基于负序电压的配电网故障定位

        引言

　　提高供电可靠性是供电企业一项基本任务，也是一项常规任务。供电可靠性不仅涉及到供电企业本身的经济效益，更涉及到用户的经济利益。随着电力市场化程度和人民生活水平的提高，供电可靠性越来越受到人们的关注。据统计，电力用户遭受的停电事故95%以上是由配电网引起的(扣除发电不足因素)，其中大部分是故障原因。我国配电网停电的主要原因有限电(电源不足或线路过负荷)、计划检修、事故检修、市政建设等。随着电力供需关系的缓和以及城网改造和建设的深入，备用容量和线路增多，限电和计划检修造成的停电时间都大幅度减少，故障检修停电逐步成为影响供电可靠性的主要因素。当前的城网改造采用了线路自动分段器，当发生永久性故障时可以隔离出故障线路区段，减少停电范围，但检修时还是要根据经验判断故障点的准确位置。在故障段内有很多分支和配电变压器，要查找故障点位置需要较长时间。配电网与输电网有很大的不同，很多输电网成熟的技术并不适用于配电线路。

　　目前针对配电线路的实用故障诊断方法仍很匮乏。故障距离的计算一般是根据短路的特点及边界条件，利用首端开关采集到的三相电流、三相电压及线路参数来计算故障点到首端开关的距离。由于配电线路较短，线路阻抗较小，阻抗计算误差较大。本文结合我国配电网的实际情况，采用比较各节点电压确定故障区段，然后将故障区段始端故障电压与本线路末端短路时的故障电压对比，从而能够找出故障点的确切位置。

　　1 相间短路故障定位原理

　　以BC相问短路为例，如图1。

　　首先对各个节点相间电压进行排序，最终确定负序电压BC相间电压最高点m，即

　　max(Ul2)=Ui2≠0 (1)

　　而m点之后的某节点n，BC相间电压为零，

　　即Uj≠0

　　其中，Ul为第1节点相间电压;

　　那么可以确定，此时相问短路故障发生在支路ij上。然后确定短路点距离f节点的距离。由于配电线路长度较短，所以配电线路的阻抗相对较小，分段器之间负荷分支又很多，很难做到精确的定位，本文提出一种负序电压比对的方法，避免了上述问题，取得相当不错的效果，能够给出较为准确的距离定位。

　　首先进行离线的短路计算，计算出各节点短路时，其本身和上游节点的短路负序电压。

　　考虑到10kV线路节点之间的长度较短，计算中采用的是进一步简化了的：II型电路，即忽略了对地导纳，只计及导线的阻抗。

　　其中：EM2为线路始端各相负序电压;Uj2为j节点的各相负序电压;

　　ZM2为线路始端与节点i间的等效负序阻抗矩阵;

　　Eij2为节点i、j间的等效负序阻抗矩阵;

　　这样，只需比较短路时实测m节点的电压与线路末端短路m节点电压的理论值，即可求得短路的位置。