（广东电网有限责任公司江门台山供电局）
摘要: 以往的配电线路管理没有建立起线路实时负荷情况的在线实时监测体系，无法完全掌控10KV 线路的运行工况。当发生线路短路故障和接地故障时，仅能依靠人工巡视，众多分支线路、架空与入地线路混合运行等现状，很难在短时间发现定位故障区段及查明故障原因，从而延误了故障处理时间。在发生配网故障时，由于目前的配网管理系统只能够看到一次变电站10kv 出线或开闭所的简单信息，而对于具体的故障类型( 特别是瞬时性故障) 、故障具体位置、故障相等信息无法判断，因此需要对配网具体故障进行深入分析和及时处理，以提高配电网运行的安全性与可靠性。
关键词: 配电网；配网故障；故障测距；故障定位；
一、配电网的故障定位
一般把电力系统中二次降压变电所低压侧直接向用户供电的网络称之为配电网，我国主要以10—35KV中压配电网作为电网基础，在中压配电网所有故障中发生率最高的是单相接地故障，当发生配网故障时，其电网相电压降为零，但电网线电压仍然对称，加之故障电流幅值较小，故仍能支撑电网继续运行1到2小时，因此如何迅速、准确地判断故障定位一直是配电网运行中的重要技术难题。
1.1单相接地故障选线
小电流接地系统的故障线路判断方法，根据不同的判断征兆量可分为稳态分量法、暂态分量法和注入信号法等。
1.1.1稳态分量法
( 1) 基于零序电流相位比较法——根据故障与正常线路的故障零序电流相位相异的特点来判断出故障线路。但该方法因受电流互感器不平衡电流影响、过渡电阻影响、系统运行方式等影响，易出现误判。
( 2) 基于零序电流幅值比较法——根据故障与正常线路的故障零序电流的幅值相异较大的特点来判断出故障线路。但该方法易受到因接地点的过渡电阻较大或某条线路过长的影响，而出现误判。
( 3) 基于零序功率的方向比较法——故障线路的零序电流比零序电压的相位落后90°，非故障线路的零序电流比零序电压的相位超前90°，即对于零序电流而言，故障线路与正常线路之间相位相差了180°，从而可判断出故障线路。目前电网的实际应用中，很多装置是基于该原理实现，但对于中性点经消弧线圈接地的系统，故障线路的零序电流的幅值由于消弧线圈的补偿作用变小会使得选线难度增大。
( 4) 基于零序电流的有功分量比较法——线路和消弧线圈对地都存在电导，因此故障电流中包含着有功分量。由于故障线路的有功分量相对非故障线路的有功分量大，且方向相反，依此可判断出故障线路。该方法的不足之处在于故障电流中的有功分量很小，功率测量较困难。
1.1.2 暂态分量法
( 1) 首半波法: 当接地故障发生在相电压接近于最大值的瞬间，此时故障相的电容电荷经过故障线路对故障点放电，故障线路分布电容、电感具有衰减特性，该电流不经过消弧线圈，故接近其峰值的暂态电容电流与接近于零的暂态电感电流相差较多，可根据故障线路零序电流、电压首半波的方向和幅值与正常情况下均不相同的特点来判断出故障选线。但，当故障时刻正好位于相电压过零值的附近时，首半波暂态电流分量很小，不易准确判断。
( 2) 基于小波分析的选线算法: 单相接地故障时，稳态数值较小，而暂态过程的持续时间虽短但却含有大量故障信息，因此可截取暂态分量局部化小波分析方法，利用适当的小波变换，把一个信号分解成不同尺度和不同位置的小波之和，可以看出故障线路上暂态零序电流特征分量的幅值大于非故障线路，且其特征分量的相位也与非故障线路的相反，依此可判断出故障线路。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.1.3 注入信号法
随着配电网自动化和通信技术的迅速发展，自20世纪90年代初提出的可通过电压互感器的二次侧注入特殊信号进行小电流接地故障选线已在城市电网中得到广泛应用，而在农村中因受配网通信网络的制约并未得以推广，配网自动化系统尚待完善。但该方法的瓶颈问题在于所注入的信号大小要受到电压互感器容量的限制，如出现间息性的电弧放电现象，则注入的信号将出现不连续且破坏信号的特征，给信号的检测带来困难。
1.2单相接地故障测距
发生配网故障后，电力运维部门除了准确、迅速定位出故障线路外，还需迅速定位出故障点，这样才能大大缩短故障恢复时间，提高供电可靠性。现有的故障测距设备大多采用阻抗法，它的原理是根据线路长度正比于阻抗的关系，求出保护装置安装处与故障点的距离，但其受过渡电阻、线路参数的影响，很难保证有较高的测距精度。行波测距算法是一种基于行波传导理论，假定行波的波速在线路上的传播过程是不变的，则对暂态行波波头到达检测母线的时刻进行记录，就能完成相对高精度的测量，行波测距具有测距精度高和适用范围广等优点，但不够经济。故障分析法是当发生故障时，根据线路一端或两端所检测到的电压、电流所满足的线路方程式构成测距算法，最后求出故障点位置，但会受到系统运行方式、线路结构等因素影响。
二、小波变换理论在电力系统中的应用
配网单相接地故障时，由于稳态数值较小，可截取暂态分量局部化小波分析方法，利用适当的小波变换及小波分析在时域和频域中良好的局部化特性，对不同频率下的信号进行分析，尤其能够扫描到信号的任意细节，是对电力系统暂态信息很好的处理手段。小波分析在电力系统的继电保护、谐波治理分析、设备故障诊断和状态监测、输电线路故障定位及负荷预测等领域都具有良好的应用前景。
2.1 在电力系统继电保护中的运用
传统继电保护的工作原理先对稳态分量和工频信号的计算、分析，再将故障中产生的高频分量视为干扰分量滤掉。采用小波分析则可识别和提取电力系统中非平稳暂态信号，对信号突变性检测的能力可以大大提高当系统发生微度故障时保护的起动灵敏性。
2.2 在谐波治理中的运用
在电力系统运行中不可避免存有谐波，如在超高压的变电系统中，换流站的换相过程都将出现许多谐波污染，因此需要对谐波进行分析和抑制。利用小波变换能够增加对电网谐波检测的准确度，对于跟踪谐波的来源、治理谐波提供可靠的科学理论依据。
2.3 在电力设施的故障判别与状态检测中的运用
在电力系统中，各种因素引起的绝缘劣化、绝缘损坏最终将使得电气设施发生故障，因此检测出绝缘的老化程度及其损坏程度相当必要。利用小波分析，可检测出因绝缘材料老化或损坏在其内部或其表面的局部放电现象，对电力设施所产生的各种电磁信号、机械信号等进行分析和处理，有效实时判别并给以警告提示。
2.4 在输电线路故障定位中的运用
小波变换越用越多地取代传统的故障测距方法，被认为是对傅立叶变换的超级飞跃，通常线路故障点信号的突变点是相对应的，需提取定位信号中突变点位置并判断其奇异性，而小波变换对于不同的频率分量具有不同的时间分辨的局部化特性，具有很强的检测信号奇异点的能力，因此为判断故障发生时刻、定位故障点的位置提供了良好的工具。
2.5 在电力系统负荷预测中的运用
电力系统中电网的规划要以负荷预测为依据，做好电力系统的负荷预测是电网规划具备高度的前瞻性、科学性和灵活性的基础。利用小波变换，可把短期负荷时间序列中的任何细节信号分离出来，分解为相应的子序列，在时域和频域中对该子序列进行处理，就可达到负荷预测高精度的效果。
三、结语
总之中压配电网运行中实际发生单相接地故障时，提出一种小电流接地系统的故障诊断研究方法，利用小波变换在时域和频域中良好的局部化特性，可以在短时间发现并定位故障点及查明故障原因，在电力系统各领域中有着良好的应用前景，对提高配网供电可靠性和安全运行水平具有重要意义。
参考文献:
[1]刘亚东,盛戈皞.基于故障电流信息综合分析的分布式单相接地故障测距方法[J].电网技术 2013.
[2]崔韬,梅柏杉.输电线路接地故障选相判据改进[J].电气自动化,2013.
[3]李盼盼.信号注入法小电流接地故障保护中注入信号检测技术研究[D].济南 山东大学 2014 .
[4]胡婷,游大海.输电线路故障测距研究现状及其发展[J].电网技术2014.
[5]吴晓清,杨洪耕.考虑电压暂降非线性分布的配网故障区段定位[J].华东电力 2015.
论文作者:胡锡培
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/11/29
标签：故障论文; 线路论文; 电流论文; 分量论文; 信号论文; 小波论文; 电网论文; 《电力设备》2016年第18期论文;