【正文】 實現(xiàn)故障選線并可確定故障點。行波法是利用故障產(chǎn)生的行波來計算故障距離。文獻(xiàn)[28]對上文進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)合模糊控制理論提出適合于電力系統(tǒng)故障暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)信號分析的小波模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。該文的方法本質(zhì)仍屬于阻抗法。文獻(xiàn)[3]與文獻(xiàn)[21]思路一致，進(jìn)一步提出基于故障分量的單端量測距，消除了負(fù)荷電流的影響。另本文應(yīng)用Z變換方法，將方程求解轉(zhuǎn)為時域，利用不同時刻采樣值構(gòu)造方程組，以消除過渡電阻的影響來實現(xiàn)故障測距。其故障測距結(jié)果具有可以接受的準(zhǔn)確性。（1）故障分析法故障分析法中，阻抗法是一種常用的一種方法。但由于5次諧波幅值較小，不易檢測，如何提高檢測裝置的靈敏度和抗干擾能力，是其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。由于零序電流與電網(wǎng)的分布電容大小及接地方式有關(guān),此方法探測精度不高。目前國內(nèi)外對故障定位的研究大多數(shù)集中在第一部分。出線開關(guān)、線路分段開關(guān)具有以高性能單片機為核心、有遠(yuǎn)程通信接口的控制器，該控制器具有相應(yīng)的硬件接口電路將三相電壓、電流信號轉(zhuǎn)換為零序電壓、零序電流信號。但是由于受原理的限制，存在一些不足之處:①故障處理過程需要開關(guān)多次分洽操作，對系統(tǒng)及用戶沖擊大；②當(dāng)運行方式發(fā)生改變時，需要改變重合器的整定參數(shù)；④故障點下游的重合閉鎖要依靠檢測故障時的異常電壓來作為閉鎖條件，當(dāng)故障不同時，異常電壓的特征變化較大，難以自動恢復(fù)供電。配電自動化的一個主要功能和實施目標(biāo)：故障定位、隔離及供電恢復(fù)。隨著配電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大、用戶對供電質(zhì)量要求的不斷提高，人們對配電網(wǎng)自動化水平提出了更高的要求，配電網(wǎng)單相接地故障定位問題更加突出，迫切需要從根本上予以解決。在發(fā)生單相接地 (用表示)時，這種運行方式的接地電流往往比負(fù)荷電流小得多，而且故障點處的電弧通常能夠自行熄滅，因此這樣的系統(tǒng)常稱為小電流接地系統(tǒng)。該方法更充分地利用了單相接地故障時的暫態(tài)故障信息。整篇論文字?jǐn)?shù)層次不少于8000字，按照指導(dǎo)老師的要求進(jìn)行寫作。字跡要工整清潔。3．最后，提出了利用現(xiàn)有的配電自動化系統(tǒng)設(shè)備解決故障定位的實現(xiàn)方案：首先利用綜合區(qū)段定位方法進(jìn)行故障區(qū)段定位，然后在故障區(qū)段內(nèi)應(yīng)用參數(shù)辨識法進(jìn)行故障點定位。在小電流接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，故障點電位為大地的電位，中性點電位升為相電壓，非故障相導(dǎo)線對地電壓升高為原來的倍，三相線電壓仍三相對稱，不影響對用戶的正常供電，而且故障電流又較小，因此單相接地保護(hù)只動作于信號，允許電網(wǎng)繼續(xù)運行1～2h,這在一定程度上保證了供電的連續(xù)性[1]。從配電網(wǎng)自動化的角度說，不僅要求正確地選出故障線路，而且要求能夠自動確定故障線路區(qū)段，并進(jìn)一步確定故障點，盡快消除故障。是故障處理的三個過程，是減小停電范圍、縮短停電時間、提高供電可靠性的關(guān)鍵所在。（3）集中智能模式集中智能模式的主要設(shè)備是有遙控功能的開關(guān)設(shè)備、饋線終端單元(Feeder Terminal Unit，即FTU)、通信信道和主站系統(tǒng)。以上三種方式的故障隔離和恢復(fù)供電都是在發(fā)生相間短路時起作用的，對于單相接地，因單相接地故障電流較小，不需要立即停電，單相接地故障的識別只能依靠變電站中的接地選線裝置實現(xiàn)。故障選線問題經(jīng)過多年的研究已經(jīng)取得了不少的研究成果，而如何確定故障區(qū)段和故障點位置卻缺乏成熟的研究成果。國內(nèi)關(guān)于這方面的文獻(xiàn)不多，國外對此已有研究和應(yīng)用，如挪威分段懸掛在線路和分叉點上的懸掛式接地故障指示器等，其投資較大，不利于大面積推廣。在饋線上安裝具有測量和通信功能的FTU，為新方法的采用提供了可能。阻抗法的故障測距原理是假定線路為均勻線，計算出的故障回路阻抗或電抗與測量點到故障點的距離成正比，根據(jù)故障時刻測量到的電壓，電流量計算出故障回路的阻抗，從而求出故障距離。文獻(xiàn)[14]提出的方法與文獻(xiàn)[16]類同。但采用集中參數(shù)，且無法確定分支。文獻(xiàn)[22]為改進(jìn)故障測距的計算方法，對多端測距算法進(jìn)行了研究?；舅枷胧墙⒕€路發(fā)生接地故障時的數(shù)學(xué)模型，再根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型用計算機仿真，不斷改變故障分支、故障相、故障點位置參數(shù)及接地電阻，進(jìn)行多次組合，尋找出與測到的電壓、電流非常接近的計算值，即可找到對應(yīng)的故障點參數(shù)。所用分量為穩(wěn)態(tài)加暫態(tài)分量。在輸電線路行波測距技術(shù)獲得成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，已經(jīng)有科研人員對配電網(wǎng)絡(luò)的故障行波測距開展研究。不少電力部門要求在系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時選出接地線路后立即停電,在停電狀況下進(jìn)行接地點定位。文獻(xiàn)[38]則給出了依據(jù)傳遞函數(shù)波形的頻率，相位和幅值特征進(jìn)行故障定位的判據(jù)。端口故障診斷法的優(yōu)點是故障診斷測后工作量小,適用于較大網(wǎng)絡(luò)的故障診斷。（5）用EMTP仿真各種故障情況，得到故障仿真數(shù)據(jù)在MATLAB計算程序中檢驗故障定位方法的有效性。 單相接地故障時穩(wěn)態(tài)零序電流分量特征當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時（圖21(a)中A相接地，S打開表示中性點不接地系統(tǒng)），如果忽略負(fù)荷電流和電容電流在線路阻抗上的電壓降，全系統(tǒng)A相對地電壓均為零，A相對地電容電流也為零，同時B相和C相的對地電壓和電容電流也都升高倍。為解決此問題，有些系統(tǒng)的中性點對地之間接入消弧線圈（如圖21示，S閉合表示中性點經(jīng)消弧線圈補償系統(tǒng)），一般采用5%～10%的過補償方式。①當(dāng)采用完全補償方式時，故障線路上電流同非故障線路電流一樣，等于本身對地電容電流，無功功率實際方向為母線流向線路，在這種情況下，利用穩(wěn)態(tài)零序電流的大小和方向都不能判斷故障線路。這樣變化的電流，通過傅立葉變換，可以分解成直流成分和一系列幅值遞減的諧波成分的疊加，而且這些直流和諧波成分也基本上都是按照先突變后衰減的規(guī)律變化。分析一個正弦量，除了分析其頻率和幅值外，還應(yīng)分析其相角的情況。依據(jù)長線－均勻分布參數(shù)模型作如下推導(dǎo)：圖22 長線－均勻分布參數(shù)電路模型式中:、 —— 單位長度線路的阻抗和導(dǎo)納； ——距線路末端x處的電壓、電流；——距線路末端處的電壓電流；為長度微元。上交變的周期方波函數(shù)，隨著頻率升高線路零序阻抗的容性、感性頻帶交替出現(xiàn)，且容性頻帶和感性頻帶長度相同（記做）。降到90176。這一電流的大小是按工頻基波計算的。但是其中的50Hz基波電流，卻被消弧線圈由一個幅值較大的容性電流過補償成一個幅值較小的感性電流，性質(zhì)和幅值大小都發(fā)生了根本的變化。 根據(jù)上面區(qū)段的定義，圖25所示的配電網(wǎng)可以劃分為五個區(qū)段、簡化后如圖26所示。圖27 簡單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖27所示，區(qū)段單相接地，檢測點處的零序阻抗： （220）檢測點a處的零序阻抗： （221）同樣按照公式（217），取,，線路參數(shù)為，計算出它們的零序阻抗相頻特性曲線如圖28：圖28 零序阻抗頻率特性曲線圖28中上下兩圖分別為處零序阻抗相頻特性，相頻特性仍為在正負(fù)90176。所以在線路零序電流的諧波中，各個檢測點處測得零序諧波電流存在一個最低的串聯(lián)諧振頻率，在小于該頻率的頻段內(nèi)，阻抗仍然呈容性。在區(qū)段定位中，如圖27所示，區(qū)段1內(nèi)單相接地，則此時檢測點處的為線路并聯(lián)再與區(qū)段串聯(lián)。當(dāng)故障點過渡電阻較大時，系統(tǒng)將進(jìn)入過阻尼狀態(tài)，因此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對預(yù)設(shè)一限定范圍。由上節(jié)分析知，任一檢測點測得零序阻抗可以等效為幾條簡單線等效串聯(lián)，從而可得其第一次串聯(lián)諧振頻率： （228）式中：、—— 分別為檢測點背側(cè)零序網(wǎng)的零序電感和零序分布電容。圖210 兩出線配網(wǎng)零序網(wǎng)絡(luò)，各檢測點的零序阻抗在特征頻帶內(nèi)呈現(xiàn)容性，各檢測點處零序電流方向一致。2）第二類檢測點（即健全線路及故障線路下游各檢測點）的容性電流均從母線流向線路。2）第二類檢測點（即健全線路及故障線路下游各檢測點）的容性電流從母線流向線路。進(jìn)一步忽略等效電容的依頻變化特性。（2）1）第一類檢測點處（即故障線路故障點上游各檢測點）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。求各檢測點處的比值，若（文中?。?，則認(rèn)為二檢測點相關(guān)，故障點在下游檢測點的下游。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(jìn)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(jìn)行判斷。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(jìn)一步比較故障線路檢測點1下游相鄰檢測點。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。（6）對某一線路，若Kλ（文中取λ=），則認(rèn)為本線路零序電流主要集中在工頻。線路被檢測點分為5個區(qū)段。其串聯(lián)電阻的阻值按消弧線圈感抗值的10％考慮，即。所以故障點在檢測點1的下游；3）進(jìn)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。故障點有可能在檢測點3下游。所以故障點在檢測點1的下游；3）進(jìn)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。所以故障點在檢測點1的下游；3）進(jìn)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。這種方法結(jié)合兩種方法的優(yōu)點。這種方法的關(guān)鍵問題是由于人工的介入，不但使維護(hù)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。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。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。 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。綜合分析判別故障區(qū)段為區(qū)段5。綜合分析判別故障區(qū)段為區(qū)段3。綜合分析判別故障區(qū)段為區(qū)段5。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(jìn)行仿真實驗，進(jìn)行了多次實驗。各線路長度如圖33所示。（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）。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(jìn)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。故障點有可能在最大的值對應(yīng)的檢測點下游。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。4）進(jìn)一步比較檢測點3的下游相鄰檢測點，重復(fù)步驟3。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。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。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)。并分析了暫態(tài)方向法的基本原理和計算方法。圖中節(jié)點為出線斷路器，節(jié)點為線路分段開關(guān)。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。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。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。在SFB內(nèi)，各檢測點零序電流均為容性，方向一致。以第一個交變頻帶為首的奇數(shù)次頻帶都是阻抗角為90176。當(dāng)時，各健全線路零序電流方向一致（均為容性）。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。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。而在梳狀尖峰之間，阻抗值隨頻率的變化較平緩。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。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。如公式（210）所示，零序電壓源的相角始終為不變?；冸妷旱母盗⑷~分解結(jié)果是一系列幅值遞減的奇次諧波電壓。 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。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。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