基于負序電壓的配電網故障定位方法

摘要：結合我國配電網的實際情況，文章提出一種能夠確定配電網故障點確切位置的實用方法，此方法通過比較各節點負序電壓確定故障區段，并將故障區段始端負序電壓與本線路始端和末端短路時的故障負序電壓進行運算得出故障點距離。此方法適用于配電網的各種短路故障的定位，并可應用于故障的自動在線檢測。
關鍵詞：配電網；故障定位；相間短路；負序電壓

0 引言
提高供電可靠性是供電企業一項基本任務，也是一項常規任務。供電可靠性不僅涉及到供電企業本身的經濟效益，更涉及到用戶的經濟利益。隨著電力市場化程度和人民生活水平的提高，供電可靠性越來越受到人們的關注。據統計，電力用戶遭受的停電事故95％以上是由配電網引起的(扣除發電不足因素)，其中大部分是故障原因。我國配電網停電的主要原因有限電(電源不足或線路過負荷)、計劃檢修、事故檢修、市政建設等。隨著電力供需關系的緩和以及城網改造和建設的深入，備用容量和線路增多，限電和計劃檢修造成的停電時間都大幅度減少，故障檢修停電逐步成為影響供電可靠性的主要因素。當前的城網改造采用了線路自動分段器，當發生永久性故障時可以隔離出故障線路區段，減少停電范圍，但檢修時還是要根據經驗判斷故障點的準確位置。在故障段內有很多分支和配電變壓器，要查找故障點位置需要較長時間。配電網與輸電網有很大的不同，很多輸電網成熟的技術并不適用于配電線路。
目前針對配電線路的實用故障診斷方法仍很匱乏。故障距離的計算一般是根據短路的特點及邊界條件，利用首端開關采集到的三相電流、三相電壓及線路參數來計算故障點到首端開關的距離。由于配電線路較短，線路阻抗較小，阻抗計算誤差較大。本文結合我國配電網的實際情況，采用比較各節點電壓確定故障區段，然后將故障區段始端故障電壓與本線路末端短路時的故障電壓對比，從而能夠找出故障點的確切位置。

1 相間短路故障定位原理
以BC相問短路為例，如圖1。

首先對各個節點相間電壓進行排序，最終確定負序電壓BC相間電壓最高點m，即
max(Ul2)=Ui2≠0 (1)
而m點之后的某節點n，BC相間電壓為零，
即Uj≠0
其中，Ul為第1節點相間電壓；
那么可以確定，此時相問短路故障發生在支路ij上。然后確定短路點距離f節點的距離。由于配電線路長度較短，所以配電線路的阻抗相對較小，分段器之間負荷分支又很多，很難做到精確的定位，本文提出一種負序電壓比對的方法，避免了上述問題，取得相當不錯的效果，能夠給出較為準確的距離定位。

首先進行離線的短路計算，計算出各節點短路時，其本身和上游節點的短路負序電壓。
考慮到10kV線路節點之間的長度較短，計算中采用的是進一步簡化了的：II型電路，即忽略了對地導納，只計及導線的阻抗。