配电网故障定位方法及其发展趋势
张俊岭1，尹东升2，徐旺杰3
【摘 要】摘要：在现有故障定位研究的基础上，从各种故障定位方法的区别出发，较为全面地分析了各种故障定位方法，指出了各种故障定位方法的优、缺点。分析了国内故障定位研究的发展状况和研究程度。然后在传统信号注入的基础上提出了新的故障定位方法，并用Matlab进行了仿真验证，提出了未来配电网故障定位研究的总体发展趋势。 【期刊名称】山西电力 【年(卷),期】2014(000)001 【总页数】5
【关键词】配电线路；单相接地故障；定位方法；M atlab仿真
0 引言
我国配电网中，66 kV及以下大都属于小电流接地系统。电力运行部门的故障统计数据显示这种运行系统中故障总数的70%～80%为单相接地故障[1]。这种系统在发生单相接地故障时，接地电流很小，不影响线电压的对称性。规程规定单相接地故障时系统可以继续运行1～2 h，这样就提高了小电流系统供电的可靠性，特别是当发生瞬时故障时短路点可以自行灭弧并自行恢复绝缘。在非瞬时故障时，检修人员务必在短时间内查出故障分支，确定故障点，因为当系统带故障运行超过2 h，极有可能会引发更为严重的相间故障。由人工沿线寻找故障点的方法沿用至今[2]。在配电线路短、结构不复杂的情况下，人工巡线是可以接受的，但是随着配电网结构的日益复杂，分支线路越来越多，再采用传统的故障定位方法查找故障点将会非常困难，不但效率低下，而且降低了
供电的可靠性，特别是环境气候条件恶劣的时候，当前故障检测方法面临巨大挑战。
1 国内外研究现状
从国内外故障定位的研究现状看，110 kV及以上的高压输电线路的研究比较成熟，而针对66 kV及以下配电网的故障研究还处于起步阶段，很不成熟。故障定位方法归纳起来有主动式和被动式两种[3]。主动式分为故障诊断、信号注入、中电阻、传递函数法等；被动式有区段查找法和阻抗法以及行波法等。在配电自动化程度高的系统中，可以利用线路馈线终端装置FTU（Feeder Terminal Unit）实现故障分段定位。国外自动化程度比较高，所以普遍使用故障指示器定位故障区段，在有故障的分支上，故障指示器会鸣叫并给出显示。近年来，随着科学技术的发展和对故障测距的深入研究，越来越多的综合测距方法涌现出来，如行波和交流综合定位法、交直流综合定位法。扬长避短，充分利用每种方法的优点可以实现精确迅速的故障定位。
2 故障定位方法分述
2.1 中电阻法
由理论可知故障电流仅仅在故障线路故障相和系统母线之间流通。因此可以在故障系统中性点加入一定值的电阻。首先检测流过该电阻的故障电流，通过计算便可以实现故障点的定位。该方法的缺点是要专门设计中性点电阻，其设计比较麻烦，增加故障定位成本。由于配电网的电压比较高，人为增加的电阻增大了系统的故障电流，增大了解决系统绝缘问题的难题，并且故障电流大了之后也会对通讯系统造成干扰。 2.2 端口故障诊断法
该方法适合用于较大配电网系统故障的定位，缺点是定位不精确，当故障点在分支线路上时该定位方法失效，而且需要测量线路两侧同一时刻电压电流值，给故障定位带来困难，因此没有多大的实用性。 2.3 信号注入法
由于故障电流仅在故障线路故障相中流通，因此可以在故障线路首端注入特定频率、特定大小的电流信号，通过检测该注入信号的流通情况就可以判断出故障点。信号注入就是在此理论指导下提出的。其优点是受消弧线圈以及负载的影响很小，可以忽略不计。该方法不要求装设电流互感器CT（CurrentTransformer），非常适用于线路上只安装了两相CT的系统。其缺点是电压互感器的容量以及接地电阻的大小会对注入信号强度产生影响，甚至会削弱注入信号使其检测不出来，从而使定位方法失效。信号注入法主要有交流信号注入、S信号注入、直流信号注入、脉冲信号注入4种。S信号注入是由山东大学电力工程学院桑在中教授在1993提出的。在此理论指导下研制出TY型接地选线和定位装置在国内的电力系统中得到一些试用[4]。有学者在此基础上，又提出了“直流开路，交流寻踪”的离线故障定位新方法[5]。 2.3.1 交流定位方法
在线路首端A注入100mA、60 Hz的交流信号。其定位原理如图1所示，首先确定故障分支，在分支点B处检测BE、BD分支，在BE处检测不到信号或者信号很小，说明这条支路没有注入信号通过，为非故障分支；而BD支路有信号，则可确定故障分支为BD支路；接着在分支点C处检测CD分支，发现CD中也没有电流，而且C点电流非常小，至此可以确定BC支路为故障支路。最后确定故障点，用交流信号探测器沿BC支路寻找故障点，故障点前的电流
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