供配电可靠性。所以，加大对配电网故障定位探索与研究的力度，提高供电部门处理故障的效率，降低人力的使用，节省投资，对于提高供电以及用电可靠性具有相当重要的意义。相关问题的研究进程以及需要解决的问题配电网单相接地故障定位的研究背景和意义配电网多采用小电流接地方式，主要有中性点经消弧线圈不接地和经高电阻接地三种方式。中性点到底选择哪种接地方式应根据系统的运行情况和设备绝缘水平进行选择。在我国的配电网中，及以下大都采用小电流接地方式，高压配电网广泛采用经消弧线圈接地运行方式，中压配电网多采用中性点不接地方式。考虑到实际中的特殊情况，本文还对中性点经消弧线圈接地的配电网进行仿真。小电流接地系统在供配电网络中应用范围较广，主要是由于它的以下优势它在发生单相接地时产生的接地电流较小，但线电压与是否接地无关，仍然保持三相对变换利用式中实部和虚部之间的共轭关系，定义了任意时刻的瞬时幅值瞬时相位及瞬时频率。鉴于希尔伯特黄变处理复杂信号和非平稳信号的独特优势，本文将应用于配电网故障行波信号分析，对故障行波波头到达时刻进行检测，进而实现故障测距。基于的故障行波到达时刻的检测由于行波传输的色散特性，造成不同模量不同频率的行波在传输过程中有不同的传输速度和衰减特性，影响对故障行波波头到达时刻的检测。因此，本文采用色散较小的故障行波线模分量。根据变换，相电压与模电压的关系为式中为相电压为模电压。其中，为线模分量。当配电网出现单相接地故障后，故障初始行波会包含从直流到高频的连续频谱。当故障初始行波线模分量中频率的分量最先到达测量点时,会引起测点处电压线模分量的突变，突变点标志着行波到达测点，在时频图中表现为高频突变。因此，基于的故障行波到达时刻的检测主要过程有提取电压测点处电压线模分量，如图所示对电压线模分量进行分解，选取分量,如图所示对分量进行希尔伯特变换，求其瞬时频率，瞬时频率突变点即为故障行波波头到达测点的时刻，如图所示。需要说明的是，之所以选取分量，是因为是最高频分量，含有系统发生单相接地故障时最重要的故障信息，有利于准确提取故障行波到达时刻。采样点数采样点数故障行波到达时刻图基于的故障行波到达时刻的检测故障区间定位和测距方法的提出本文的故障定位是基于双端行波测距法提出的，因此，在变电站和用户端均需安装电压互感器，并配有相应的电压行波检测装置。由于本文提取电压的线模分量来进行分析，因此，必须知道电压线模分量行波的波速才能更好地测距。线模电压行波的波速主要由线路的正序参数所决定，其计算公式如下其中为每公里输电线路的正序电感，为每公里输电线路的正序对地电容。由于影响行波波速的因素很多，因此，在实际中还需要通过实际测量来确定行波波速。三端配电线路故障区间定位如图所示的三端配电线路，设图中各条线路长度已知。发生单相接地故障后故障点为，设故障行波到达各个测点的时刻分别为和。图三端配电线路假设故障发生在分支点和测点之间。根据传统的双端行波测距原理，可以计算出以为始端测点，其他测点为末端测点的双端线路和的故障距离同理计算出以为始端测点的双端线路的故障距离和以为始端测点的双端线路的故障距离。将故障距离与此双端线路的始端测点到分支点之间的线路长度的比值作为元素得出矩阵，利用该矩阵判断故障支路，我们将该矩阵称为故障支路的判定矩阵。矩阵如式所示不考虑对角线上的元素由式可知矩阵变为可以看出矩阵中，第三行元素全都小于，第三列元素全都大于，且第三行和第三列均对应于测点，由此可以判断测点所在支路发生故障。对于分支节点发生故障，按照以上方法所得到的故障支路判定矩阵的元素全为。通过以上分析可以得出当故障支路判定矩阵中，如果第行的元素全都小于，且第列元素全都大于时，说明第行所对应的测点的支路发生故障当故障支路判定矩阵中的元素全都为时，则说明故障发生在分支点处。配电线路故障距离的确定确定故障支路后，所有将变电站测点作为初始测点，其他测点作为末端测点的双端支路中，如果只有条双端支路经过故障点，则该双端支路的故障距离即为故障点到变电站的距离如果有两条及以上的双端支路经过故障点，则求取这些双端支路故障距离的平均值，作为故障点到变电站的距离。故障区间定位和测距的仿真分析搭建如图所示的配电网仿真模型图配电网示意图其中，系统仿真参数如下线路参数,变压器，采用接线在消弧线圈接地系统仿真时，系统设为过补偿。电压测点采样频率为，提取发生故障前后各的数据。仿真算例假设距离测点的点处发生单相接地故障，通过前面所述方法，可以得到故障行波到达各个测点的采样点的位置如表所示表故障行波到达测点的采样点位置故障距离与距离的比值为同理可以计算出故障支路判定矩阵的其他元素，得到故障支路判定矩阵修正后的故障支路判定矩阵根据前面所得出的结论，可以判断测点所在支路发生单相接地故障，且故障点到变电站的距离为，定位误差为。仿真算例二设距离测点的点分支点处发生单相接地故障故障行波到达各个测点的采样点的位置如表所示表故障行波到达测点的采样点位置同理可以得到故障支路判定矩阵测点采样点测点采样点修正后的故障支路判定矩阵为由此可以看出判断出测点所在支路分支点发生单相接地故障。各种故障条件下的测距仿真为了证明本文所提方法的正确性和可行性，本文对不同故障条件下，不同支路发生单相接地故障进行了大量仿真。仿真模型如图所示。当过渡电阻，消弧线圈补偿度时，故障发生在不同时刻的仿真，仿真结果如下表所示表故障发生在不同时刻的仿真结果故障发生时刻故障支路故障区间定位结果实际故障距离计算故障距离定位误差分支点分支点分支点分支点分支点分支点分支点分支点当故障发生时刻在，消弧线圈补偿度时，不同过渡电阻情况下的仿真，仿真结果如下表所示表不同过渡电阻情况下的仿真结果接地点过渡电阻故障支路故障区间定位结果实际故障距离计算故障距离定位误差分支点分支点分支点分支点分支点分支点分支点分支点当故障发生时刻在，过渡电阻时，中性点不接地的仿真，仿真结果如下表所示表中性点不接地的仿真结果故障支路故障区间定位结果实际故障距离计算故障距离定位误差分支点分支点从以上的所有仿真结果可以看出，本文所提方法不仅适用于所有的小电流接地系统，而且在各种故障条件下均能准确判定故障区间，并实现较高精度的故障测距，能够满足现场实际要求。本章小结鉴于希尔伯特黄变换对于非平稳信号分析的独特优势，本章采用希尔伯特黄变换对测点处线模电压波形进行突变点检测，进而获得故障行波波头到达测点的时刻，然后采用传统的双端行波测距法来计算故障距离，形成故障支路判定矩阵，实现故障区间定位和测距。该方法与传统方法相比，不需要附加设备，也不需要人工手持探测器巡线，大大缩短了排除故障的时间，提高了工作效率。本章对不同故障支路和不同故障位置，以及不同过渡电阻，不同消弧线圈补偿度的故障情况进行仿真分析，验证本文所提方法在各种故障条件均能实现准确定位，具有定的实用性和可行性。目录摘要引言相关问题的研究进程以及需要解决的问题配电网单相接地故障定位的研究背景和意义国内外关于配电网单相接地故障选线方法简介尚需解决的问题未来的发展趋势本文所做的主要工作小电流接地系统介绍小电流接地系统单相接地故障时的稳态分量中性点不接地系统中性点经消弧线圈接地系统小电流系统单相接地故障时的暂态分量电感性电流特性分析电容性电流特性分析接地电流特性分析本章小结基于的故障区间定位和测距希尔伯特黄变换经验模态分解希尔伯特变换基于的故障行波到达时刻的检测故障区间定位和测距方法的提出三端配电线路故障区间定位配电线路故障距离的确定故障区间定位和测距的仿真分析仿真算例仿真算例二本章小结结论参考文献致谢基于的配电网单相接地故障定位的研究方立华山东农业大学机械与电子工程学院泰安摘要近年来，我国经济发展迅猛，高速发展的经济对供电质量和供配电可靠性提出了更加严格的要求，当配电网络发生故障时，运行人员应及时准确地找出故障点并及时对故障进行排除，尽快恢复供电，以减小用户损失。我国配电网中，及以下大都属于小电流接地系统，其故障的以上是单相接地故障。所以，对配电网单相接地故障定位进行深入研究，迅速及时准确找出故障点，这有利于提高配电网供电可靠性和电能质量。本文首先对课题的背景意义进行介绍，对国内外配电网单相接地故障选线以及故障定位的研究动态及其发展趋势进行了总结，并对小电流接地系统出现单相接地故障后零序电流稳态分量和暂态分量特征进行了详细分析。另外，鉴于希尔伯特黄变换即分析方法处理复杂信号时的独特优势，本文提出用分析方法对测点处线模电压波形突变点进行检测，进而得出故障行波到达测点的时刻，利用传统的双端行波测距法计算双端支路的故障距离，形成故障支路判定矩阵，通过故障支路判定矩阵来判断出故障区间，进而实现故障测距。最后通过仿真，论证了本文所提方法的准确性。关键词小电流接地系统单相接地故障希尔伯特黄变换故障定位,