基于行波法的交直流配电线路故障定位方法综述孙永健
发表时间：2018-06-19T10:20:40.563Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：孙永健陈羽韩玘桓
[导读] 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。
(山东理工大学电气工程学院山东省淄博市 255049)
摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。交直流配电网发生线路故障时，可靠、精确的故障测距方法对于保障配电系统的稳定运行具有重要意义。
关键词：直流配电网直流线路故障定位故障初始行波
0 引言
随着科学技术的不断进步，电力电子技术的不断发展，以太阳能、风能为主的新能源的普及利用，直流负荷的涌现，直流配电线路给直流负荷供电时比交流配电线路效率高，直流配电网已成为国内外研究发展的热点课题。直流配电网较交流配电网相比有以下优点：（1）供电容量大、线路损耗小；（2）供电效率高、供电稳定性好、电能质量好；（3）便于直流电源及直流负载的接入。环状直流配电网供电可靠性更高，发展前景广阔[1]。
行波法故障定位受故障距离、过渡电阻及系统运行方式小，测距精确，是输电系统最主要的故障测距方法。
1 交流配电线路定位方法
行波测距是通过测量线路发生故障时的特征电气量来实现的。对暂态电气量进行分析时，考虑到基波电压和电流波长的大小，网络大小不可做理想化处理，因此，需要对线路进行分部参数处理并在实际计算中考虑电磁波在传播过程中的速度和时间，此种在分布参数系统中的具有固定传播速度的电磁波被称为行波。行波测距法起源与19世纪60年代，如今也是非常实用的测距方法，主要利用线路故障时产生的暂态电气量—行波进行测距，一直以来，许多的研究着利用电压或电流行波的传播特点，提出了许多具有实际应用价值的观点。
行波测距法主要分为两种：一种是在故障点处产生的行波经线路传播到线路母线的时间与故障点处产生的行波经对侧母线反射到本侧母线或故障点自身反射到本册母线的时间之差进行测距，这种方法称为单端行波测距法，A性行波测距法便是利用单端行波测距法的基本原理实现的；另一按照故障点出行波达到两端母线监测点的时间差进行测距，这种方法被称为双端测距法。该方法的实现的关键是两端行波同步到达母线的测点的时间差，需要专用的同步时钟进行及时。虽然双端行波测距法会增大投资成本，但其只需要检测故障行波的第一个波头，受线路运行方式、过渡电阻以及分部电容等参数的影响较小，其测距结果更加准确。
2 直流配电线路定位方法
由于行波法测距精度高、响应速度快，并且受过渡电阻、线路阻抗、故障距离及系统运行方式影响较小，因此行波法是现如今直流系统中最主要的故障测距方法。
行波测距通过测量故障点行波波头到达母线监测点的时间实现测距，测量准确度高；具体实现又可分为单端行波法[2-5]和双端行波法[6-7]。单端行波法只需要测量故障行波波头达到其中一侧母线监测点的时间即可，不需要进行通讯，实现方式简单，精度较好，但可靠度取决于能否准确捕获故障点行波反射波和透射波。双端行波法是根据故障点行波到达两端母线监测点的时间之差确定距离的，测量准确度和可靠性更高，但对于数据采样的准确性要求更高。行波测距法能够可靠工作较为关键的环节便是波头的识别和捕获。一个很简单的方法便是导数法，即对故障行波进行一阶求导，得到导数的极大值便可得到波头。上世纪末，小波变换是应用很广泛的故障行波波头捕获方法，因其具有良好的时频局部化特征。文献[6-7]提出了基于双端行波法，并使用小波变换的模的极大值检测故障行波信号的奇异性，由此得到行波波头，从而实现故障的精准定位。随着软件和硬件水平的不断提高，不断有新的检测和数学分析方法被引入到故障测距中来。文献[8-10]应用数学形态学多分辨形态梯度理论和小波变换原理来检测波头。文献[13]将波形图映射为红率彩色模式图，将颜色变化点定为波头点。
行波测距另一重要影响因素便是行波速度，行波速度与线路参数和行波频率有很大关系，行波波速并不是恒定不变的。而在实际计算中，往往不会考虑波速变化对测距所产生的影响，因此，最终测距结果又是会超出所允许的误差范围。所以，故障行波的选取要考虑合适的行波速度，将波速对测距的影响降到最低。文献[5]总结故障波头之间的时间差，并列写了测距方程，从未消除了波速对测距的影响。
研究者们也对其他测距方法进行了探索，主要寻找故障行波变化特点与故障距离的关系，这样便可以不再对故障行波的波头进行检测，可以提高可靠性，但在具体实施过程中还有很多问题，目前该研究还在理论探索阶段。文献[3]提出利用发生故障时的电流频率来测定故障距离，测距精度有所提高，实现了无需检测故障波头的要求，但对于故障电流频率的检测和分析却面临着其他一系列问题。文献[11]提出故障行波中的高频分量衰减与故障距离的关系实现故障测距的构思，能够实现精确测距。但高频分量衰减速度受其衰减常数的。文献[12]利人工神经网络算法对文献[11]的算法进行矫正，利用其非线性拟合能力能够准确计算出行波衰减常数，满足了行波测距高可靠性要求。
3 结语
总而言之，随着行波测距系统运行经验的积累和不断完善，行波测距已成为一种主要的输电线路故障精确定位方法。
由于交直流配电网接线方式的特殊性，行波测距用于交直流配电网还有一些特殊的问题需要解决。目前，交直流配电网行波测距的研究主要还是停留在理论探讨与试验阶段，还没有获得实际的应用。
参考文献:
[1] 宋强，赵彪，刘文华，等．智能直流配电网研究综述[J]．中国电机工程学报，2013，33(25):9-19．
[2] 张帆，潘贞存，马琳琳，等．基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护［J］．中国电机工程学报，2009,29，（10）：78-83.
[3] 宋国兵，李德坤，斬东時，等．利用近波电压分布特征的柔性直流输电线路单端故障定位［J］．电为系统自动化，2013,37（15）：83-88.
[4] 李德坤，宋国兵，高淑萍，等．VSC-HVDC输电线路单端行波自动化故障定位方法研究［J］．电网技术，．2013,37（4）：1128-1133.
[5] 杨立紅，杨明玉．与波速无关的柔性直流输电线路单端行波故障测距算法[J]可电力科学与工程，2013,29（6）：12-16+22.
配电网故障定位现状及方法综述 发表时间：2019-12-06T17:15:09.787Z 来源：《科技新时代》2019年10期作者：李家成何沁鸿 [导读] 配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 （国网湖北省电力有限公司钟祥市供电公司湖北钟祥 431900） 摘要：随着人们对配电网供电安全稳定性的不断提升，尽早发现配电网故障点就显得越来越重要。而电力系统配电网的故障精准定位问题一直没有得到很好地解决，对该问题的研究能够减少经济损失，保障人们的正常生活。因此，本文分析了现阶段常用的故障定位方法的优点和缺点以及各自的适用范围。 关键词：故障定位；优缺点；适用范围 引言：近年来，我国电网规模的不断扩大，配电网的线路结构也日益复杂，人们的生活越来越离不开电能的同时，用户对供电安全稳定的要求也不断提高。要提高供电稳定性首先要尽可能减少故障的发生情况；另一方面，在故障发生后要能迅速解决故障并重新供电。配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 常用的配电网故障定位方法及其优缺点 当前配电网故障定位方法主要有阻抗法、故障行波法、故障指示器法等。 1.阻抗法 阻抗法是根据发生故障的时间点所测得的对应电压和电流得出故障回路阻抗的方法，又因理想条件下，回路阻抗与距离大致呈正相关，由阻抗数值可定位故障发生点。阻抗法原理十分简单，但配电网线路很复杂，且受负荷影响较大。因此，故阻抗法不能直接的用于测距计算，在实际应用中常常用作估计大致故障点。 2.行波法 行波法一般可分为单端法、双端法。 （1）单端行波法 单端行波法是利用故障产生的暂态行波进行单端定位的方法。在线路发生故障时，故障点产生的暂态行波在故障点与母线之间来回反复，根据行波在测量点与故障点之间往返一次的时间和行波的波速即可求得故障点的距离。 单端行波法计算公式如下所示： l=（t1-t0）v/2 式中l为故障距离；L为线路全长；t0、t1分别为故障波头和反射波到达计算端母线的时间点；t2为另一边母线的反射波到达的时间点；v为行波的速度。该方法原理同样简单，但在实际工程中，由于故障点反射波、母线反射波难以识别，因此，单端行波法一般用作双端行波法的补充。 （2）双端行波法 双端行波法是利用在线路产生故障时，初始行波向线路两端的两个测量点发射到达的时间差计算故障点到两边分别的距离。计算公式如下： l1=L（t2-t1）v/2l2=L（t1-t2）v/2 式中：l1、l2分别为故障点到两端的距离；t1、t2分别为行波各自到达线路两端的时间，L为线路全长。双端行波测距由于是利用第一个行波波头，而不是故障点反射波、母线反射波，较易识别。因此，在实际应用中主要采用双端行波法测故障点的距离。（3）多端行波法 在双端行波故障定位原理的基础上，进一步提出了多端行波定位法。在现有的研究中，该方法主要有2种具体做法：一是将多个检测点处所采集的故障行波信息进行融合，以确定具体的线路分支在某一采集装置出现故障的时间，可以准确判断到故障分支，并且比较准确。但是在精准的同时该做法需对目标线路区段进行逐一排查，涉及过程复杂，消耗成本高，不能快速排查配电网故障。另一种是利用最先采集到故障行波信息的3个采集装置进行故障定位，然后将分支点位置同定位结果相比较，从而将伪故障点去除，该做法计算较小，实用性和快速性较高。但是，多端定位算法需要将行波采集装置安装在配电网每一个末端，因此在对复杂多分支的配电网进行故障定位时，需要巨额的投资和维护费用。 3.故障指示器法 整体而言，故障指示器在技术上已经较为成熟，结构简单，在国内电力系统已经获得广泛应用，便于大规模的推广应用。不过需要指出的是，与FTU类似，故障指示器的定位精度与配置密度相关，若为保证定位的精度，需要沿线逐点布设故障指示器，构建故障定位系统的成本仍然较高，因此，故障指示器适合于城市电网，不适合于长距离的农村电网故障定位。从实际运行经验看，故障指示器用于短路时定位效果较好，但用于单相接地故障时效果尚不理想。 4.结语: 本文介绍了国内外实际应用中常用的的配电网故障定位技术，有上述不难看出，不同的定位技术都有各自的优缺点及适用范围，为了缩短故障定位时间和容错性，可以尝试将多种算法共同运用到配电网故障定位中，作为检验。实际应用中应结合当地配电网的结构和已有条件综合多项指标选择最契合的定位方案。 参考文献： [1]刘健,毕鹏翔,杨文宇等.配电网理论及应用[M].北京:中国水利水电出版社,2007. [2]万家震，钱丹丹，金莉.配电网中重合器预分段器、熔断器的合理配置[J].吉林电力，2001（3）：28～32 [3]孙波,孙同景,薛永端,等.基于暂态信息的小电流接地故障区段定位[J].电力系统自动化,2008,32(3):52-55. [4]卢继平,黎颖,李健,等.行波法与阻抗法结合的综合单端故障测距新方法[J].电力系统自动化,2007,31(23):65-69. [5]杜红卫,孙雅明,刘弘靖等.基于遗传算法的配电网故障定位和隔离[J].电网技术,2000,24(5):52-55.
配电网单相接地故障原因分析 发表时间：2018-08-17T13:40:38.403Z 来源：《河南电力》2018年4期作者：赵明露 [导读] 当故障发生时，应该灵活运用技术进行分析处理，更好更稳定地管理好电网。 （新疆光源电力勘察设计院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000） 摘要：配电网在电网中使用广泛，其运行的可靠性和安全性对促进社会的发展和提高人民的生活质量有着很大的作用。但是配电网也常出现单相接地故障，对社会经济发展和人民生活质量造成很大的影响。因此本文主要对配电网单相接地故障及处理进行探析，重点分析配电网单相接地故障原因及对电网的影响，同时也提出针对故障处理的一些措施及方法。通过对配电网单相接地故障定位及应用实例的探析指出，当故障发生时，应该灵活运用技术进行分析处理，更好更稳定地管理好电网。 关键词：配电网；单相接地故障；原因分析 导言 针对小电流接地系统过电压等弊端，特别是故障线路选择、故障点定位、测距的困难性，有专家建议我国配电网改用小电阻接地方式。但这样不仅要花费巨额的设备改造费，还丧失了小电流接地系统供电可靠性高的优点。随着社会的发展，对供电质量的要求越来越高，小电流接地方式无疑具有独特的优点。如果能够解决小电流接地故障的可靠检测问题，及时发现接地故障线路，找到故障点，并采取相应的处理措施，减少甚至避免接地故障带来的不良影响，小电流接地方式将是一种理想的模式。因此，研究中低压配电网的单相接地故障特征很有必要。 1配电网单项接地故障的影响 1.1线路影响 配电网发生单项接地故障时，故障点的位置会出现弧光接地，在附近的线路中形成谐振过电压，与正常配电网运行时相比，过电压要高出几倍，超出线路的承载范围，直接烧毁线路，或者是击穿绝缘子引起短路。单项接地故障对配电网线路的影响是直接性的，线路多次处于电压升高的状态，就会加速绝缘老化，配电网线路运行期间，有可能发生短路、断电的情况。 1.2设备影响 单项接地故障产生零序电流，容易在变电设备周围形成零序电压，不仅增加设备内的励磁电流，也会引起过电压的现象，导致设备面临着被烧毁的危害。例如：某室外配电网发生单项接地故障后，击穿变电设备的绝缘子，此时单项接地故障对变电设备的影响较大，导致该地区停电一天，引起了较大的经济损失，更是增加了设备维护的压力。 1.3人为因素造成单相接地故障 由于部分线路沿公路侧架设，道路车流量大，部分驾驶员违章驾驶，造成车辆撞倒、撞断杆塔的事件时有发生。城市转型升级建设步伐加快，伴随着三旧改造，大量的市政施工及基建项目不断涌现，基面开挖伤及地下敷设的电缆，施工机械碰触线路带电部位。因为不法分子这些贪图私利的窃盗行为引发电网故障，造成大规模大范围停电，给社会发展和人们生活带来了极大的影响。 2配电网系统单相接地故障的检测技术应用分析 在对单相接地故障进行检测过程中，传统的故障检测方法因为自身的局限性比较多，因此，需要全新的检测技术开展故障检测。本次研究过程中主要提出了S型注入法和TY型小电流接地系统单性接地选线和定位装置在配电网单项接地故障检测中的应用。 在实际故障检测过程中，首先将处于运行状态下的TV向接地线中注入相应的信号，并通过信号追踪和定位原理直接检查到故障点。设备和技术在实际应用过程中，该装置的原理和传统的故障检测方法存在很大的区别，在具备选线功能的前提下，还应该具备故障定位功能，这项技术在单相接地故障中有着广泛的应用前景。从这种故障诊断装置的组成分析，主要包括了主机、信号电流检测器等几个部分。在检测过程中，主机在信号发出之后，利用TV二次端子接入到故障线路中，从而通过自身的接地点达到回流的目的，主机内部要安装好信号检测器，当配电网系统中出现了接地故障之后，主机中的信号检测器就会自动启动，并向着故障相中输入特殊的故障信号，此时工作人员可以根据这个信号判断出故障点在哪一个位置上。如果配电网系统中某一个线路存在单相接地故障，变电站母线TV二次开口三角绕组输出电压将装置启动，这时装置就会对存在单相接地故障故障点进行自动判断，同时，在与之相对应的TB二次端口中注入220Hz的特殊信号，并利用TV将其转变转化后体现在整个配电网系统中。故障相和大地形成一个完成的回路，并使用无线检测设备对这种信号进行跟踪检测，从而就能实现对故障位置的精确定位。 3处理方法 3.1精准快速查找出故障区间 当发生单相接地故障后，工作人员第一时间要做的是精准快速查找出故障区间，以便后面故障处理行动的开展。因此，如何能精准快速查找出成了重要的问题。针对传统方法很难精准快速查找出故障区间的问题，本文提出的是一种小电流接地系统单相接地故障定位的方法。在供电线路干线和分支线路的出口处均布置零序电流测点，编号各个测点，测量数据。当某条出线线路发生单相接地时，故障相线对地的电压将降低，若是金属性的完全接地甚至能降为0kV，非故障相线对地电压将升高，若是金属性的完全接地甚至能升为线电压。此时利用小电流接地系统单相接地时所产生的零序电流，能准确判断出发生故障的线路及故障区间。利用测点确定故障支路，为后面故障处理工作提供依据。 3.2做好管理层面的预防工作 3.2.1在日常做好线路检修和巡视工作，采用定期和不定期的巡视方式，及时排出线路中可能存在的隐患，尤其是要注意高大建筑物、树木和线路之间的安全距离，做好绝缘子加固、更换工作，保证线路达到标准化程度，做好防雷击保护工作。 3.2.2在不同的运行环境应该采用合适的运行和维修措施，尤其是在容易受到污染的区域，要保证绝缘设备的绝缘能力，提高绝缘子的抗电压水平，这样才能更好地促进整个电网绝缘性能的提升。 3.3严谨快速抢修 当工作人员找出精准故障区间后，在天气晴朗条件允许的情况下，供电部门应及时派出有经验的工作人员快速到达故障地进行抢修。
配电线路故障定位的实用方法分析 发表时间：2016-07-01T14:35:35.050Z 来源：《电力设备》2016年第9期作者：李勇吴斌李新坤 [导读] 配电线路在运行过程中往往会受到多方面因素的影响，一旦出现故障情况，电力工作人员往往很难及时对配电线路进行维护。李勇吴斌李新坤 （国网山东省电力公司巨野县供电公司 274900） 摘要：配电线路是电力系统中应用最为普及的一种供电重要部件，在实践应用过程中极大的促进了我国电力系统的运作与发展，对于我国电力企业具有不可忽视的重要意义。在常见的配电线路故障处理过程中，一旦出现故障隐患情况，电力维修人员往往很难进行彻底的排查与维护，致使电力网络在运行过程中频频出现故障，给社会造成极大的经济损失。对此，本文详细分析配电线路中故障定位的使用方法。 关键词：配电线路；故障定位；方法 引言 配电线路在运行过程中往往会受到多方面因素的影响，一旦出现故障情况，电力工作人员往往很难及时对配电线路进行维护。现阶段，随着我国科学技术与生产技术的不断完善，配电线路在运行过程中也变得更加安全和稳定，全新的故障定位检测技术为配电线路提供了切实可靠的保障，有效避免了配电线路在运行过程中频繁出现故障情况。 1 传统故障定位技术及其弊端 1.1传统故障定位技术 配电线路的传统故障定位技术主要包含两种：1、根据工作人员经验判断故障点[1]。传统的故障定位技术主要由经验丰富的配电管理人员，凭借自身长期的工作经验以及线路历史故障状况，判断该线路中是否有存在故障可能性较高的点，并对可疑点进行详细的检查[2]；2、以线路分段法判断故障定位[3]。通过多次断开、闭合断路器或者打开开关等等方式，按照闭合前后线路的故障是否小时等现象判断故障是否在该范围之内，从而缩小故障定位的排查范围，从而使故障位置更快被发现。 1.2传统故障定位技术的弊端 传统故障定位技术在查询配电线路故障时主要有三个弊端：1、传统故障定位技术仅仅能够粗略的判断故障线路的范围，并不能够准确的端盘故障点[4]。同时，传统方式判断故障点需要较长的时间，几乎不能在两小时以内准确判断故障位置，这也可能导致故障扩散，形成大范围故障，特别是配电线路相对较为复杂、地质条件恶劣、交通不便利的偏远地区，其故障定位所需时间更长，形成的损失与危害更大；2、如果发生的故障是接地故障，如果太阳照射较为强烈，极有可能导致覆盖性弧光放电，如果管理、检修人员没有注意，将会造成严重的生命安全威胁；3、传统故障定位技术需要检修人员、配电管理人员有较为丰富的理论知识以及大量的实际工作经验，并且还需要熟悉大量的历史记录，对操作人员的技术水平的要求非常高。 2 配电线路安全运行维护策略 2.1MODS技术 MODS是一种基于计算机技术、现代通信技术的配电线路故障定位系统，能够准确、快速的定位配电线路的故障位置，解决传统故障定位技术存在的各种问题，其工作原理有以下几方面组成。1、配电线路智能监控系统。该系统主要是由软件装置、信号接收装置、网络计算监控等多部分构成，监控系统的主要任务是显示配电线路的详细运行状况，当信号接收器发现电路网络问题时便会将检查装置发送的故障信息进行处理，然后将故障信息发送至计算监控系统当中，由软件装置对故障信号进行详细的分析，并将故障信息显示在显示器中，从而快速定位故障位置；2、故障电路在线监控系统。故障线路在线监控系统能够实现对配电线路故障的实时监测，然后依靠智能监控系统对故障进行准确的定位，其工作原理主要为：如果配电线路出现接地类故障，问题电路在线监控系统会随时对线路的电流、电压等相位进行对比，当检测出的电流、电压处于异常时，便会判断故障，从而显示故障；3、故障电路显示系统。故障电路显示系统的工作原理为：电流在流过线路中的导体时，会对电路磁场形成一定的影响，指示器能够根据磁场的变化状况进行分析，如果线路当中的电流流量出现变化，那么指示器将会产生相应的提示信息，智能监控系统便会对该信号进行分析，从而判断线路是否处于故障状态。 2.2实际应用效果 MODS系统在配电线路当中的应用优势非常多，例如能够明显提升电力企业配电线路的检修工作效率，准确显示出配电线路所存在的各类型故障，例如电压异常、电流异常或有回路等，通过这些检测能够极大程度的控制配电线路的故障危害性，从而提升电力企业的社会效益与经济效益[5]。例如，将MODS系统安装于电缆分支箱或者高压柜当中，便可以判断故障是发于在该段线路上；将MODS系统安装于电缆线路或者架空线路的连接处中，便可以判断故障是否产生于电缆之上；将MODS系统安装于配电线路的终端或分支处，便可以判断故障是否发生在线路或分支处上；将MODS系统安装于高压引落线处，便可以判断故障是否发生于用户家中等等。 短路故障会形成较大的电流，借助“过电法”能够准确的定位并监察配电线路的故障区域。MODS系统下，使用“过电法”需要借助故障显示器以及馈线终端装置实现，以馈线终端装置为例，原理图为图1。由图1可以发现，当配电线路出现短路故障时，馈线终端装置便会将检测出的配电线路短路故障路段通过信息传递至馈线自动化控制中心处，通过故障信息的分析，并确定故障的现象以及位置，同时通过变电所动作保护开关的跳闸，将故障路段隔离出整个供电线路当中，并恢复非故障区域的供电情况。“过电流”方式故障定位技术的原理非常简单，并且使用的非接触式测量故障检测方式相对于传统故障检测方式而言也有十分明显的优势。同时，这一种方式的检测结果的可靠性较高，检测方式的灵敏度也非常高，是一种非常安全、有效、环保的配电线路故障定位及技术，值得广泛的推广与应用。
配电网故障定位的方法 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。 配电网故障定位 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。那么，如何对配电网进行快速，准确的故障定位呢？ 一、配电网故障处理特点 配电网络馈线上一旦发生单相、相间、三相等短路时，设备上的F1U及时将故障信息卜传至主站系统。即变电站SCADAS系统，若变电站运行人员处理不了，再次将信息上传至上一级调度，经调度SCADAS系统分析进行定位、隔离、恢复。一般来说，配电网故障处理有以下几个特点： （1）配电网不仪有集中在变电站内的设备，而且还有分布于馈线沿线的设备，如柱上变压器、分段开关、联络开关等。信号的传输距离较远，采集相对比较困难，而且信号具有畸变的可能性，如继电器节点松动。开关检修过程中的试分/合操作及兀’U本身的误判断等都会干扰甚至淹没有用信号，导致采集到的信号产生畸变。 （2）配电网设备的操作频度及故障频度较高，因此运行方式具有多变性，相应的网络拓扑也具有自身的多变性。 （3）配电网的拓扑结构和开关设备性能的不同。对故障切除的方式也不同。如多分段干线式结构多采用不具有故障电流开段开关和联络线开关，故障由变电站的断路器统一切断，这种切除方式导致了停电范围的扩大。 配电网故障定化是配电网故障隔离、故障恢复的前提，它对于提高配电网的运行效率、改善供电质量、减小停电范围有着重要作用。 二、配电网故障定位的方法 1、短路故障定位技术方法 配电网系统中短路故障是指由于某种原因，引起系统中电流急剧增大、电压大幅下降等不利运行工况，同时该故障发生后会进一步引发配电网系统中变配电电气设备损坏的相与相、相对地间的大电流短接故障。按照短路发生部位，可以分为三相短路、两相短路、两相对地短路、以及单相对地短路故障。由于配电网发生短路故障后，其电流、电压等特征故障参量较为明显，故障定位技术方法的实现相对较为简单，工程中最常用的是“过电流法”。
铁路配电网络单相接地故障定位诊断研究 一、前言 当今，电气化铁路以其高速、重载、环保的优势受到世界各国的青睐。我国预计到2020年，铁路营业里程将达到12万km以上，其中电气化铁路比重将达到60％。可想而知，对电气化铁路的稳定可靠供电是多么重要，其中铁路配电网作为铁路电力系统的重要环节，负责对铁路车站及区间的信号、通信和其他重要负荷供电，其供电的可靠性直接关系列车的安全运营，对铁路系统至关重要。现如今高速度的电气化铁路机车功率高、行车密度大，给担负其供电任务的沿线电网带来了更高的要求，对应的配电网可靠性给出了更高的要求，于是以往电气化铁路配电网故障的人工定位更加跟不上发展的需求，快捷、智能、可靠的故障定位实现迫在眉睫。 二、铁路配电网络单相接地故障定位研究现状 铁路供电系统分为两部分：1.为提供铁路行车提供电源牵引供电系统；2.承担牵引供电以外的所有铁路负荷的供电任务，包括信号系统、生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷。我们把后一部分叫做铁路配电网，随着社会的进步、科技的腾飞，铁路技术进步以及铁路安全运输的需求，对高效、智能、可靠的铁路配电自动化呼声越来越高。而铁路配电网故障定位作为其中重要保证的一部分，势必提出了较地方配电网更高的要求。 针对于一般地方配电网络（6-35kV），即小电流接地系统，单相接地故障占主要部分[1]，许多学者对其故障定位问题做了大量研究 ,主要可以概括为三类:一类是以在线路端点处测量故障距离为目的的故障测距法;一类是故障发生后通过向系统注入信号实现寻迹的信号注入法[2]；还有一类是利用户外故障探测器检测的故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法；也有学者提出了基于地理信息系(GIS）的故障定位方法，其大多是针对单相接地故障的定位方法。[10-12]现在就原理及其对应的优缺点罗列如下： 1.阻抗法，其具有投资少的优点 ,但受路径阻抗、线路负荷和电源参数的影响较大,对于带有多分支的配电线路,阻抗法无法排除伪故障点,它只适合于结构比较简单的线路。 2.行波法，其由于配电网结构复杂,混合线路接头处,线路分支处和负荷处均为波阻抗不连续点,行波在波阻抗不连续点的折射和反射造成线路一端测得的行波波形将特别复杂,很难正确识别出故障点的反射波,使测距实现困难。 3.S注入法[3]，其最大的优点在于其适合于线路上只安装2相电流互感器的系统。其缺点在于：注入信号的强度受 PT容量限制；接地电阻较大时线路上分布电容会对注入的信号分流,给选线和定点带来干扰；如果接地点存在间歇性电弧现象,注入的信
配电网故障定位方法研究分析 发表时间：2018-03-08T11:20:48.843Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：刘柏罕1 曾凡有2 [导读] 摘要：随着城市的快速发展，配电网络覆盖面积日益扩大，配电网的结构也愈加复杂。 （1国网南昌供电公司江西南昌 330000；2.江西省电力设计院江西南昌 330096） 摘要：随着城市的快速发展，配电网络覆盖面积日益扩大，配电网的结构也愈加复杂。各电气设备以及配电网各个部分的联系越来越紧密，因此，配电网中的任何一个环节的故障都将导致连锁反应，甚至是造成大面积停电事故。本文深入探讨了配电网故障的定位方法以及故障快速恢复的策略，对提高配电网供电可靠性和电网检修工作有重大的指导意义。 关键词：智能配电网；故障定位；故障恢复 引言 配电网分布广、结构复杂，在城区电网架空线路多与电缆线路混合分布。对于保护不完善的线路，一旦线路某区段发生接地故障，则需要通过多次开关的操作才能将故障隔离开。故障处理时间长，易造成较大面积的停电，故亟需进一步提高故障定位和处理水平。本文就配电网故障定位方法进行深入综述，以帮助检修人员快速找到故障点，对故障进行隔离和处理，这对加快恢复供电速度具有重要意义。 1配电网故障定位的方法 1.1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。在中性点人为增加的电阻，增大了系统的故障电流，需进一步考虑解决系统绝缘的难题，且增大的故障电流亦将会对通讯系统造成较大干扰。 1.2基于FTU的故障定位方法 利用馈线终端单元FTU上传的参数，经过运算实现故障定位的方法称为基于FTU的故障定位方法。FTU安装在柱上开关设备处，各FTU分别采集相应柱上开关设备的运行情况，并将采集的信息通过通讯网发送到远方的配电自动化控制中心。在故障发生时，各FTU记录下故障前及故障时的重要信息，上传到控制中心，经计算机系统分析后确定故障区段和最优恢复供电方案，最终以遥控方式隔离故障区段，恢复健全区段供电。对于辐射状网、树状网和处于开环运行的环网，判断故障区段只需根据馈线沿线各开关是否流过故障电流就可以了。 1.3综合测距方法 1.3.1行波和交流综合定位法 该定位方法迅速，不用巡线查找故障点，并且具有可以进行多次定位的优势来确定故障的电气距离，并确定故障点所在区段，然后利用交流法实现精确定位，确定故障点，其原理如图1所示。 图1行波法和交流综合定位法流程图 1.3.2交—直流综合定位法 该方法克服了直流法难检测、交流法有效范围小的缺点，充分利用直流法和交流法的优点，实现准确快速定位。定位过程是先用直流法确定故障线路，接着继续用直流法缩小故障区域，最后由交流法实现细定位，其原理如图2所示。 1.4和声算法故障定位 一般来说，配电网故障主要采用二进制编码，其中0代表无故障，1则代表有故障，-1则代表负方向过电流。此方法的运行原理为：根据分区域处理法来对配电网进行划分，其中包括：无源树枝、有源树枝两大类，上传故障电流的相关信号，排除无源树枝，并明确维数，这样各个变量值都能以0或1的形式表示出来，对应呈现出线路的工作状态，再对数据库进行更新，判断目标函数。由于配电网通常开环运转，各个联络开关均能充当独立闭合环，和各个开关开合状态之间交换，这其中网络依然处于辐射状态。单联络环配电网的基础上，可以优化配电网达到控制解码维度的目的。各个单联络环都要编码处理，闭合各个开关，让出度和入度之合小于2的节点连接支路，合成一个支路组，能够达到相同的解环效果。 图2交—直流综合定位流程图 2配电网故障快速恢复策略 2.1基于单联络环网络连通恢复 配电网故障时，分段开关将自动将故障分隔开来，据此应该闭合一切单联络环所对应的联络开关，以此来重新让网络连通起来。因为
配电线路故障特征分析及定位 摘要：供电系统的稳定性，极易受到自然条件、地理环境等因素的影响，从而导致配电线路出现故障，影响人们的用电质量，为人们的工作、生活带来极大地不便。如果无法保障配电线路的平稳运行，就无法有效保证供电安全，增大供电压力。因此，如何进行配电线路的故障定位，高效开展故障维修工作，已经成为当前供电工作中一个亟待解决的问题。运用高效的故障定位技术，能够最大程度的保证供电系统的稳定性，为电路维修人员准确定位配电线路的故障位置提供保障，提高我国的供电质量。 关键词：配电线路；故障定位；方法分析 1.传统模式下配电线路故障定位技术分析 1.1根据工作经验进行定位在对配电线路进行维修时，常见的一种故障定位方法是，由那些工作经验丰富的员工，根据电路的工作状况，对配电线路的故障进行分析和判断，然后再检查疑似故障点。这一方法的应用对工作人员的专业技术水平有着较高的要求，需要浪费大量的人力、物力对配电线路的工作资料进行收集，以保证故障定位工作的高效开展。除此以外，这种过多依靠人力的故障检查方法，只能确定故障发生的范围，而无法准确定位故障点，尤其是在地质环境复杂，气候条件恶劣的地区，更是需要投入大量的精力和时间进行故障维修。这种维修方法的应用，十分容易扩大故障发生的范围，为配电线路故障维修工作的高效开展带来不便。 1.2对配电线路进行分段检测这一方法的应用原理是，将一定范围内的电路进行分段，然后对该段电路进行断开、闭合等操作，来有针对性的判断配电线路是否发生故障。这一故障定位方法的应用，需要消耗大量的人力、物力，无法保障配电线路故障定位工作的高效开展。同时，在进行故障检查时，极易出现由于自然光线较强而无法及时发现电路接地故障这一问题，从而对配电线路故障维修人员的人身安全造成威胁。 2.配电线路故障定位的方法分析 随着我国对供电需求量的逐渐增大，提高配电线路故障定位工作的有效性，保证供电的稳定性以及安全性，已经成为当前供电工作中的一项重要工作内容。 2.1实时故障定位系统的应用随着我国科技水平的不断进步，电子信息技术、网络技术等在工业生产和人们日常生活中的应用范围越来越大，极大地推动了我国社会自动化、智能化的发展进程，为各项工作的高效开展提供了保障。 2.1.1监控系统在配电线路中的应用监控系统主要是通过计算机、感应装置、接收信号设备以及相应的软件控制程序共同组成的。通过这一系统的应用，能够将配电线路的工作状态实时的呈现在计算机设备中，当接收信号装置接收到配电线路反馈回来的故障信号时，就可以通过计算机中安装的软件，智能的对故障信号的类型进行分析，然后通过相应指示灯颜色的变化，提示配电线路出现故障，这时，故障维修人员就可以有针对性的电路故障进行维修。 2.1.2监控系统在故障电路中的应用将监控系统应用在故障电路中，能够最大程度的保证供电线路故障定位的准确性。这一系统在故障定位系统中的应用原理是，当配电线路出现故障时，计算机通过对相关数据的分析，来判定配电线路是否出现了接地问题。当配电线路出现接地故障时，电路中的电流会瞬间增大，监控系统能够实现对配电线路的实时监测，准确定位故障的发生点，而当配电线路短路时，电路就会自动断电，使配电线路中的电流量变为零，并将相
电力系统故障定位原理综述 郭俊宏1 , 谭伟璞1 , 杨以涵1 , 郭芳霞2 , 任杰 3 (1. 华北电力大学电气工程学院, 北京102206; 2. 山西运城供电公司生产技术部, 山西运城044000; 3. 聊城供电公司, 山东聊城252000 摘要:在电力系统中, 由于输配电网络结构不同, 在现有研究的基础上, , 并且对各种原理下的不同算法作出总结。。关键词:行波; 故障定位; 中图分类号:T A 文章编号:100324897(2006 0320076206 0引言 在电力系统运行中, 输配电线路担负着电能输 送分配的重任, 很容易发生故障, 而用人工查找故障点又非常困难。故障定位技术可以根据线路故障时的故障特征迅速准确地进行故障定位, 不仅有利于线路及时修复, 保证可靠供电, 大大减轻人工巡线的艰辛劳动, 而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。由于高压输电线路和中低压配电网本身线路网络结构的不同, 所以, 适应于各自的故障定位方法也有所区别。本文分别就高压输电线路和中低压配电网的各种故障定位方法研究现状作出总结概括。
1高压输电线故障定位 高压输电线故障定位早有研究, 尤其是随着计算机技术的应用, 微机保护和故障录波装置的开发 及大量投运, 更加速了故障测距的实用化进程。基于微机或微处理装置的故障测距方法研究也早已成为国内外的热门课题之一。 输电线路故障定位按其工作原理分为阻抗法、行波法两种。1. 1阻抗法 阻抗法基本原理如下(图1 :在离母线M 处L 公里的F 点发生接地故障, 故障点的接地电阻为R f , 在母线M 处测得的电流和电压之间的关系为: U m =Z 1I m +R f I f (1 两侧故障电流之和: I f =I m +I n (2 M 端测量阻抗为
本技术公开了一种配电网故障定位方法，该方法包括：对包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块的深度神经网络模型框架进行机器学习训练，从而得到最优深度神经网络模型；各监测终端对配电网进工况录波得到录波数据，并对录波数据进行截取获得故障波形区域；利用最优深度神经网络模型中的多层网络模块对故障波形区域进特征提取；各监测终端将特征数据上传至系统主站，并有系统主站进行特征数据归集，并根据配电网拓扑结构将位于同一传输线路上的监测终端的特征数据组合成特征数据序列；将特征数据序列输入双向长短时记忆网络模块从而获得各监测终端与故障点之间的相对位置。 权利要求书 1.一种配电网故障定位方法，其特征在于，该方法包括： 对包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块的深度神经网络模型框架进行机器学习训练，从而得到最优深度神经网络模型； 各监测终端对配电网进行工况录波得到录波数据，并对录波数据进行截取获得故障波形区域；
利用最优深度神经网络模型中的多层网络模块对故障波形区域进行特征提取得到特征数据； 各监测终端将特征数据上传至系统主站，并由系统主站进行特征数据归集，根据配电网拓扑结构将位于同一传输线路上的监测终端的特征数据按线路位置组合成特征数据序列； 将特征数据序列输入双向长短时记忆网络模块从而获得各监测终端与故障点之间的相对位置。 2.根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述多层网络模块内置于监测终端内部，由监测终端完成对工况录波的特征提取。 3.根据权利要求2所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述多层网络模块包含输入卷积层、卷积块、平均池化层及全连接层。 4.根据权利要求3所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述卷积块的结构为双层卷积层叠加结构，或者为多通道的且每一通道由双层卷积层叠加的结构构成，或者为多通道的且每一通道包含1至3层卷积层的结构构成。 5.根据权利要求4所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述卷积层区域中的卷积块之间设置有残量连接，所述残量连接是指将一个卷积块的输入和输出取和，并将取和结果作为输入传递至下一卷积块。 6.根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述双向长短时记忆网络模块中的每一长短时记忆单元均对应于一个监测终端，且长短时记忆单元的排列顺序对应于特征数据序列中特征数据的排列方式。 7.一种用于配电网故障定位的系统，该系统使用权利要求1-6之一所述的配电网故障定位方法进行故障定位，该系统包括系统主站以及布置于配电网拓扑中不同位置的多个监测终端；其特征在于，该系统使用端对端的深度神经网络对配电网的故障进行定位判定；所述深度神经网络中包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块，其中多层网络模块布置于监测终端内部，双向长短时记忆网络模块布置于系统主站内部。
智能配电网故障定位研究摘要：我国电力行业快速发展,智能配电网因其具有互动性、可靠性以及优质性等多种优势,成为现代电网发展的主要方向，需要与时俱进研究有效的智能配电网故障定位与故障恢复方法。我国配电网主要采用的是小电流接地系统，本文针对其发生率最高的单相接地故障进行研究，提出故障检测定位方法。 关键词：智能配电网；故障定位；遗传算法 前言 如今，世界各国都在大力发展高效、环保的能源，分布式能源因此被大量接入到配电网中。另外，随着科技进步，用户的互动、需求侧管理等技术得到传播推广。智能配电网是智能电网重要部分，直接关系着智能电网的发展，在分布式能源大量接入和用户互动、需求侧管理技术的冲击下，对配电网结构、技术的更新发展提出新的要求，更是影响着整个智能电网的技术发展。为了应对时代的挑战，推动我国电力技术革命性地发展以及实现绿色能源经济的建设，必须深入研究发展智能配电网技术。近年来，我国电力用户平均停电时间与发达国家相比仍有较大差距，例如在2014年我国高达350分钟，而发达国家不到100分钟，而发生电力用户停电的主要原因是配电线路故障。由于配电网多存在与人口密集区域的原因，配电线路故障是严重的安全隐患，甚至导致死亡。为了保证社会生产和居民人身财产安全、避免损失，必须及时发现及处理配电线路故障。因此，思考研究配电网
故障实现快速定位的技术，具有深远的、重要的意义。随着科学技术的不断发展，智能电网中运用人工智能算法进行配电网故障定位，极大提高了定位效率。目前，应用较多有遗传算法、模糊理论、神经网络等等，每种算法都具有各自的优缺点。本文结合现有的智能算法经验，提出基于改进遗传算法的智能配电网故障定位算法，并通过仿真对其进行验证。 一、遗传算法概述 遗传算法是一种模拟生物进化过程搜索最优解的全局优化概率搜索计算模型，从代表问题参数的染色体开始，根据问题域中个体适应度来选择，最后借助遗传算子来组合交叉及变异，最终生成代表问题最优解的优化后染色体。遗传算法广泛应用在机器学习、模式识别等领域用。遗传算法具体的运算步骤如图1所示。 图1 遗传算法运算步骤 随着广泛应用中暴露的一些问题，以及对遗传算法研究的发展，
10kV配电线路综合故障定位方法分析 发表时间：2017-12-06T10:07:57.823Z 来源：《电力设备》2017年第23期作者：徐晓磊[导读] 摘要：针对电网配电线路故障定位技术与方法始终是电力技术研究的重要内容，准确高效的线路故障定位能够提升线路运行维护与故障处理的实际效率，为电网的稳定运行提供有效支持。（国网上海市电力公司浦东供电公司 200122）摘要：针对电网配电线路故障定位技术与方法始终是电力技术研究的重要内容，准确高效的线路故障定位能够提升线路运行维护与故障处理的实际效率，为电网的稳定运行提供有效支持。本文结合配电网线路故障定位的实际难点，提出了综合性行波测距方法，并以此为基础阐述了故障定位系统的实践应用，旨在提供一定的参考与借鉴。 关键词：10kV；配电线路；综合故障定位 1 10kV配电线路综合故障定位方法分析 1.1配电网线路故障定位的难点配电网故障定位主要有2大难点：一是故障接地过渡电阻比较大。这时的故障信号微弱，加上现场的噪声干扰，很多定位方法会失效，这使得许多方法不能用于配电网故障定位。二是线路分支多。分支点对暂态信号有衰减和畸变作用，返回接收端的暂态信号己经衰减得相当微弱，可能无法检测到故障信号，定位失效。 1.2行波定位法测距原理行波定位方法一般分为A型、B型、C型和E型4种。A型定位原理利用故障时产生的行波，根据测量点到故障点往返一次的时间和行波波速确定故障点距离。B型定位原理利用故障时产生的行波到达线路两端的时间差来实现定位。A、B型2种定位方法都需要检测线路故障瞬间产生的行波信号，需要在变电站的母线上线路的出线处加设检测装置，投资较大，检测的准确性与故障时间、线路状况等因素有关。C型定位原理与A型定位原理一样，不同的是，它利用的是人工注入行波信号。E型行波测距方法是利用线路故障发生后开关重合闸的瞬间，注入电流脉冲双端测距的方法。 1.3 10kV配电线路综合故障定位方法 RBF神经网络属于前向神经网络类型，网络的结构与多层前向网络类似，是一种三层的前向网络。第一层为输入层，由信号源节点组成；第二层为隐藏层，隐藏层节点数视所要描述问题的需要而定，隐藏层中神经元的变换函数即径向基函数是对中心点径向对称且衰减的非负非线性函数，该函数是局部响应函数，而以前的前向网络变换函数都是全局响应的函数；第三层为输出层它对输入模式进行响应。针对配电网定位的难题，通过对现行的定位方法进行分析，提出了利用多种信息来进行综合定位的方法，其目的是利用不同方法的互补性来提高故障定位的准确性。将特征波C型行波定位法和人工神经网络结合起来的行波-BF神经网络综合定位方法，分2步进行故障定位：第一步是在故障线路首端注入高压脉冲信号，利用C型行波法确定故障距离；第二步是利用RBF神经网络确定出故障分支。故障距离结合故障分支就可以对带分支的配电线路进行精确的故障定位。 2 10kV配电线路综合故障定位系统应用分析 2.1系统结构功能（1）故障指示器。故障指示器安装在架空线、电缆等线路或开关柜的母排上。主要由故障电流检测电路、就地指示部分、数字编码及无线调制发射单元组成。在线路发生短路故障时，故障分支上的指示器在故障后将被触发，同时将其数字编码信号通过发射单元，以无线电波的方式发射给发IPU。（2）信息处理单元（IPU）。信息处理单元（（IPU）一般安装在线路分支点处，它能接收两个分支共6个故障探头的编码信息。I PU 对接收到的无线信息先进行解调解码，再与IPU的地址组合，形成一个包含综合地址码，经过一个与地址码相对应的时间延时后，通过编码电路，送给无线调制及发射单元，以无线电波方式发射出去。IPU的所有元件安装在一个可户外运行的铁箱中，内部还包括一个免维护的铅酸蓄电池。箱体外部安装一个太阳能电池板，用以给蓄电池充电，并在白天作为工作电源。在夜晚或阴雨天气时，由蓄电池供电。蓄电池在充足电后的情况下，可以维持子站连续10天工作，不需补充能量。每一个发射子站均可以通过拨码开关设定其地址号。（3）数据处理及转发系统（CM200）。数据处理及转发系统（CM200）的功能是将IPU送来的无线信息接收后进行解调、解码，并显示。数据处理及转发系统（CM200）需架设高架天线，以保证有效地接收数据，解码后的数据送用户监控信息系统做进一步处理。（4）用户监控信息系统。用户监控信息系统实现故障的指示与定位功能，并与GIS系统结合在一起，形成一个独立的软件子系统。该子系统可包括两部分：配电网图形编辑系统、故障检测与定位系统。配电网图形编辑系统用来创建和修改配电网络图；故障检测与定位系统是一个集GIS（地理信息系统）和MIS（管理信息系统）于一体的系统，它既可用来实时监测配电网络状态和故障、实时定位故障点、便于电力线路的维护和事故抢修，又可用来对配电网设施进行管理，便于设施信息的录入、查询和统计。 2.2 10kV配电线路综合故障定位系统应用 10kV配电网中性点不接地，属于小电流接地系统。配电网在实际运行过程中，通常会发生接地和相间短路故障，一般接地故障的发生较多，尤其是在雷雨、大风等恶劣自然天气情况下，发生单相接地故障的几率比较频繁。虽然单相接地后，故障相对地电压降低，非故障相电压升高电压依然对称，不影响用户供电，但是，单相接地长时间运行会严重影响变电设备和配电网安全经济运行。因此，发生单相接地后也需要将线路停电，查找故障，特别是在选线的时候，会造成无故障线路的停电，造成供电可靠性的降低。当配电网发生短路或者接地故障时，电网中存在大量的故障信息，可以利用一些量化的信息对故障点进行定位，同时，将故障或可疑线路与无故障发生的线路分开，保证其他线路的供电。通常的方法是逐步减少连接在故障或者可疑发生故障线路上正常运行设备的数量。结语 综上所述，10kV作为电网的重要组成部分，其线路运行的稳定性始终是行业工作者们关注的重点。在众多新型故障定位技术与方法的应用背景下，对现有故障定位方法进行创新优化，采用更为高效智能的故障定位与分析系统提升工作效率，对于强化电网运行管理具有重要的现实意义。参考文献：
基于行波法的交直流配电线路故障定位方法综述孙永健 发表时间：2018-06-19T10:20:40.563Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：孙永健陈羽韩玘桓 [导读] 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。 (山东理工大学电气工程学院山东省淄博市 255049) 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。交直流配电网发生线路故障时，可靠、精确的故障测距方法对于保障配电系统的稳定运行具有重要意义。 关键词：直流配电网直流线路故障定位故障初始行波 0 引言 随着科学技术的不断进步，电力电子技术的不断发展，以太阳能、风能为主的新能源的普及利用，直流负荷的涌现，直流配电线路给直流负荷供电时比交流配电线路效率高，直流配电网已成为国内外研究发展的热点课题。直流配电网较交流配电网相比有以下优点：（1）供电容量大、线路损耗小；（2）供电效率高、供电稳定性好、电能质量好；（3）便于直流电源及直流负载的接入。环状直流配电网供电可靠性更高，发展前景广阔[1]。 行波法故障定位受故障距离、过渡电阻及系统运行方式小，测距精确，是输电系统最主要的故障测距方法。 1 交流配电线路定位方法 行波测距是通过测量线路发生故障时的特征电气量来实现的。对暂态电气量进行分析时，考虑到基波电压和电流波长的大小，网络大小不可做理想化处理，因此，需要对线路进行分部参数处理并在实际计算中考虑电磁波在传播过程中的速度和时间，此种在分布参数系统中的具有固定传播速度的电磁波被称为行波。行波测距法起源与19世纪60年代，如今也是非常实用的测距方法，主要利用线路故障时产生的暂态电气量—行波进行测距，一直以来，许多的研究着利用电压或电流行波的传播特点，提出了许多具有实际应用价值的观点。 行波测距法主要分为两种：一种是在故障点处产生的行波经线路传播到线路母线的时间与故障点处产生的行波经对侧母线反射到本侧母线或故障点自身反射到本册母线的时间之差进行测距，这种方法称为单端行波测距法，A性行波测距法便是利用单端行波测距法的基本原理实现的；另一按照故障点出行波达到两端母线监测点的时间差进行测距，这种方法被称为双端测距法。该方法的实现的关键是两端行波同步到达母线的测点的时间差，需要专用的同步时钟进行及时。虽然双端行波测距法会增大投资成本，但其只需要检测故障行波的第一个波头，受线路运行方式、过渡电阻以及分部电容等参数的影响较小，其测距结果更加准确。 2 直流配电线路定位方法 由于行波法测距精度高、响应速度快，并且受过渡电阻、线路阻抗、故障距离及系统运行方式影响较小，因此行波法是现如今直流系统中最主要的故障测距方法。 行波测距通过测量故障点行波波头到达母线监测点的时间实现测距，测量准确度高；具体实现又可分为单端行波法[2-5]和双端行波法[6-7]。单端行波法只需要测量故障行波波头达到其中一侧母线监测点的时间即可，不需要进行通讯，实现方式简单，精度较好，但可靠度取决于能否准确捕获故障点行波反射波和透射波。双端行波法是根据故障点行波到达两端母线监测点的时间之差确定距离的，测量准确度和可靠性更高，但对于数据采样的准确性要求更高。行波测距法能够可靠工作较为关键的环节便是波头的识别和捕获。一个很简单的方法便是导数法，即对故障行波进行一阶求导，得到导数的极大值便可得到波头。上世纪末，小波变换是应用很广泛的故障行波波头捕获方法，因其具有良好的时频局部化特征。文献[6-7]提出了基于双端行波法，并使用小波变换的模的极大值检测故障行波信号的奇异性，由此得到行波波头，从而实现故障的精准定位。随着软件和硬件水平的不断提高，不断有新的检测和数学分析方法被引入到故障测距中来。文献[8-10]应用数学形态学多分辨形态梯度理论和小波变换原理来检测波头。文献[13]将波形图映射为红率彩色模式图，将颜色变化点定为波头点。 行波测距另一重要影响因素便是行波速度，行波速度与线路参数和行波频率有很大关系，行波波速并不是恒定不变的。而在实际计算中，往往不会考虑波速变化对测距所产生的影响，因此，最终测距结果又是会超出所允许的误差范围。所以，故障行波的选取要考虑合适的行波速度，将波速对测距的影响降到最低。文献[5]总结故障波头之间的时间差，并列写了测距方程，从未消除了波速对测距的影响。 研究者们也对其他测距方法进行了探索，主要寻找故障行波变化特点与故障距离的关系，这样便可以不再对故障行波的波头进行检测，可以提高可靠性，但在具体实施过程中还有很多问题，目前该研究还在理论探索阶段。文献[3]提出利用发生故障时的电流频率来测定故障距离，测距精度有所提高，实现了无需检测故障波头的要求，但对于故障电流频率的检测和分析却面临着其他一系列问题。文献[11]提出故障行波中的高频分量衰减与故障距离的关系实现故障测距的构思，能够实现精确测距。但高频分量衰减速度受其衰减常数的。文献[12]利人工神经网络算法对文献[11]的算法进行矫正，利用其非线性拟合能力能够准确计算出行波衰减常数，满足了行波测距高可靠性要求。 3 结语 总而言之，随着行波测距系统运行经验的积累和不断完善，行波测距已成为一种主要的输电线路故障精确定位方法。 由于交直流配电网接线方式的特殊性，行波测距用于交直流配电网还有一些特殊的问题需要解决。目前，交直流配电网行波测距的研究主要还是停留在理论探讨与试验阶段，还没有获得实际的应用。 参考文献: [1] 宋强，赵彪，刘文华，等．智能直流配电网研究综述[J]．中国电机工程学报，2013，33(25):9-19． [2] 张帆，潘贞存，马琳琳，等．基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护［J］．中国电机工程学报，2009,29，（10）：78-83. [3] 宋国兵，李德坤，斬东時，等．利用近波电压分布特征的柔性直流输电线路单端故障定位［J］．电为系统自动化，2013,37（15）：83-88. [4] 李德坤，宋国兵，高淑萍，等．VSC-HVDC输电线路单端行波自动化故障定位方法研究［J］．电网技术，．2013,37（4）：1128-1133. [5] 杨立紅，杨明玉．与波速无关的柔性直流输电线路单端行波故障测距算法[J]可电力科学与工程，2013,29（6）：12-16+22.