【正文】 15 + 3線路15 + 圖23 低頻帶（0～10kHz）內(nèi)不同長度、參數(shù)線路的阻抗頻率特性可見線路零序阻抗的相頻特性（見圖23左側(cè)三個(gè)小圖）是在正負(fù)90176。的過零點(diǎn)頻率對(duì)應(yīng)于阻抗值的最低點(diǎn)（此時(shí)線路發(fā)生串聯(lián)諧振），阻抗角由90176。（2）消弧線圈對(duì)零序諧波電流的影響消弧線圈的電感值，是針對(duì)故障穩(wěn)態(tài)下的系統(tǒng)對(duì)地容性電流作過補(bǔ)償整定的。需要注意的是第一個(gè)頻帶，由線路阻抗特性可知這個(gè)頻帶是容性的。所在位置在圖25以符號(hào)標(biāo)示。其入端阻抗及其特性分析的基本思路是：從背側(cè)網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)末梢開始，利用線路串聯(lián)和并聯(lián)阻抗特性分析方法依次遞推每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的阻抗表示形式及特性，直至該檢測(cè)點(diǎn)。零序諧波電流的相角主要取決于諧波電流的通路阻抗，線路阻抗的頻率特性自然也影響到線路電流諧波的性質(zhì)。文獻(xiàn)[44]已對(duì)兩條線路串聯(lián)，兩條線路并聯(lián)的情況進(jìn)行了分析，下面對(duì)串并聯(lián)的復(fù)雜情況進(jìn)行了分析。故障后先計(jì)算暫態(tài)零序電流的主諧振頻率，確定為在主諧振頻率基礎(chǔ)上加一預(yù)設(shè)閾值?？梢员硎緸閇44]： （227）式中：、—— 分別為整個(gè)零序網(wǎng)絡(luò)的線路電感、電阻和分布電容。 特征頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流的分布特點(diǎn)以兩條出線的小電流接地系統(tǒng)為例，兩出線分為6個(gè)區(qū)段，設(shè)系統(tǒng)的區(qū)段e發(fā)生單相接地。 從而各檢測(cè)點(diǎn)處特征頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流有如下特性：1）第一類檢測(cè)點(diǎn)（即故障線路故障點(diǎn)上游各檢測(cè)點(diǎn)）的容性電流均從線路流向母線。故障點(diǎn)上游及下游檢測(cè)點(diǎn)處暫態(tài)零序電流的極性呈現(xiàn)一定特性: 1）第一類檢測(cè)點(diǎn)（即故障線路故障點(diǎn)上游各檢測(cè)點(diǎn)）的容性電流從線路流向母線。在特征頻帶內(nèi)，對(duì)于各檢測(cè)點(diǎn)的零序無功電流，對(duì)應(yīng)的負(fù)荷都可以等效為集中參數(shù)電容。以圖210配電系統(tǒng)為例： （310）表示沒有下接檢測(cè)點(diǎn)。由前面分析知，第一類檢測(cè)點(diǎn)和第二類檢測(cè)點(diǎn)處的值大小差別很大，所以可以根據(jù)兩類檢測(cè)點(diǎn)的量值的相關(guān)性進(jìn)一步區(qū)分。這時(shí)，暫態(tài)電容電流的工頻分量較大，非故障線路暫態(tài)零序電流的能量主要集中在低頻帶：0～50Hz（此時(shí)故障特征很不明顯，可以稱為弱故障）。圖31 求取零序電流有功分量 故障區(qū)段具體判別方法，判斷故障區(qū)段過程（仍以圖210中區(qū)段c內(nèi)故障為例）：1） 建立檢測(cè)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣，并將各檢測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)零序電流低頻有功分量值寫入矩陣； 2） 比較各出線端檢測(cè)點(diǎn)處值，即所建立矩陣第0行對(duì)應(yīng)值，此例中為[0 ]。但是所利用的電流值很小，容易受測(cè)量誤差和計(jì)算誤差影響。（5）求各線路濾波前后電流有效值的比值K=。所用變壓器中性點(diǎn)通過接地開關(guān)和消弧線圈相連，開關(guān)閉合為消弧線圈接地系統(tǒng)，打開為不接地系統(tǒng)。根據(jù)線路參數(shù)及長度可計(jì)算出消弧線圈電感為。2）比較各出線端檢測(cè)點(diǎn)處值，即所建立矩陣第0行對(duì)應(yīng)值 [0 ]：。3）進(jìn)一步比較故障線路檢測(cè)點(diǎn)1下游相鄰檢測(cè)點(diǎn)，即矩陣的第1行對(duì)應(yīng)值 [1 0]。2）比較各出線端檢測(cè)點(diǎn)處值，即所建立矩陣第0行對(duì)應(yīng)值，此處為[0 ]：。2）比較各出線端檢測(cè)點(diǎn)處值，即所建立矩陣第0行對(duì)應(yīng)值，此處為[0 ]：。 小結(jié)暫態(tài)零序電流的容性分量方向一致，而流向故障區(qū)段前后不同檢測(cè)點(diǎn)處流向不同，本章基于此特征提出了基于暫態(tài)零序特征電流方向的綜合區(qū)段定位方法。過去配網(wǎng)中故障點(diǎn)定位的方法為：定出線后，由巡線人員沿線尋找。在時(shí)刻，根據(jù)前一時(shí)刻的估計(jì)參數(shù)計(jì)算出模型在該時(shí)刻的輸出，即過程輸出預(yù)報(bào)值。 最小二乘優(yōu)化算法的基本原理 最小二乘優(yōu)化算法提供一個(gè)估算方法，通過估算能得到一個(gè)在最小方差意義上與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最好擬合的數(shù)學(xué)模型[47]。本文中為了簡化算法，采用集中參數(shù)的模型；辨識(shí)算法選用上面介紹的最小二乘優(yōu)化算法。該誤差函數(shù)可以廣義地理解為模型與實(shí)際過程的“誤差”它可以是輸出誤差，也可以是輸入誤差或廣義誤差。 參數(shù)辨識(shí)的理論基礎(chǔ) 參數(shù)辨識(shí)的基本概念 辨識(shí)的目的就是根據(jù)過程所提供的測(cè)量信息，在某種準(zhǔn)則意義下估計(jì)出模型的未知參數(shù)，其基本原理如圖41所示。4 配電網(wǎng)中故障點(diǎn)定位的參數(shù)辨識(shí)法 引言配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，如何快速、準(zhǔn)確的確定故障區(qū)段和故障點(diǎn)位置對(duì)于提高系統(tǒng)的可靠性，減少停電損失具有重要意義。2）利用零序電流有功分量方法在過渡電阻很大（1000Ω以上）或者小初相角時(shí)適用。為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，所以無須確定工頻分量的含量，直接采用暫態(tài)零序電流方向比較法。為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，所以無須確定工頻分量的含量，直接采用暫態(tài)零序電流方向比較法。表34區(qū)段定位過程中判斷故障區(qū)段的結(jié)果表34 有功低頻零序電流幅值法計(jì)算的結(jié)果區(qū)段1234567參量，故障區(qū)段判斷過程如下：1）將各檢測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)值寫入矩陣。、過渡電阻Rf=50Ω）表31區(qū)段定位過程中判斷強(qiáng)弱故障的中間結(jié)果線路L1L6L5有效值i0MK=表31第4行數(shù)據(jù)表明，工頻電流所占比例都小于λ=，因此工頻量電流所占比例較小，發(fā)生的為強(qiáng)故障，采用暫態(tài)零序電流方向比較法。c 負(fù)荷參數(shù)實(shí)際系統(tǒng)負(fù)荷千差萬別，同一線路各相之間負(fù)荷也不相同，為簡便起見，本文各條線路等效負(fù)荷阻抗統(tǒng)一采用。（1）系統(tǒng)仿真模型本文以圖33所示的10kV輻射型配電網(wǎng)作為仿真研究對(duì)象。（3）求取各出線端零序電流工頻分量所占比例：在各條饋線上（M條），分別求零序電流i0(k)的有效值，并求i0M的平均值。4）進(jìn)一步比較檢測(cè)點(diǎn)3的下游相鄰檢測(cè)點(diǎn)，重復(fù)步驟3。從而可據(jù)此選出故障區(qū)段[46]。 算法評(píng)價(jià)與適用條件根據(jù)文[45]和本文的仿真結(jié)果分析，當(dāng)系統(tǒng)在相電壓峰值附近發(fā)生故障，且過渡電阻不是很大時(shí)，不論故障線路還是非故障線路，其暫態(tài)電流能量主要集中在高頻帶：300～2500Hz（此時(shí)故障特征明顯，可以稱為強(qiáng)故障）。若有[1]，則說明故障點(diǎn)在由這幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（1，2，3）確定的區(qū)段內(nèi)；若有[1 ]，則說明故障點(diǎn)有可能在檢測(cè)點(diǎn)3的下游。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，條出線，一般區(qū)段由2個(gè)或3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)即可確定，可令。 基本原理傳統(tǒng)利用工頻分量的方向檢測(cè)和保護(hù)，主要是根據(jù)電壓電流間的相位差判斷電壓超前或滯后于電流來確定故障電流流向。最后考慮了各種影響因素，采用ATP—EMTP和Matlab軟件，對(duì)配電網(wǎng)單相接地故障進(jìn)行故障仿真研究，驗(yàn)證本章提出的綜合區(qū)段定位方案。對(duì)應(yīng)圖220，暫態(tài)零序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。因此，如果根據(jù)主諧振頻率增加一定閾值的方法確定特征頻段，則所有檢測(cè)點(diǎn)特征頻段是統(tǒng)一的。稱首次串聯(lián)諧振為故障的主諧振，其頻率為主諧振頻率。2）對(duì)經(jīng)常改變線路運(yùn)行結(jié)構(gòu)或線路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，故障線路故障點(diǎn)上游檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)的零序阻抗的推導(dǎo)非常復(fù)雜，且每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)得到的上限頻率為最保守的估計(jì)。（1）的確定選為3 倍的工頻即可有效地消除消弧線圈的影響，也可選為更高頻率如4 倍工頻，可更有效地消除消弧線圈的影響。雖然檢測(cè)點(diǎn)處入端阻抗和簡單均勻線路入端阻抗相比，其相頻特性要復(fù)雜的多，存在更多的串并聯(lián)諧振過程，且諧振頻率間隔不再固定。（2）故障線路上：1）故障點(diǎn)下游檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)的也是其下游線路自身阻抗，相頻特性和暫態(tài)信號(hào)特性等同于健全線路檢測(cè)點(diǎn)。在區(qū)段定位研究中，只需研究配網(wǎng)中的樹狀結(jié)構(gòu)，拓?fù)鋱D可以由圖25表示。隨著諧波次數(shù)的升高，對(duì)于一定頻率以上的零序電流諧波而言，中性點(diǎn)上的消弧線圈基本上相當(dāng)于開路。線路阻抗的頻率特性自然也影響到線路電流諧波的性質(zhì)。即阻抗角由90176。將此邊界條件代入公式(213)，有 （214）則從線路始端看入的線路零序輸入阻抗為 （215）代入單位長度的零序線路參數(shù) （216）便是 （217）式中：、—— 線路單位長度的零序電阻、電感和電容；—— 線路長度。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障的零序網(wǎng)絡(luò)中，零序電流通路上的主要元件為線路的零序?qū)Φ刈杩购拖【€圈的阻抗。其中三次諧波電流因?yàn)橄到y(tǒng)的三相對(duì)稱性，在三相星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)中均無法流通，而僅在三角形閉合回路中流通。對(duì)于圖21(b)所示的零序網(wǎng)，零序電壓源的瞬時(shí)值為： （210）式中：—— 正常狀態(tài)的相電壓幅值；—— 故障時(shí)刻的A相（故障相）電壓相角。電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向線路。此電流要從A相流回去，因此從A相流出的電流為。而消弧線圈對(duì)于暫態(tài)量中的高頻分量相當(dāng)于開路，所以中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的暫態(tài)過程基本是相同的。并用EMTP故障仿真數(shù)據(jù)在MATLAB計(jì)算程序中檢驗(yàn)其定區(qū)段效果。缺點(diǎn)：理論上可行，在實(shí)用化方面存在很多困難和限制，未得到推廣應(yīng)用。（2）加信傳遞函數(shù)法文獻(xiàn)[36]提出在故障出線處加方波診斷信號(hào)根據(jù)故障后電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化,用頻域分析進(jìn)行定位的單端測(cè)距算法。 信號(hào)注入法（1）S注入法該法是利用故障時(shí)暫時(shí)閑置的電壓互感器注入交流信號(hào)電流,通過檢測(cè)故障線路中注入信號(hào)的路徑和特征來實(shí)現(xiàn)故障測(cè)距和定位。以上所述方法的共同缺點(diǎn)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法需要大量的樣本進(jìn)行訓(xùn)練，而這在實(shí)際中不可能得到。本文指出只有某些特定頻段的分量對(duì)故障點(diǎn)位置的變化較為敏感，而對(duì)于故障點(diǎn)定位，哪個(gè)頻段分量最能反映故障點(diǎn)位置是不知的。（2）利用暫態(tài)量的方法基于故障暫態(tài)電流中含有大量的高頻和直流分量，以下文獻(xiàn)探討了配電網(wǎng)中，從發(fā)生接地故障的電流、電壓及相關(guān)電氣量找到富含故障信息與故障距離關(guān)系的特征。 文獻(xiàn)[21]基于對(duì)稱分量分解的原理，建立了線路分布參數(shù)模型；從單相接地的特點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)正、負(fù)、零序電流分量的模值、相角均相等的邊界條件構(gòu)造測(cè)距函數(shù)計(jì)算故障距離，搜索測(cè)距函數(shù)的最小值以確定故障點(diǎn)位置。文獻(xiàn)[19]的測(cè)距思路與文獻(xiàn)[17]一致，但針對(duì)的中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)。該方法主要是使用在線路終端測(cè)量得到的故障前電壓電流值，和故障后電壓電流值作為研究對(duì)象。上述無論基于故障指示器，還是基于FTU的方法所用均為工頻信息，但在配電網(wǎng)中工頻電流很小，且很難精確提取工頻，在實(shí)際中難以準(zhǔn)確定位。國內(nèi)的單相接地故障指示器主要是基于五次諧波電流法[9]。單相接地故障指示器是安裝在配電架空線路、開關(guān)柜出線上用于指示故障電流流通的裝置。（3）在故障分支或者故障區(qū)段中確定故障點(diǎn)位置。集中智能模式能夠憑借智能算法和軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)分析和判斷，得到可行的、優(yōu)選的故障處理方案。（2）分布智能模式分布智能模式的主要設(shè)備是斷路器、重合器和分段器。廣義上，配網(wǎng)自動(dòng)化DSA(Distribution System Automation)指利用現(xiàn)代先進(jìn)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的控制、檢測(cè)和故障時(shí)的快速處理(故障檢測(cè)，故障定位、隔離及供電恢復(fù)，以及配電的生產(chǎn)管理、設(shè)備管理的自動(dòng)化，即SCADA/DMS系統(tǒng)。傳統(tǒng)的做法是由運(yùn)行人員采取順序拉閘的方式尋找故障線路，轉(zhuǎn)移負(fù)荷后將故障線路切除。所以實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的一個(gè)重要的研究課題，便是如何準(zhǔn)確地檢測(cè)并盡快消除單相接地故障。2．針對(duì)故障點(diǎn)定位問題，提出一種參數(shù)辨識(shí)法。綜合區(qū)段定位方法適合于各種故障類型，具有很高的靈敏度和準(zhǔn)確性。配電系統(tǒng)中發(fā)生機(jī)率最大的故障是單相接地故障。所以及時(shí)地確定故障點(diǎn)并排除故障便顯得非常重要。隨著現(xiàn)在工農(nóng)業(yè)的高度電氣化、高度自動(dòng)化以及信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，人們對(duì)電力供應(yīng)的安全可靠性提出了越來越高的要求，減小停電范圍、縮短停電時(shí)間、全面建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)成了配電網(wǎng)改造和建設(shè)的重要任務(wù)。這種模式自動(dòng)化水平也較低，故障處理所需的停電時(shí)間比較長，系統(tǒng)的供電可靠性不高，但是對(duì)系統(tǒng)及用戶的沖擊小，因此這種處理模式仍普遍存在于我國配電網(wǎng)中。隨著國家投資力度的加大，我國配電網(wǎng)得到了大力的改造，配電自動(dòng)化系統(tǒng)在全國范圍逐漸推廣，得到了廣泛的應(yīng)用，很多地方的自動(dòng)化系統(tǒng)的通信條件得到了極大的改善，通信可靠性基本得到了保障，為集中智能模式的實(shí)施創(chuàng)造了條件。（2）選出故障線后，因?yàn)橐粭l配電線上可能有很多分支線，需要確定故障點(diǎn)所在的分支或者故障區(qū)段。目前常用的戶外故障探測(cè)器有線路故障指示器和線路FTU兩種，都是根據(jù)故障點(diǎn)前后故障信息的不同確定故障所在區(qū)段。但是根據(jù)我國配網(wǎng)特點(diǎn)，及投資成本，這些方法在實(shí)用上還存在一些問題。文獻(xiàn)[13]將有功分量方向保護(hù)法和法兩種方法融合、改進(jìn)，提出了一種配合FTU工作的小電流系統(tǒng)單相接地故障定位方法—零序電流增量法。文獻(xiàn)[15]提出了一種故障定位裝置的設(shè)計(jì)與開發(fā)思路，該裝置是用來對(duì)輻射狀變電站饋電線和配電線路進(jìn)行故障測(cè)距的。利用的電氣量為基頻電氣量。但本文中近似認(rèn)為線路故障分量電流全部流過過渡電阻。而因小電流接地系統(tǒng)自身特點(diǎn)不同于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，故障前后基頻分量變化很小，且絕大多數(shù)為間歇性瞬時(shí)故障，暫態(tài)波形畸變嚴(yán)重，不可能精確提取基頻分量，故基于基頻分量的測(cè)距方法誤差必然較大[23][24]。文獻(xiàn)[27]提出了基于故障后暫態(tài)電氣量，利用時(shí)間序列小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，來實(shí)現(xiàn)直配線單相接地故障測(cè)距的方法。所用分量為特征頻帶（0~125hz）內(nèi)的暫態(tài)量。但如何解決好實(shí)際應(yīng)用中面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題,比如行波測(cè)距模式的確定、行波信號(hào)的獲取、架空電纜混合線路的影響，短線路、多分支線路的影響以及高阻接地故障的影響，大量配置的價(jià)格問題等,是其獲得成功應(yīng)用的關(guān)鍵。缺點(diǎn)：注入信號(hào)的強(qiáng)度受PT容量限制；接地電阻較大時(shí)線路上分布電容會(huì)對(duì)注入的信號(hào)分流，給選線和定點(diǎn)帶來干擾；如果接