络还是采取单辐射树状方式供电,供电可靠性比较差。由于城乡的配电网络负责供电的区域广、地形复杂、负荷分散,造成10kV线路错综复杂,供电半径过长,线路分支较多,每条馈线上装设负荷开关,将馈线分成不同的供电区段,造成运行方式复杂。由于采用单电源供电,当复杂的配电网络某一处发生故障,将造成变电站馈线保护动作,开关跳闸,中断供电。供电部门在收到线路故障的停电信息之后,需要尽快查找故障地点,消除故障,恢复送电。
目前,查找故障点的方法均采用人工巡视方法,依靠操作人员沿线路巡视查找故障点,当故障发生在庄稼生长期、大风、雷雨、大雪等恶劣的天气或者线路处于林区、山沟、河流等地形复杂地区以及故障发生在夜间的时候,将给巡视人员查找故障造成巨大的困难,往往查找到故障点要花费很长的时间,而故障却很容易处理。这种查找故障的方法不但消耗了大量的人力、物力,更会造成线路停电时间过长,给用户带来一定的损失。为了向用户提供连续可靠的电能,故障点的及时发现和快速消除故障、尽快恢复供电就显得非常重要。
2 配电线路故障定位系统
10kV配电网中性点不接地,属于小电流接地系统。配电网在实际运行过程中,通常会发生接地和相间短路故障,一般接地故障的发生较多,尤其是在雷雨、大风等恶劣自然天气情况下,发生单相接地故障的几率比较频繁。虽然单相接地后,故障相对地电压降低,非故障相电压升高电压依然对称,不影响用户供电,但是,单相接地长时间运行会严重影响变电设备和配电网安全经济运行。因此,发生单相接地后也需要将线路停电,查找故障,特别是在选线的时候,会造成无故障线路的停电,造成供电可靠性的降低。
配电网故障实用方法分析
应用技术 ｌ■ Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ 配电网故障实用方法分析 朱岚 （重庆旅游职业学院４０９０００） ［摘要］电力系统的故障定位在电力抢修过程中扮演着十分重要的因素。本文具体针对一些常见和实用的故障定位方法做了详细的分析，着重分析了算法 的基本原理，对于指导工作起到很大的作用。 ［关键词］配电网故障定位阻抗法 中图分类号：ＴＭ７１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９ｌ４ｘ（２Ｏ１４）ｏ６—０２９０—０１ 在电力系统运行中，输配电线路担负着电能输送分配的重任，很容易发生 故障，而用人工查找故障点又非常困难。故障定位技术可以根据线路故障时的 故障特征迅速准确地进行故障定位，不仅有利于线路及时修复，保证可靠供电， 大大减轻人工巡线的艰辛劳动，而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十 分重要的作用。由于高压输电线路和中低压配电网本身线路网络结构的不同， 所以，适应于各自的故障定位方法也有所区别。本文分别就高压输电线路和中 低压配电网的各种故障定位方法研究现状作出总结概括。 配电网中的故障一般分为两类：瞬时性故障和永久性故障。对于瞬时性 故障，通过变电站出口断路器的一次重合闸可予以消除。对于永久性故障，重合 闸失败，必须进行配电网故障处理，而故障处理的第一步就是故障的定位。 目前，配电网的故障定位方法主要有基于故障投诉电话的配电网故障定 位、基于阻抗法故障定位，以及行波法及Ｓ注入法故障定位等。本文主要通 过对这些故障定位算法的研究，分析目前定位算法中存在的主要问题，并对未 来配电网故障定位技术的研究进行展望。 １基于故障投诉电话的配电网故障定位 基于故障投诉电话进行配电网故障定位的基本原理是根据用户电话号码 或用户代码搜索到与终端配电变压器连接的资料，大致确定故障的位置。 １．１上游追溯法 上游追溯法是故障投诉电话中应用最广泛的基本原理，它依据配电网都为 辐射网的结构特点和网络设备间的拓扑连接关系，接到投诉电话后层层向上追 溯，认为最后的投诉电话所属的区段为故障区段。该方法的主要缺点是对投诉 电话中的不确定性因素无法正确处理。 １．２模糊集理论法 基于模糊集理论的方法【１】，利用了用户电话号码与配变之间的连接关系， 以及配变与开关等设备之间的拓扑关系 接到投诉电话以后，由配变向上游追 溯，找到其上游所有可能开断的设备蜘熔丝、开关等），并将它们组成一个模糊 子集，给这个集合中所有元素 备）赋予一个隶属度，表示其故障的可能性，隶 属度最大的区段被认为是故障区段。模糊理论有利于处理投诉电话中的不确定 信息，但在隶属度函数及模糊算子的选择上还有待研究。 １ ３ ＧＩＳ定位法 将配电网投诉电话看作模式分类问题，并与地理信息系统（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＧＩＳ）结合，神经网络的输人为投诉电话在ＧＩＳＰ￣的坐标位 置，输出为失电设备。该方法不需要知道网络的拓扑连接就可完成，快速有效。 其主要缺点是，由于网络的复杂性导致难以保证训练样本的完整性。目前在我 国城市中，家庭电话拥有率逐步升高。另外，供电局的营业管理系统中保存有 用户的有关信息，如电话号码、用户代码与终端配变连接的资料，可以方便地得 到故障信息。但实际上电话的更改及是否拨打投诉电话都会形成不确定性。所 以该方法虽然简单，但定位结果不精确，目前运用的也较少。该方法一般用于没 有安装ＦＴＵ的非测控区域 ２９０｝科技博览 图１阻抗法基本原理 ２阻抗法 阻抗法基本原理如下（图１）： 在离母线Ｍ处 里的Ｆ点发生接地故障，故障点的接地电阻为 ，在母线 Ｍ处测得的电流和电压之间的关系为： Ｕｒｅ＝Ｚ１ Ｉｍ＋ＲⅡ 两侧故障电流之和： Ｉｆ＝Ｉｍ＋Ｉｎ Ｍ端测量阻抗为： Ｚｃ：Ｕｍ／Ｉｍ＝ＺＩ＋Ｉｆ．Ｒ／Ｉ ＝ｚＩ＋Ｋ‘ 其中基于阻抗法实现的测距方法有代数法和微分方程法。代数法是利用故 障时工频电压电流量，通过分析计算求出故障点的距离，因为在系统运行方式 确定和线路参数已知条件下，定位装置测得的电压电流是故障距离的函数。微 分方程法根据三相输电线路的微分方程，利用线路两端电流电压量进行故障定 位。 阻抗法按算法分可分为利用单端数据和双端数据两类。单端数据的测距算 法是根据单端（本端）测得的电压和电流及必要的系统参数，计算出故障距离。现 有的单端测距算法，主要还存在以下问题：①故障过渡电阻或对端系统阻抗变 化对测距精度的影响；②输电线路及双端系统阻抗的不对称性对测距的影响； ③测距方程的伪根问题。造成测距误差的根本原因是存在故障过渡电阻。要减 小其影响，就要引入对端系统的阻抗，那必然要受到对端系统阻抗变化的影响， 这是单端测距法长期没有解决的难题。 随着电力系统自动化水平的提高和通信技术的发展，相继提出了双端或多 端故障测距方法。双端测距方法不存在原理误差，而且测距在实现时间方面的 要求也比保护宽松得多，因此，采用精确的分布参数模型的两端测距算法不仅 为准确测距奠定了基础，且对高阻类型故障测距也是必需的。但两端测距算法 在数据同步和伪根判别等方面有待进一步改进。采用准确线路模型及不要求数 据同步的两端（或多端）测距算法在原理上具有更大优越性，值得进一步深入研 究。 ３．配电网故障定位技术发展趋向 随着分布式电源的加入［２］，配电网的结构将发生变化，网络拓扑将变得复 杂，那么传统的定位方法有可能不再适用。分布式电源的接人会影响到系统保 护的定值及定位判据［３】，需要建立相应的保护方案及定位策略，国内外已开始 了相关的研究。结合目前配电网故障定位技术各方法的优缺点及对未来配电网 故障定位技术的新要求，针对不同的情形需要应用不同的故障定位技术 例如， 对于没有安装Ｆ１、Ｕ的非测控区域采用故障投诉电话来进行故障定位；当采集到 的ＦＴＵ故障信息准确而且配网较简单时，则可以采用矩阵定位算法；当采集的 ＦＴｕ故障信息易发生畸变时，则应当采用容错性高的基于人工智能的定位算 法． 作者简介 ［１】王海斌，邱家驹．基于模糊集理论的配电网故障定位的研究［Ｊ］．浙江电 力，２００９（４）：５６－５８． 【２】孙瑜．孤岛状态下含分布式电源的配电系统可靠陛分析［Ｊ】．电网技术， ２００８（２３）：９－１２． ［３】张勇．分布式发电对电网继电保护的影响综述［Ｊ】．电力系统及其自动 化学报，２０１０（２）：１３－１６．