摘要：在电网的发展过程中，配电网单相接地故障选线及定位是非常重要的一部分，对配电网安全运行具有重要意义。基于此，本文对配电网单相接地故障选线及定位方法进行了研究。
关键词：配电网；单相接地故障；选线；定位方法
引言
近几年来，城市的电网改造以及城市规划的需要，使得电缆使用的数量及长度大量增加，进而增加配电网的分布电容，使得接地容性电流大大超过运行规程规定值，需要采用相关的接地运行方式来提高系统供电的可靠性。
1故障选线和定位方法研究综述
对于故障选线问题，最古老的配电线路故障检测手段为现场工人依次拉开每条馈线，直至故障消失。然而，该方法会使大量健全线路退出运行，效率低下。因此，我国有关学者提出了“故障选线”的理论，通过分析路线之间故障的差异，从母线所接的多条馈线中，选出有故障的线路，提高了故障检修的效率。目前，选线技术广泛的应用于中性点非有效接地系统单相接地故障检测。
随着小电流接地系统线路的不断增多，并且规模在不断的扩大，单项接地单相接地故障的快速准确定位越来越受到重视。配电网与输电网相比，其分支较多，覆盖的区域较广泛，受环境的影响较大，发生故障后很难进行定位。因此，如果有一个准确可靠的故障定位方法，就能实现快速排除故障、恢复供电，减少停电带来的损失。配电网单相接地故障定位问题的研究是从技术上保证电网安全、稳定和经济运行的重要工作之一，具有巨大的社会和经济效益。
2选线的方式
配电网单相接地故障选线方式主要分为暂态选线法、稳态选线法和行波选线法。暂态选线法利用故障发生后产生的大于稳态信号的暂态信号的幅值进行故障选线，其主要包括暂态能量法、无功功率法、首半波法等。暂态选线法很早就提出了，但是由于其没有明确的数学表达方式和物理意义，限制了暂态选线法的发展；稳态选线法主要是以周期稳态的工频或谐波信号作为选线的依据，稳态信息是一个成熟的幅值相位计算方法，符合人们的故障计算和保护思路。该类方法包括群体比幅比相法、功率方向法、五次谐波法等方法。然而，基于稳态信息的选线方法受到稳态信号幅值和消弧线圈补偿等因素的制约，且不适用于间歇性弧光接地故障中，只能够作为选线补充判据加以合理利用；行波选线法在行波理论的基础上发展而来，利用故障行波在母线处的折反射原理，通过模量行波的幅值极性关系来实现故障选线。它以可分析、可度量、物理意义明确的行波作为选线指标，故障行波在任意线路结构、中性点接地方式，以及除故障初相角为零的任意故障条件下存在。此外，故障行波具有清晰明确的母线折反射规律，将这一规律作为行波选线的判断依据，可适用于大多数故障，且现场应用的效果良好，为解决中性点非有效接地配电网单相接地故障的难题提供了基础。
3单相接地故障仿真分析
3.1电缆线路的特性分析
图1各线路零序电流波形图
配电网线路是由电缆和架空线二者共同构成的，二者的制作工艺不同，进而影响其运行的特性。电缆的间距小于架空线的间距，因此，架空线单位长度的电感大于电缆单位长度的电感，进而影响线路的阻抗角，进而影响电阻对于电缆线路故障选线与定位。电缆芯线之间、电缆芯线与护套之间的间距缩小，再加上绝缘材料的高介电常数，造成电缆单位长度的电容要远大于架空线单位长度的电容。从一些已知数据计算比较，可以看出电缆单位长度电容较同电压等级架空线单位长度电容基本上高一个数量级，较大数量级的分布电容必将在线路中产生较大的容性电流，这一特性由图1可以看出。
3.2线路的电磁藕合特性分析
故障线路会出现一定的故障行波分量，非故障的线路相当于相间的电磁，在相交过程中，波会沿一根导线传播，同时空间的电磁场将作用到其他平行导线，使其他导线出现相应的藕合波。由于仿真模型中线路对称，在任何一相出现故障行波分量后，其它两相与该相之间的相互影响都是相同的。
4多分支辐射网故障定位方法研究
4.1人工神经网络
人工神经网络上是模拟人的神经网络，以人的大脑或自然神经网络机构为基础，以网络连接模拟大脑的电波，以网络的节点模拟大脑的神经元细胞，通过简单的数学方法来完成智能化的分析。人工神经网络具有大规模的并行处理和分布式的信息存储能力，极强的自学、联想和自组织性多输入、多输出的非线性处理能力等，现在已广泛应用于模式识别、故障检测、智能机器人、非线性系统辨识和控制、市场分析、决策优化、物资调用、智能接口、知识处理和认知科学等。利用人工神经网络进行故障定位，首先，要构造合适的单元神经元模型；其次，选取合适的神经元连接方式；最后，找出调整神经网络结构的权值计算法，具体的流程图如图2所示。
图2神经网络构造的流程图
4.2利用变换频谱特性的智能测距
在多分支辐射网中，故障行波的频谱受到故障分支、线路终端的系统条件以及故障距离的影响。当线路两端为完全反射时，在频域上表现为某一特定频率的无穷多谐波之和，称为行波的自然频率，该频率由线路总长度和行波传播的速度决定。自然频率在有损传输线条件下和传输线两端为不完全反射。其本质是行波在线路两端多次反射和有限长度线路延时线路共同作用的结果。由于配电线路分支较多，长度较短，因此，很难进行行波自然频率的大小来确定故障的距离。
结束语
配电网是电力系统的重要组成部分，单相接地故障是配电网中的主要故障，成为相关研究人员关注的重点。本文主要分析了配电网的单相故障选线与多分支辐射网的故障定位问题，希望能够提高故障选线及定位的工作效率。
参考文献：
[1]吴乐鹏.配电网单相接地故障选线与定位方法的研究[D].湖南大学，2012.
[2]王旭.配电网单相接地故障选线及定位方法研究[D].昆明理工大学，2011.
[3]图尔荪•依明，吴俊勇，陈占锋，王晨，郝亮亮，吴之林，何立汉.配电网单相接地故障的负序电流纵联差动选线方法[J].电工电能新技术，2015，34（06）：38-44.
论文作者:李振华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/4
标签：故障论文; 单相论文; 线路论文; 配电网论文; 神经网络论文; 方法论文; 稳态论文; 《电力设备》2017年第23期论文;