配電網(wǎng)故障選線的原理分析綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u25573配電網(wǎng)故障選線的原理分析綜述 1251171.1基于暫態(tài)信息的方法 1264901.2基于穩(wěn)態(tài)信息的方法 283921.3其他方法 51.1基于暫態(tài)信息的方法（1）暫態(tài)零序電流法內(nèi)容原理：該方法通過分析正常線路與故障分線路首端零序阻抗的相頻特性，得到系統(tǒng)中線路的特征頻帶。在該頻帶內(nèi)，故障分線路的零序電流和正常線路相位相反且腹脹分線路的零序電流幅值最大，由此作為故障選線的選線判據(jù)。特點(diǎn)：該方法在NES系統(tǒng)和NUS中均適用；但是特征頻帶是不確定的，具體特征頻帶視系統(tǒng)的故障情況和系統(tǒng)參數(shù)而變。（2）暫態(tài)能量法內(nèi)容原理：當(dāng)系統(tǒng)中產(chǎn)生單相接地故障時(shí)，把各分線路的電流和電壓的零序分量乘積作積分構(gòu)成一個(gè)新的能量函數(shù)，如下：S0j(t)=0tu0(其中i0、u0代表采樣時(shí)間內(nèi)的零序電流和零序電壓。由上式可以看出，對(duì)正常線路有S0j>0，而此時(shí)故障分線路的S0j<0，數(shù)值為其他正常線路的總和，由此可以進(jìn)行選線。特點(diǎn)：此方法抗干擾能力強(qiáng)，不受暫態(tài)過程影響，在NES系統(tǒng)中準(zhǔn)確性和靈敏性高，但此方法所依賴的零序電流中的有功部分在電路信息中占比不高，可靠性不高。（3）小波分析法內(nèi)容原理：該方法是一種數(shù)據(jù)處理方法。在我們對(duì)系統(tǒng)的暫態(tài)信息進(jìn)行研究分析時(shí)，利用頻帶和時(shí)間都有限的小波函數(shù)作為基波函數(shù)，不同于以往的穩(wěn)態(tài)正弦函數(shù)，因此可以更好顯示暫態(tài)信號(hào)特點(diǎn)，對(duì)線路中的突變信號(hào)和暫態(tài)微弱信號(hào)的捕捉能力強(qiáng)，靈敏度高。選擇適合系統(tǒng)的小波函數(shù)對(duì)線路中的暫態(tài)零序電流信息進(jìn)行變換，確定它的模極大值點(diǎn)，故障選線的判據(jù)則為模極大值的大小和極性。特點(diǎn)：該方法抗干擾能力較強(qiáng)，但是該方法的難點(diǎn)在于如何選擇合適的小波函數(shù)，可操作性不強(qiáng)。（4）暫態(tài)行波法內(nèi)容原理：該方法利用單相接地故障發(fā)生時(shí)，故障點(diǎn)處電流與電壓發(fā)生變化，向故障點(diǎn)兩端發(fā)出電流行波的特點(diǎn)，通過技術(shù)手段提取各分線路暫態(tài)電流行波的初始波頭，利用行波的幅值和方向作為故障選線的判據(jù)。特點(diǎn)：目前已被應(yīng)用于配電網(wǎng)，該法對(duì)波頭的識(shí)別容易受電磁干擾，且在實(shí)際生活中的配電網(wǎng)通常分支多且復(fù)雜，選線效率并不理想。（5）首半波法內(nèi)容原理：系統(tǒng)中產(chǎn)生單相接地故障發(fā)生后，利用接地點(diǎn)流回全系統(tǒng)對(duì)地電容電流導(dǎo)致故障分線路和安全線路中的零序電流方向相反的特征，可以進(jìn)行故障選線。由于消弧線圈中電流經(jīng)過暫態(tài)過程無法突變，消弧線圈不起作用。首半波法同時(shí)也適用于NES系統(tǒng)中。特點(diǎn)：此方法同時(shí)適用于NES系統(tǒng)和NUS系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生在相電壓的峰值附近單相接地故障時(shí)此法的準(zhǔn)確性和靈敏度較高；但在系統(tǒng)發(fā)生在相電壓零值附近故障時(shí)，由于時(shí)間短、暫態(tài)分量小的特點(diǎn)，導(dǎo)致該方法的準(zhǔn)確性和可靠性降低。（6）衰減直流分量法內(nèi)容原理：當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)歷單相接地故障時(shí)，正常線路電流沒有衰減的直流分量。但在暫態(tài)過程中，故障分線路的電流大部分為線路的電感電流，其衰減的直流分量較大，可以作為故障選線的選線判據(jù)。特點(diǎn)：當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)歷單相接地故障時(shí)，衰減直流分量法的準(zhǔn)確性和靈敏度較高；但是隨電壓接近峰值時(shí)，該方法的可靠性和靈敏度較低。1.2基于穩(wěn)態(tài)信息的方法（1）諧波分量法內(nèi)容原理：系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)零序電流中含有奇次諧波和基波占主導(dǎo)地位的諧波信號(hào)，且在發(fā)生單相接地故障時(shí)故障分線路時(shí)零序電流的奇次諧波中5次諧波占比大，利用該特點(diǎn)可以實(shí)施故障選線。此法可以忽略NES系統(tǒng)中消弧線圈補(bǔ)償對(duì)諧波的造成的影響，同樣適用于NES系統(tǒng)。故障分線路的五次諧波幅值為各個(gè)正常線路五次諧波之和，五次諧波的相位在正常線路與故障線路間相反，從而可以作為選線判據(jù)。特點(diǎn)：該方法在NES和NUS這兩種系統(tǒng)中都可使用，但故障電流中的5次諧波分量含量占比不高，同時(shí)諧波分量易受測量精度和系統(tǒng)中其他諧波污染，導(dǎo)致選線精準(zhǔn)性不高。有學(xué)者把各線路5次諧波分量平方求和，利用計(jì)算求出后的幅值比較，故障分線路的幅值最大，選線的精度得到了提高，但選線準(zhǔn)確率依舊不高。（2）零序電流比相法原理內(nèi)容：NUS系統(tǒng)在單相接地故障產(chǎn)生時(shí)，故障分線路的零序電流在方向與正常分線路恰好相反，即二者相位相差為180°。該方法利用上述特征實(shí)現(xiàn)故障選線。而與此同時(shí)，零序功率方向法以此方法為基礎(chǔ)，選線依據(jù)是零序電流和零序電壓的相乘的結(jié)果。特點(diǎn)：該方法原理通俗易懂，易于現(xiàn)實(shí)操作；但零序電流的相位差別比較容易經(jīng)不平衡電流的影響，導(dǎo)致選線判據(jù)不利于觀察；而且在NES中有消弧線圈補(bǔ)償時(shí)，由于存在補(bǔ)償電流的影響，該方法無效。（3）零序電流比幅法原理內(nèi)容：NUS系統(tǒng)在產(chǎn)生單相接地故障時(shí)，線路當(dāng)前所有正常運(yùn)行線路的對(duì)地電容電流幅值大小的總和為故障線路上的零序電流幅值，所以零序電流的幅值大小可以作為選線依據(jù)。特點(diǎn)：該方法只能進(jìn)行幅值的計(jì)算與比較，原理簡單；但由于使用線路自身的電容電流參數(shù)，當(dāng)線路出線較少或者線路中電纜所占比例較大時(shí)，無法滿足選擇性；而且在NES中有消弧線圈補(bǔ)償時(shí)，由于存在補(bǔ)償電流的影響，該方法無效。（4）群體比幅比相法原理內(nèi)容：NUS系統(tǒng)在單相接地故障產(chǎn)生時(shí)，比較各分線路的零序電流幅值大小，把幾個(gè)零序電流幅值比較大的線路列為疑似發(fā)生了單相接地故障的線路；在此基礎(chǔ)上，對(duì)列出的疑似單相接地故障線路進(jìn)行零序電流相位的比較，與其他所有線路的相位不同的就可以認(rèn)為其是發(fā)生故障的線路。特點(diǎn)：可以看作電流比幅法與電流比相法這兩個(gè)方法智能結(jié)合。首先進(jìn)行零序電流比幅，選出多條幅值較大的線路，然后進(jìn)行對(duì)應(yīng)的相位比較，方向與其他線路方向不同的就可以認(rèn)定其為故障線路，當(dāng)所有線路的零序電流方向一樣時(shí)，即判定為母線故障。但此方法易受不平衡電流以及其他多因素的影響，而且在NES系統(tǒng)中，由于存在補(bǔ)償電流的影響，該方法與上述兩種方法一樣對(duì)該系統(tǒng)無效。（5）零序?qū)Ъ{法原理內(nèi)容：當(dāng)線路產(chǎn)生單相接地故障時(shí)，利用零序電壓與零序電流計(jì)算出各分線的零序?qū)Ъ{值，故障選線則通過比較各分線計(jì)算出的零序?qū)Ъ{的相位以及幅值來實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：該方法對(duì)于NUS和NES系統(tǒng)均通用，且具有較高的靈敏度。但當(dāng)線路中過渡電阻較大時(shí)，尤其是線路中存在高阻接地時(shí)，各分線路中零序電壓與零序電流的數(shù)值比較小，采用的零序互感器特性會(huì)影響到測量數(shù)據(jù)的精度從而影響導(dǎo)納的精度。（6）零序有功分量法內(nèi)容原理：在NES系統(tǒng)中，由于故障線路與消弧線圈的電感構(gòu)成唯一的零序回路是通過接地點(diǎn)，與正常線路間無法構(gòu)成零序回路，因此故障分線路的零序電流中含有消弧線圈部分的串聯(lián)電阻的有功分量，導(dǎo)致故障分線路中零序電流有功分量比較大，形成選線判據(jù)。特點(diǎn)：該方法適用于NES系統(tǒng)，不適用于NUS系統(tǒng)。原理比較簡單；但在實(shí)際生活中，零序電流中包含的有功分量在整個(gè)零序電流中占比不到10%，所以比較受到測量誤差、儀器特性等因素的影響。（7）負(fù)序電流法內(nèi)容原理：當(dāng)系統(tǒng)中產(chǎn)生單相接地故障時(shí)，負(fù)序電源的等效阻抗比較小，產(chǎn)生的負(fù)序電流大體上從接地點(diǎn)經(jīng)故障分線路流回系統(tǒng)的電源，因此當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，正常線路中負(fù)序電流的幅值要小于故障分線路，兩者負(fù)序電流相位相反，由此可以形成選線判據(jù)。特點(diǎn)：此方法受過渡電阻的影響較小；但系統(tǒng)中負(fù)荷不平衡的因素對(duì)負(fù)序電流的影響很大，同時(shí)線路中負(fù)序信號(hào)的提取遠(yuǎn)不及零序電流獲取一樣簡單，綜上所述難以得到廣泛應(yīng)用。（8）零序電容電流補(bǔ)償法原理內(nèi)容：當(dāng)線路中產(chǎn)生單相接地故障時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)中出現(xiàn)的零序電壓對(duì)每條線路進(jìn)行從線路到母線方向、等同于線路自身零序電流大小的電流補(bǔ)償。此時(shí)正常分線路的零序電流會(huì)在補(bǔ)償后為零，但故障分線的的零序電流不為零，從而實(shí)施選線。特點(diǎn)：該方法基本不受系統(tǒng)中接地過渡電阻的影響；但此法的關(guān)鍵是準(zhǔn)確計(jì)算出各分線路需要的零序補(bǔ)償電流，為了保證計(jì)算結(jié)果足夠地正確精確，整定計(jì)算過程較復(fù)雜，另外還需要在線路中增加電流補(bǔ)償裝置，加大了檢測的投資成本。（9）DESIR法內(nèi)容原理：類似于上述所說的群體比幅比相法以及零序有功分量法，但是基于此法的故障分線路有功分量則是通過正常線路計(jì)算所得。次方法以基波電流信號(hào)為基礎(chǔ)，當(dāng)系統(tǒng)中產(chǎn)生單相接地故障后，我們對(duì)所有的分線路提取對(duì)應(yīng)的零序電流基波阻性分量，并把流經(jīng)接地點(diǎn)的殘余電流相量正交所產(chǎn)生的直線作為參考軸，故障分線路的零序電流投影在上述參考軸上不僅相位與其他正常線路相反且幅值最大，由此可以進(jìn)行故障選線。特點(diǎn)：該方法適用于高阻接地系統(tǒng)的故障檢測，靈敏度較高；但是有功電流占比少，再加上測量誤差等因素的影響，選線的準(zhǔn)確率不是很理想。（10）最大?I內(nèi)容原理：當(dāng)系統(tǒng)中產(chǎn)生單相接地故障后，線路中的電流會(huì)發(fā)生突變，故障分線路的零序無功功率突變量最大，可以通過判斷零序無功功率的突變量的大小選定故障線路。特點(diǎn)：該方法解決了容易受不平衡電流干擾的問題，減少了誤判發(fā)生概率，提高了選線的精確性。但此方法的相量關(guān)系計(jì)算往往比較復(fù)雜，并且需要穩(wěn)定的中間參考信號(hào)才能精準(zhǔn)地獲得線路故障前零序電流與線路故障后零序電壓之間的相量關(guān)系。1.3其他方法（1）殘流增量法內(nèi)容原理：殘流增量法僅適用于NES系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，記錄各分線路的零序電流，根據(jù)所記錄的各分線的零序電流調(diào)整線路中消弧線圈的補(bǔ)償度后再次記錄各線路補(bǔ)償后的的零序電流，對(duì)比各分線路前后記錄零序電流變化量，以此作為故障選線判據(jù)，故障分線路的變化量最大。特點(diǎn)：殘流增量法的原理簡單，基本不受設(shè)備誤差的影響。但該方法除了需要增加專用的設(shè)備，加大檢測成本外，還會(huì)使得故障點(diǎn)的電弧增大，讓故障范圍增大。（2）中電阻法內(nèi)容原理：中電阻法是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后等待一定時(shí)間，在中性點(diǎn)和大地之間接入一定時(shí)間、一定電阻的方法以放大故障零序電流特征，從而根據(jù)零序電流的改變量進(jìn)行選線。特點(diǎn)：該方法優(yōu)點(diǎn)是使故障分量更明顯，進(jìn)而增大了接地點(diǎn)處的電流，使得檢測的準(zhǔn)確性和靈敏性提高。但該方法除了需要增加專用的設(shè)備，加大檢測成本外，也可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)接地點(diǎn)的絕緣進(jìn)行破壞。（3）信號(hào)注入法內(nèi)容原理：此方法需要在電壓互感器的二次側(cè)注入頻率為工頻和各次諧波之間的信號(hào)，來保證收集到的信號(hào)不受配電線路中