【正文】 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鍵所在。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]。字跡要工整清潔。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。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。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多次分洽操作，對系統(tǒng)及用戶沖擊大；②當運行方式發(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，當故障不同時，異常電壓的特征變化較大，難以自動恢復供電。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。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，是其推廣應用的關鍵。其故障測距結果具有可以接受的準確性。文獻[3]與文獻[21]思路一致，進一步提出基于故障分量的單端量測距，消除了負荷電流的影響。文獻[28]對上文進行了改進，結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)絡方法。在發(fā)生接地故障后,通過三相電壓互感器的中性點向接地線路注入特定頻率的電流信號,注入信號會沿著故障線路經(jīng)接地點注入大地,用信號尋跡原理即可實現(xiàn)故障選線并可確定故障點。將模擬電路故障診斷理論應用于分布參數(shù)傳輸網(wǎng)故障診斷,提出利用單相接地后的故障電壓和電流的特點進行測距和定位,從端口方程出發(fā),通過施加音頻正弦信號,以比較傳輸網(wǎng)可測端口故障前后測試信號的變化量為根據(jù),實現(xiàn)自動在線定位故障分支。本章的主要工作即尋找故障區(qū)段和非故障區(qū)段暫態(tài)電氣分量的特征差異，及存在特征差異的頻帶。電容性無功功率的實際方向為由線路流向母線；2）若為經(jīng)消弧線圈補償系統(tǒng)，零序電流為全系統(tǒng)所有非 故障元件對地電容電流與消弧線圈電流之和。以上分析的是故障零序電流諧波的幅值情況。S/km)1線路28 + 2線路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左側三個小圖）是在正負90176。（2）消弧線圈對零序諧波電流的影響消弧線圈的電感值，是針對故障穩(wěn)態(tài)下的系統(tǒng)對地容性電流作過補償整定的。所在位置在圖25以符號標示。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)。故障后先計算暫態(tài)零序電流的主諧振頻率，確定為在主諧振頻率基礎上加一預設閾值。 特征頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流的分布特點以兩條出線的小電流接地系統(tǒng)為例，兩出線分為6個區(qū)段，設系統(tǒng)的區(qū)段e發(fā)生單相接地。故障點上游及下游檢測點處暫態(tài)零序電流的極性呈現(xiàn)一定特性: 1）第一類檢測點（即故障線路故障點上游各檢測點）的容性電流從線路流向母線。以圖210配電系統(tǒng)為例： （310）表示沒有下接檢測點。這時，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（此時故障特征很不明顯，可以稱為弱故障）。但是所利用的電流值很小，容易受測量誤差和計算誤差影響。所用變壓器中性點通過接地開關和消弧線圈相連，開關閉合為消弧線圈接地系統(tǒng)，打開為不接地系統(tǒng)。2）比較各出線端檢測點處值，即所建立矩陣第0行對應值 [0 ]：。2）比較各出線端檢測點處值，即所建立矩陣第0行對應值，此處為[0 ]：。 小結暫態(tài)零序電流的容性分量方向一致，而流向故障區(qū)段前后不同檢測點處流向不同，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。在配電網(wǎng)中，故障測距所存在的問題不同于輸電系統(tǒng)，最關鍵的是在單相地故障時難于找到準確的表征故障位置的電氣變量和故障特征。這些數(shù)據(jù)結果表明:1）利用暫態(tài)零序電流方向比較方法，在初相角大，過渡電阻小的時候適用。（3）強故障情況（系統(tǒng)中性點運行在不接地方式）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。本文給出4種典型故障條件下的接地故障實驗。圖32 綜合區(qū)段定位算法的流程框圖 EMTP仿真研究 EMTP仿真模型的建立本文中的仿真工作，全部是用ATP（Alternative Transients Program）仿真計算程序和ATPDraw 圖形化仿真平臺程序完成的。需要進一步的判斷，因第一類檢測點和第二類檢測點的值大小差別很大，所以可以根據(jù)兩類檢測點的量值的相關性進行進一步區(qū)分：求比值，若（文中?。?，則認為二檢測點相關，故障點在下游檢測點的下游。 實現(xiàn)算法對各檢測點（設為檢測點k）的零序電壓、零序電流作如下處理：1）確定特征頻帶范圍，獲得特征電壓和特征電流；2）計算特征電流無功分量；3）計算該處參量； （312）式中：——采樣間隔。為防止健全線路電流微弱受干擾影響發(fā)生誤判，判據(jù)可定為： （36）式中：——整定值。此外，任何單一暫態(tài)零序電流幅值比較的故障選線方法都有其局限性，不能適合所有的故障狀況。而且，因為暫態(tài)信號特征分量內(nèi)包含了暫態(tài)過程的主諧振分量即暫態(tài)信號的主要能量，可以保證保護的可靠性和靈敏性。從以上分析可知，所有檢測點的零序阻抗最終用幾條簡單線等效串聯(lián)來界定其大致范圍，從而進一步確定上限截止頻率。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。 區(qū)段的暫態(tài)零序電流特性分析 配電系統(tǒng)的結構從拓撲結構上，配電網(wǎng)可分為輻射狀網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)，如圖24所示。綜合觀察圖23，可發(fā)現(xiàn)線路參數(shù)和線路長度共同影響著阻抗值的大小，而影響阻抗角的變化周期（即容性頻帶或感性頻帶的長度）卻只有線路長度。如以線路長度l代入x，則可得線路始端的電壓、電流為 （213）本文分析的是線路零序輸入阻抗。因此，零序電壓源發(fā)出的工頻零序電壓，在中性點連接消弧線圈的變壓器里，被畸變?yōu)橐唤M串聯(lián)的零序奇次諧波電壓源，其幅值隨諧波次數(shù)的增加而減小。通過對中性點不接地（或經(jīng)消弧線圈接地）系統(tǒng)零序電流的分析，可知：（1）當中性點不直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，全系統(tǒng)將出現(xiàn)零序電壓。在中性點非直接接地系統(tǒng)單相接地故障時，存在一個明顯的暫態(tài)過程，電氣量中含有大量豐富的高頻分量和直流分量。文獻[40]在利用系統(tǒng)傳遞函數(shù)作為故障分析的基本方法的基礎上,提出了解決多分支配電網(wǎng)接地故障定位的特征向量法。行波法具有不受系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)運行方式變化，線路不對稱及互感器變換誤差等因素的影響,在電子技術日益發(fā)展的今天,利用故障產(chǎn)生的行波信息實現(xiàn)配電網(wǎng)故障測距具有重要研究意義。所用電氣量為暫態(tài)的某些分量。文獻[20]假設Z為純阻性，采用了線路分布參數(shù)模型，精確考慮了分布電容對測距算法的影響。故障測距的算法是基于暫態(tài)電壓（為故障后總電壓和故障前穩(wěn)態(tài)電壓的差值），并結合特殊的濾波技術，準確的從被測故障信號中提取基頻相位。這些文獻展示了國外的一些研究方向和具體應用。 單相接地故障定位的研究現(xiàn)狀分析單相接地故障定位要解決的主要問題包括三部分:（1）當母線上有很多出線時，首先需要進行故障選線。當發(fā)生故障時，電力工作人員可以根據(jù)故障指示器的指示信息和工作經(jīng)驗沿線路查找故障區(qū)段，并利用負荷開關人工隔離故障區(qū)段和供電恢復操作。雖然單相接地不會造成供電中斷，帶單相接地故障長時間運行就易使健康相絕緣薄弱處發(fā)生對地擊穿，造成兩相接地短路故障，弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓，進而損壞設備，破壞系統(tǒng)連續(xù)運行。該方法綜合了兩種具體的區(qū)段定位方法：基于特征頻帶的暫態(tài)零序電流方向比較法和零序電流有功分量幅值比較法，前者提取首容性頻帶內(nèi)暫態(tài)零序電流分量用于電流流向比較，適用于中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的強故障與中性點不接地系統(tǒng)的所有故障；后者通過比較各個檢測點處零序電流有功分量大小選擇故障區(qū)段，適用于中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生弱故障的情況。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確性。所以及時地確定故障點并排除故障便顯得非常重要。這種模式自動化水平也較低，故障處理所需的停電時間比較長，系統(tǒng)的供電可靠性不高，但是對系統(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。（2）選出故障線后，因為一條配電線上可能有很多分支線，需要確定故障點所在的分支或者故障區(qū)段。但是根據(jù)我國配網(wǎng)特點，及投資成本，這些方法在實用上還存在一些問題。文獻[15]提出了一種故障定位裝置的設計與開發(fā)思路，該裝置是用來對輻射狀變電站饋電線和配電線路進行故障測距的。但本文中近似認為線路故障分量電流全部流過過渡電阻。文獻[27]提出了基于故障后暫態(tài)電氣量，利用時間序列小波神經(jīng)網(wǎng)絡原理，來實現(xiàn)直配線單相接地故障測距的方法。但如何解決好實際應用中面臨的關鍵技術問題,比如行波測距模式的確定、行波信號的獲取、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，大量配置的價格問題等,是其獲得成功應用的關鍵。該法優(yōu)點：不受負載參數(shù)變化影響。其中電流量通常較大，尤其是接地電容電流的暫態(tài)分量往往比其穩(wěn)態(tài)值大幾倍到幾十倍，容易測量。（2）在非故障元件上有零序電流，其數(shù)值等于本身對地電容電流，零序電流相位超前零序電壓90186。因而在零序網(wǎng)中產(chǎn)生一系列的零序奇次諧波電流。在零序網(wǎng)中，線路末端負荷的零序阻抗為無窮大，相當于開路，即。線路長度越長，阻抗角的變化周期越短。 a 輻射網(wǎng)圖 b 樹狀網(wǎng)圖 c 環(huán)狀網(wǎng)圖圖24 配電網(wǎng)結構近年來，隨著對供電可靠性要求的提高，很多配電線路采用“手拉手”式的環(huán)網(wǎng)運行方式，即在正常運行狀態(tài)時，聯(lián)絡開關兩側的負荷分別由本側的母線提供，聯(lián)絡開關處于分斷狀態(tài)，而在一側發(fā)生故障時，故障點被隔離后，聯(lián)絡開關閉合，故障點兩側的負荷由兩側的電源分別提供。的感性頻帶。若線路為同一線路參數(shù)，出線數(shù)不多，且變動不是很大，可以事先計算每個檢測點處的最小上限頻率。與各條線路出口檢測阻抗相頻特性相比，雖然不同線路不同檢測點所檢測零序阻抗首次串聯(lián)諧振頻段不再統(tǒng)一，但均大于整個系統(tǒng)的主諧振頻率。為此提出利用零序電流有功分量幅值進行比較的方法作為其有效補充，形成綜合區(qū)段定位方案。為充分利用故障后所有暫態(tài)信息及增加抗干擾能力，可在暫態(tài)過程時間段內(nèi)對參量進行平均得到參量： （37）式中： （38） 故障區(qū)段判別方法（1）搜索下接檢測點為了便于搜索下游相鄰檢測點，本文建立了檢測點關聯(lián)矩陣。4）計算該處參量； （313）5）。在此例中，判斷故障點在檢測點3的下游。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)外學術界公認為準確有效的。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。、過渡電阻Rf=50Ω）。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。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)化的方法對測距結果進行優(yōu)化從而得到故障點位置的最優(yōu)估計值。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。表35暫態(tài)零序電流方向比較方法計算的結果區(qū)段1234567參量（*e3）1）將各檢測點對應值寫入矩陣。表32暫態(tài)零序電流方向比較方法計算的結果區(qū)段1234567參量（*e3），故障區(qū)段判斷過程如下：1）將各檢測點對應值寫入矩陣。該系統(tǒng)有三條出線，主變?yōu)榻泳€。 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。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。用來描述檢測點關聯(lián)關系，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。 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。在工程應用中，對于大多數(shù)系統(tǒng)，SFB可大致選為150Hz～2000Hz。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系間接求取。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