浅谈配电网故障定位方法研究现状

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

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

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.