【正文】 障點上游各檢測點）計算所得參量；2）第二類檢測點處（即健全線路及故障線路下游各檢測點）計算所得參量；此關(guān)系一般情況下成立。3）進一步比較檢測點1下游相鄰檢測點處值，即矩陣的第1行對應(yīng)值，此例中為[1 ]。求各檢測點處的比值，若（文中?。?，則認為二檢測點相關(guān)，故障點在下游檢測點的下游。4）計算該處參量； （313）5）。在消弧線圈接地系統(tǒng)中發(fā)生強故障時，消弧線圈不影響選線結(jié)果；在不接地系統(tǒng)中發(fā)生任何故障時，因為故障線路零序電流沒有被補償，此方法也適用；但在消弧線圈接地系統(tǒng)中發(fā)生弱故障時，健全線路暫態(tài)電流能量主要集中在工頻范圍，如利用此方法選擇不包括工頻量的第一個容性頻帶內(nèi)零序電流暫態(tài)分量進行判斷，則會由于電流值太小而引起的較大誤差，影響選線結(jié)果，需要采用別的方法進行判斷。由于有功電流只流過第一類檢測點，因此，第一類檢測點處的零序電流有功分量遠大于第二類檢測點處的零序電流有功分量。具有電流頻譜最大值的為故障線路，此例中確定故障點在檢測點1的下游；3） 進一步比較故障線路檢測點1下游相鄰檢測點。在此例中，判斷故障點在檢測點3的下游。在中性點不接地系統(tǒng)中，由于沒有消弧線圈并（串）聯(lián)電阻，此算法不能應(yīng)用。（7確定是否為強故障）。（6）對某一線路，若Kλ（文中取λ=），則認為本線路零序電流主要集中在工頻。其中執(zhí)行仿真計算的ATP 程序，是由EMTP（Electro Magnetic Transients Program）程序衍化而來，后者的元件模型和仿真算法都是國內(nèi)外學(xué)術(shù)界公認為準確有效的。線路被檢測點分為5個區(qū)段。變壓器的額定容量為。其串聯(lián)電阻的阻值按消弧線圈感抗值的10％考慮，即。圖34 10kv輻射型配電網(wǎng)EMTP仿真模型（1）強故障情況（系統(tǒng)中性點運行在經(jīng)消弧線圈接地方式)對于仿真系統(tǒng)發(fā)生區(qū)段5，A相接地故障,故障點距5檢測點（初始角=80176。所以故障點在檢測點1的下游；3）進一步比較檢測點1下游相鄰檢測點處值，即矩陣的第1行對應(yīng)值 [1 0]：；且計算。、過渡電阻Rf=1000Ω）表33區(qū)段定位過程中判斷強弱故障的中間結(jié)果線路L1L6L5有效值i0MK=表33第4行數(shù)據(jù)表明，工頻電流所占比例都大于λ=，因此工頻量電流所占比例較大，發(fā)生的為弱故障，采用有功低頻零序電流幅值比較的方法。故障點有可能在檢測點3下游。、過渡電阻Rf=50Ω）。所以故障點在檢測點1的下游；3）進一步比較檢測點1下游相鄰檢測點處值，即矩陣的第1行對應(yīng)值，此處為[1 0]：；且計算。、過渡電阻Rf=1000Ω）。所以故障點在檢測點1的下游；3）進一步比較檢測點1下游相鄰檢測點處值，即矩陣的第1行對應(yīng)值，此處為[1 0]：；且計算。各次故障都能正確判別區(qū)段，故障區(qū)段與正確區(qū)段特征差別明顯，靈敏度較高；所利用的電流值也較大，減小了測量和計算誤差。這種方法結(jié)合兩種方法的優(yōu)點。這種方法可以很好的融合在配電自動化中，使得饋線自動化可以在發(fā)生單相接地故障時，也可以及時、自動的實施故障隔離和保證非故障區(qū)段的供電，提高供電可靠性。這種方法的關(guān)鍵問題是由于人工的介入，不但使維護人員工作量較大，而且所需定位時間較長, 延誤了故障處理的時間，使供電可靠性得不到保證。本章就如何更好地利用暫態(tài)過程中大量豐富的暫態(tài)分量進行了探討：對配網(wǎng)建立模型，建立時域方程，用最小二乘優(yōu)化的方法對測距結(jié)果進行優(yōu)化從而得到故障點位置的最優(yōu)估計值。而利用故障信號中暫態(tài)分量的方法，更多的偏重于人工智能原理和新數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用，利用的特征是：對于不同的故障點位置，故障暫態(tài)信號中的某些分量呈現(xiàn)一定規(guī)律的變化。在本文第二、三章研究了如何確定故障區(qū)段，本章探討研究如何進一步定出故障點的位置。該綜合區(qū)段定位方法能根據(jù)暫態(tài)零序電流分布特征自動選擇所利用的區(qū)段定位方法。所利用的故障電流值較小，但是各次故障都能正確判定故障區(qū)段，也具有較高靈敏度。 本文在上述仿真系統(tǒng)中，通過改變中性點接地方式和故障條件及其組合條件（故障初相角、過渡電阻Rf、故障區(qū)段、故障點位置）做了大量的仿真。表35 暫態(tài)零序電流方向比較方法計算的結(jié)果區(qū)段1234567參量 1）將各檢測點對應(yīng)值寫入矩陣。綜合分析判別故障區(qū)段為區(qū)段5。表35暫態(tài)零序電流方向比較方法計算的結(jié)果區(qū)段1234567參量（*e3）1）將各檢測點對應(yīng)值寫入矩陣。綜合分析判別故障區(qū)段為區(qū)段3。2）比較各出線端檢測點處值，即所建立矩陣第0行對應(yīng)值 [0 ]，具有電流頻譜最大值的為故障線路，故障點在檢測點1的下游。綜合分析判別故障區(qū)段為區(qū)段5。表32暫態(tài)零序電流方向比較方法計算的結(jié)果區(qū)段1234567參量（*e3），故障區(qū)段判斷過程如下：1）將各檢測點對應(yīng)值寫入矩陣。對圖33所示配電網(wǎng)的5三個區(qū)段分別設(shè)定以下四種故障條件進行仿真實驗，進行了多次實驗。d 消弧線圈參數(shù)在仿真消弧線圈接地系統(tǒng)時，系統(tǒng)設(shè)為過補償，補償度為8％。各線路長度如圖33所示。該系統(tǒng)有三條出線，主變?yōu)榻泳€。（此處考慮故障線路工頻分量被補償，零序電流所占比例減小，即使弱故障也不能讓故障線路零序電流主要集中在工頻，因此采用M21）。（4）設(shè)計合適的低通濾波器，濾取各線路150Hz以內(nèi)電流分量，并求其有效值。這一綜合區(qū)段定位方法的流程如圖32所示，具體步驟為： （1）提取故障后各檢測點（M條出線）一個工頻周波內(nèi)的零序電流i0(k), k=1,2……N, N為一工頻周波采樣點數(shù)，仿真時N＝200；（2）對各檢測點進行下一步判斷：1）對不接地系統(tǒng)，直接采用暫態(tài)零序電流方向比較方法。 算法評價及適用條件在消弧線圈接地系統(tǒng)中發(fā)生弱故障時，此算法可以利用幅值較大的零序基波電流，正確選擇故障區(qū)段，而且有較高的靈敏度，為上一區(qū)段定位方法提供有效的補充。故障點有可能在最大的值對應(yīng)的檢測點下游。 有功分量幅值算法實現(xiàn)首先，對零序電壓及各檢測點處零序電流通過富氏濾波求取150Hz以下，各頻域采樣點（在本文仿真中為0，50，100……Hz）頻率分量；然后在每一檢測點上，把零序電流投影到零序電壓方向（如圖35示，表示U0垂直方向），求零序電流低頻有功分量值。但單一利用這種方法不能完成在各種故障條件下正確選取故障線路的要求，在消弧線圈接地系統(tǒng)中發(fā)生弱故障時，需要采用別的區(qū)段定位算法作為其補充。但是當故障發(fā)生在相電壓過零點附近或過渡電阻很大時，情況有所不同。4）進一步比較檢測點3的下游相鄰檢測點，重復(fù)步驟3。因?qū)τ谟行z測點，如檢測點2，因其后面的區(qū)段長度會比較短，流過的電流較小，有可能導(dǎo)致檢測點2處的的，即出現(xiàn)[1 ]。表明故障點在該檢測點背側(cè)，表明故障點在該檢測點的下游。用來描述檢測點關(guān)聯(lián)關(guān)系，則 （39） 矩陣中是檢測點編號，為檢測點下游某個相鄰檢測點號，母線編號為0，為出線端檢測點號。若定義參量為： （33）則對第一類檢測點有 （34）對第二類檢測點有 （35）則參量幅值與無功電流平方成正比，極性可代表無功電流的流向； 表明無功電流由區(qū)段流向母線，而時表明無功電流由母線流向區(qū)段。對于具有連續(xù)頻譜的暫態(tài)電壓電流信號，此方法不再適用，須尋找其它可以表征電流流向的參量。其方向為從線路流向母線，則故障點在其背側(cè)；判斷方向為母線流向線路，則故障點在其正側(cè)。 基于暫態(tài)零序特征電流分量方向的方法 暫態(tài)零序電流的分布特點, 暫態(tài)零序容性電流從故障虛擬電源輸出，經(jīng)故障區(qū)段分配到各健全區(qū)段。并分析了暫態(tài)方向法的基本原理和計算方法。，在SFB內(nèi)，各檢測點零序電流均為容性，方向一致。圖中節(jié)點為出線斷路器，節(jié)點為線路分段開關(guān)。在工程應(yīng)用中，對于大多數(shù)系統(tǒng)，SFB可大致選為150Hz～2000Hz。因此故障后可先計算暫態(tài)零序電流的主諧振頻率，確定為在該主頻率基礎(chǔ)上增加一預(yù)設(shè)閾值。變化范圍一般為 300Hz~3KHz，而 小于 4 次諧波即小于 200Hz，故 。由于激勵電源除故障時初相角變化外為固定電源，因此，暫態(tài)過程主要取決于整個故障分量網(wǎng)絡(luò)，即零模、1 模和2 模間的阻抗特性。當欠阻尼時故障暫態(tài)過程的主諧振頻率包含在特征頻段內(nèi)[44]，所以為了確定，從而可以先求取主諧振頻率，然后通過兩個頻率之間的關(guān)系間接求取。結(jié)論：在確定首頻帶的上限截止頻率時，并聯(lián)后，與串聯(lián)的情況可以等效為()長度串聯(lián)線，確定上限截止頻率。（2）的確定1）對確定且線路結(jié)構(gòu)相對簡單的系統(tǒng)，可以通過推導(dǎo)得到在該種分析中，需要分析的情況可以歸結(jié)為：幾條線路串聯(lián)，并聯(lián)；幾條線路并聯(lián)后與一段線路串聯(lián)。在SFB內(nèi)，各檢測點零序電流均為容性，方向一致。但各個檢測點測得阻抗的首次諧振均為串聯(lián)諧振；故障點上游各檢測點，離故障點越近的檢測點，其首次諧振頻率越?。辉谧畹皖l段均呈容性；所有頻段上隨頻率增加阻抗交替呈現(xiàn)感性和容性。以第一個交變頻帶為首的奇數(shù)次頻帶都是阻抗角為90176。2）故障線路故障點上游檢測點檢測的零序阻抗為其背側(cè)阻抗，即由檢測點到母線區(qū)段與所有健全線路、消弧線圈（經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)）或者接地電阻（經(jīng)高阻接地系統(tǒng)）并聯(lián)，串聯(lián)的等效阻抗。當時，各健全線路零序電流方向一致（均為容性）。圖25 樹狀配網(wǎng)拓撲圖為分析區(qū)段零序電流，這里首先定義幾個基本概念：1）節(jié)點：斷路器、分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)等開關(guān)設(shè)備以及線路分叉點稱為節(jié)點，如圖25中1~10為節(jié)點編號；2）支路：兩個節(jié)點之間沒有被其他節(jié)點分隔的、連通的供電線路和沿途各種配電設(shè)備的集合稱為支路，如圖中節(jié)點1和2和3等之間的線路為支路；3）區(qū)段：開關(guān)與開關(guān)之間或開關(guān)與主干線分叉點之間的支路集合稱為區(qū)段，如圖中節(jié)點1和4和4和10之間的支路集合為區(qū)段； 4）檢測點：配備有可以采集電壓電流信號的FTU的節(jié)點，即各個開關(guān)設(shè)備處及主干線分支首端。因此經(jīng)消弧線圈補償后系統(tǒng)的第一個容性頻帶實際上是。綜合前面對線路和消弧線圈的分析可知，根據(jù)一個系統(tǒng)的具體參數(shù)可在頻率軸劃分出一系列等長相間的容性和感性頻帶，該系統(tǒng)的暫態(tài)零序電流低次諧波分量由其頻率所處的頻帶性質(zhì)決定其電流是容性還是感性。而對次諧波電流分量，因為相對固定，都有： （219）式中：—— 消弧線圈電流的次諧波分量；—— 系統(tǒng)對地容性電流的次諧波。所以在線路零序電流的低次諧波中，頻率在容性頻帶內(nèi)的諧波都是容性電流，頻率在感性頻帶內(nèi)的諧波都是感性電流。而在梳狀尖峰之間，阻抗值隨頻率的變化較平緩。升到90176。的容性頻帶，以第二個交變頻帶為首的偶數(shù)次頻帶都是阻抗角為90176。按照公式（217），使用三條典型10kV 線路的數(shù)據(jù)（同本文后面驗證部分的仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)），如表21所列，計算出它們的零序阻抗頻率特性曲線如下：表21 三條10kV 線路的參數(shù)長度(km)R0 + j XL0 (Ω/km)BC0 (181。運用公式(212)，可在已知線路末端電壓、電流的條件下，計算線路上任意點的電壓、電流。它們對不同頻率的電壓呈現(xiàn)出不同的阻抗，以下是對線路和消弧線圈的分析：（1） 線路零序阻抗的頻率特性因為零序電流中低次諧波的幅值比高次諧波的幅值大得多，所以可以大致確定要尋找的零序電流線路特征差異是在低次諧波里。如公式（210）所示，零序電壓源的相角始終為不變。所以零序網(wǎng)中的諧波電流主要是11 次等非三倍數(shù)奇次諧波，它們的幅值在時間軸上都是先突變后衰減，而同一時刻各次諧波的幅值則是次數(shù)越高幅值減小。畸變電壓的傅立葉分解結(jié)果是一系列幅值遞減的奇次諧波電壓。因為消弧線圈是按照對工頻容性電流作過補償和避開系統(tǒng)諧振的原則設(shè)定其電感值的，所以零序網(wǎng)突然接入工頻零序電壓源的暫態(tài)過程是一個過阻尼的衰減過程。 零序電流暫態(tài)分量分析通過以上分析穩(wěn)態(tài)情況下各線路電流的特點，在消弧線圈接地系統(tǒng)中，很難利用零序電流來選擇故障線路。（3）在故障線路上:1）若為不接地系統(tǒng)，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之和，數(shù)值一般較大，零序電流相位滯后零序電壓90186。此時，從接地點流回的總電流為 （29）式中：——全系統(tǒng)的對地電容電流；——消弧線圈的電流，設(shè)L表示它的電感，則。因此，故障線路J始端所反應(yīng)的零序電流為 （27）其有效值為 （28）即故障線路零序電流，數(shù)值等于全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和（不包括故障線路本身），電容性無功功率方向為由線路流向母線，方向與非故障線路相反。非故障線路I始端所反應(yīng)的零序電流為 （21）其有效值為 （22）即非故障線路零序電流為其本身的電容電流，電容性無功功率的方向為母線流向線路。這一現(xiàn)象