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摘要：电力系统配电网作为与用户连接的端口，直接反映着用户在电能安全、优质、经济等方面所提出的要求，本文对配电网故障的类型以及国内外故障选线方法进行了概述。
关键词：配电网故障定位，配电网故障选线，
1.引言
配电网是电力系统的末端，直接对接着用户，在电能安全、优质、经济等方面所提出的要求。随着我国配电网络的不断发展，配电网供电的可靠性和供电质量有了更高的要求，配电网络一旦出现故障，应尽快找出并隔离故障发生的位置，提出应对策略并恢复供电。而供电可靠性的指标，用户年平均停电时间与事故抢修的处理效率密切相关，因此配电网自动化最重要的功能即为故障诊断、并进行定位。配电网故障定位对于提高供电能可靠性、增强供电质量具有非常重要的意义。
2.配电网故障的危害
配电网是由架空线路、配电变压器、开关、刀闸、无功补偿电容等设备组成，只要其中任何一个设备工作不正常都可能引起配电网的故障。
对线路来说，配电网的故障主要类型有：单相接地、两相短路或三相短路、缺相等故障。在线路故障中单相接地是电气故障中出现机率最多的故障，并可能会导致非故障相绝缘的破坏；两相短路时，短路电流比正常时大许多倍，并在放电处形成强烈的电弧，烧坏导线，造成供电中断；三相短路是最严重的电气故障，但其概率较低；缺相就是受电端一相或两相无电压，造成三相电机无法运转。
3.配电网故障选线的方法
针对配电网不同故障的特征不同，国内外目前有三种不同类型的配电网故障选线方法：利用故障稳态特征分量的选线方法、利用故障暂态特征分量的选线方法，和不利用故障特征分量的选线方法。
（1）利用故障稳态特征分量的选线方法
a．五次谐波法
群体比幅比相算法利用故障电容电流之间的相对关系，通过选取幅值较大的线路作为候选线路的方法。随着电缆在配电网中大量应用，因此，配电系统中，大部分中性点均经消弧线圈接地，消弧线圈对故障线路电流有补偿作用，使得对基波电容电流的群体比幅比相算法不再适用[1]。
当发生单相接地故障时，高次谐波随之产生。高次谐波电流中的容性分量与谐波次数也成正相关，消弧线圈的补偿作用对五次谐波的影响已经很小。然而五次谐波中的电容电流含量较大，且分布特性与中性点不接地系统的基波电容电流完全一致，即故障线路中的五次谐波零序电流最大，且五次谐波电流滞后零序电压90度；非故障线路中的五次谐波零序电流较小，五次谐波电流超前零序电压90度，利用群体比幅比相算法对五次谐波进行计算就可以实现故障选线。但是，单纯的五次谐波法容易受到系统中故障发生前的五次谐波分量的干扰，造成选线不准确，以及误报的产生。
b．有功分量法
由于，经消弧线圈接地系统普遍采用自动跟踪补偿方式，并且多在消弧线圈上串联或并联阻尼电阻Rn来限制谐振过电压，而正是由于这些电阻的存在，所以为有功分量法选线打下了基础。单相接地故障时，故障线路零序电流为所有非故障线路电容电流及其他支路电流之向量和，也包含有流过Rn的有功电流，故障线路中有功电流远大于非故障线路[2]。因此，通过比较各线路中零序电流的有功分量的大小就能够选出故障线路。
c．零序导纳法
配电系统正常运行情况下，利用零序网络的零序电流与零序电压，可以计算出各线路零序导纳。当发生单相接地故障时，非故障线路的零序导纳不会改变，但是故障线路零序测量导纳会发生变化，是电源零序导纳与非故障线路零序导纳之和的负数。因此，通过比较每条支路故障前后，各馈线零序测量导纳的变化就能够选择出故障线路。但是，电网单相接地故障时，选线成功率较低。
（2）利用故障相暂态特征分量的方法
单相接地故障时，故障相电压会下降，非故障相电压会升高，所以故障相电容电流有放电过程，系统从一个稳态过渡到另一个稳态[3]。因此故障电流的第一个半波有着非常明显的暂态过程，信号特征十分丰富，用它来作为选线标准，同时不受消弧线圈的影响。这就是故障相暂态特征分量选线的方法。
a.暂态分量的比幅比相法（首半波法）
暂态信号的频率随电网结构不同而不同，从几百到几千赫兹，衰减时间一般为1/4个工频周期。最大的暂态电流与稳态电容电流的比值，理论上等于暂态频率与工频频率之比，因此，暂态电流要比稳态电流值大出几十倍，可以到几百安培。经消弧线圈接地系统，由于消弧线圈的感抗跟随频率的增大而明显增大，电容容抗随频率减小，因此容抗远小于感抗。所以，采用暂态分量法就可以忽略消弧线圈的作用，此时谐振接地系统，与中性点不接地系统的比幅比相法完全相同。首半波原理就是假设接地故障发生在相电压接近最大值瞬间，此时故障线路暂态电容电流远大于非故障线路，并与所有非故障线路极性相反，据此可以正确选线。
b.基于小波分析的选线方法
暂态过程中包含了丰富的故障信息，小波分析对暂态突变信号和微弱信号的变化较敏感，能可靠提取故障特征。把暂态过程信号分解成不同时间尺度小波和位置小波，再对其进行变换，明显观察出故障线路暂态零序电流特征分量的包络线高于非故障线路的包络线，这样就能得到利用暂态信号的选线方法。但小波对突变信号的非常敏感，造成其抗干扰能力不强，现场复杂时候，干扰信号很容易引起“误判”；而接地电阻的增大同时会减小零序电流的突变量，导致“漏判”。因此，利用小波分析的选线方法还有待进一步研究[4]。
（3）不利用接地故障特征分量的选线方法
S信号注入法是不采用接地故障特征分量的选线方法。当发生故障时，接地相电压互感器一次侧处于被短路状态，若此时从电压互感器二次侧对地注入电流信号，则一次侧感应的电流只会沿接地线路接地相流动并经接地点入地。因此感应信号电流只存在于故障线路中，利用一种只反映注入信号而不反映工频及其谐波成分的信号电流探测器，对注入电流进行寻迹，就可实现单相接地故障选线[5]。
但该法必须在线路所有分段及分支装设信号电流探测器，导致投资增大，且在实际系统运行中，注入信号的强度在很大程度上受到电压互感器容量的限制。当故障为高阻接地时，线路上的分布电容会导致注入信号的分流，从而会给选线带来一定的干扰；如果接地点存在间歇性电弧现象，还将导致注入的信号在线路中将不连续从而会破坏注入信号特征，影响检测的精度。
4.结论
本文详细论述了目前国内外的配电网故障选线方法的研究现状，并对每种方法的特征进行了分析。给出了每种方法的优缺点。
参考文献：
[1]王彦文，左忠祥，徐康勇，等.基于5次谐波的混沌检测原理的故障选线方法的研究[J].电气应用，2011（8）：58-61.
[2]蔡金锭，熊志伟.中性点谐振接地的配电网故障选线方法[J].电力自动化设备，2008，28（1）：43-46.
[3]王建慧，王珍珍，丁利亚，等.油浸式电力变压器内局部放电定位的研究背景与意义[J].通信电源技术，2014，31（5）：104-104.
[4]庞清乐，孙同景，孙波，等.基于小波包分析的配电网故障选线新方法[J].电力自动化设备，2007，27（4）：19-22.
[5]唐金锐，尹项根，张哲，等.配电网故障自动定位技术研究综述[J].电力自动化设备，2013，33（5）：7-13.