在我國，10kV配電網屬于中壓電網，大多采用中性點非有效接地方式，屬于小電流接地系統[1-3]，其對應的單相接地故障又稱為小電流接地故障。在10kV配網
系統中單相接地故障占整個故障的80%以上，按照規定，發生單相接地故障，
系統可以運行1～2小時，從而保證了供電可靠性。然而，10kV配電網所處的
地理環境復雜，一般采用單電源輻射性供電，總體長度長，配電線路分支較
多，接地電阻和分布電容大，故障點電流較小，捕獲的電流信號較弱，故障定位困難。
單相接地故障定位主要包括三部分：（1）故障選線；（2）確定故障區段或分
支；（3）確定故障點。目前國內外對故障定位的研究大多數集中在第一部
分，而如何確定故障區段和故障點位置卻缺乏成熟的研究成果。單相接地故障
的快速、準確定位仍然是一個急待解決的難題。
10kV配電網發生單相接地故障，傳統的定位方法依靠人工巡線，由操作人員沿線路巡視查找故障點。這不僅耗費了大量人力物力，而且延長了停電時間，降低了供電可靠性，這就迫切需要一種快速故障定位的方法出現。
目前，10kV配電網單相接地故障定位方法[4-11]按原理可以分為阻抗法、注入
法、區段查找法、智能法和行波法。根據電氣量在線路上的采集位置可以分為單端定位法和雙端定位法；根據測量時線路是否帶電可分為在線定位和離線定位。本文分析了當前10kV配電網單相接地故障各種定位方法的優缺點，為發展故障定位技術提供了一些研究思路。
1．定位方法分析
（1）阻抗法
阻抗法是根據故障時測量到的電壓、電流來計算故障回路的阻抗，假定線路為均勻線，根據線路長度與阻抗成正比的關系來估算故障距離[12]。阻抗法具有投資
少的優點，但受路徑阻抗、線路負荷和電源參數的影響較大，阻抗法只適合于
結構比較簡單的線路，對于帶有多分支的10kV配電線路，阻抗法無法排除偽故障點，實際應用中常常作為輔助測距方法，結合“S 注入法”計算故障距離或配合行波法確定故障位置。
（2）注入法
注入法是故障后向系統注入特定頻率信號，通過檢測往返信號來確定故障距離。主要包括S注入法[13]、端口故障診斷法和加信傳遞函數法。
注入信號分為直流信號和交流信號兩種，由此又可以分為交流注入法和直流注入法。交流注入法易于地面檢測，簡單易行，但是，當高阻接地時，大部分電流信號會流向對地電容，流入故障點的交流信號較少，定位效果不明顯。而直流注入法不受線路分布電容和接地電阻的影響，直流信號在中途沒有衰減，定位效果明顯。但是直流注入法檢測起來比較麻煩，通常需要驗電和登桿測量。
S注入法是一種特殊的交流注入法，S注入法的特點是電網發生單相接地故障時，人工向系統注入一個特定頻率的信號，然后用專用的信號探測器沿線探測，注入信號消失點即為接地點。S注入法具有交流注入法的優點，但是需要附加信號注入設備，且注入信號強度受容量限制，對于高阻接地及間歇性故障，檢測效果不好。
端口故障診斷法[14]是模擬電路故障診斷理論應用于分布參數傳輸網故障診
斷，從端口方程出發，通過施加音頻正弦信號并結合字典法的概念，用零序故
障電流在主支兩側的分布參數與故障位置的對應性實現故障定位。端口故障診斷法的優點是故障診斷測后工作量小，其缺點是定位范圍只包括主支和第一級分支與主支的交點，無法確定確切的故障距離，且需要數據通信采集線路兩側信息。
加信傳遞函數法[15-17]基于頻譜分析原理和線路分布參數模型，在出線處加入
方波激勵信號源，在首端測量時域的零序電壓和電流數據，計算得到頻域傳遞
函數，獲得故障信息，根據各分支端口傳遞函數頻譜的波形特征進行故障定位。對于多分支的線路，在基于傳遞函數的基礎上提出了特征向量法，利用分支特征向量判定故障所處的分支，利用故障距離特征向量獲得故障距離。理論上這種方法不受負載參數變化的影響，測量方便，但在實用中尚未得到推廣。
（3）區段查找法
區段查找法利用配電網自動化設備（如RTU、FTU和BTU）檢測得到的各線段的電氣量判斷故障區段，再將故障區段迅速隔離。該方法的特點能夠查找出發生故障的區段，縮短了故障范圍和查找故障點的時間。但是此法的定位作用是有限的，無法實現故障線路的精確定位。
對于實現了配電自動化的系統，一般利用采集線路的故障信息，通過通訊網絡送至SCADA系統，SCADA系統根據一定的故障定位算法自動定位出故障發生在哪兩個開關之間，從而將故障區段隔離。
對于沒有實現配電自動化的系統，一般利用線路故障指示器實現故障點的分段定位，出現故障時，需要耗費的大量的人力和物力進行沿線查找，確定故障區段，自動化程度不高，是目前仍廣泛應用的一種方法，但是該方法不利于故障區段的快速隔離，延長了停電時間。
（4）智能法
智能法是在分析故障距離時引入了人工智能方法和手段。包括專家系統、模糊理論、遺傳算法、人工神經網絡等。目前該方法正處于研發階段。
專家系統[18](expert system)是智能技術領域里發展最早、最成熟的分支，它利用
計算機技術將相關專業領域的理論知識與專家的經驗知識融合在一起。該方法
不僅可解決那些依靠解析方法不能解決的問題，也可使所求解問題的知識搜索和推理范圍縮小，提高問題求解速度和推理效率；其解釋模塊能夠對推理所用的知識、推理過程及結論進行解釋。專家系統的不足之處有：建造并維護并一個完備的知識庫難度很大，學習功能弱，容錯性差。
模糊理論[19](fuzzy theory)是將經典集合理論模糊化，并引入語言變量和近似推
理的模糊邏輯，具有完整的推理體系的智能技術。模糊理論可適應不確定性問
題，具有很強的容錯能力；由于一般的模糊系統采用了與專家系統類似的結構，所以它也具有專家系統的一些固有的缺陷。
遺傳算法(genetic algorithms)是60年代后期出現的一種優化技術，通過模仿生物遺傳和進化的過程尋求復雜問題的全局最優解和局部最優解。遺傳算法對待求解問題幾乎沒有什么限制，也不涉及常規優化求解的復雜數學過程，并能夠得到全局最優解集或局部最優解集，這是它優于傳統優化技術之處[19]。但是，建立數學
模型的難度決定了遺傳算法的有效性。此外，交叉和變異操作也在很大程度上
影響最后的結果。所以，如何確定相應的參數還有待進一步研究。
人工神經網絡[20-21](artificial neural network，書寫為ANN)是模擬人類神經系統傳
輸、處理信息過程的一種人工智能技術。與其他智能方法相比，人工神經網絡方法具有自學習的功能，不需要預先知道對象的數學模型，使用大量的樣本數據對其在線訓練，可不斷提高計算精度。人工神經網絡算法具有算法簡單、易于實現和訓練的優點，是目前配電網單相接地故障測距中采用最多的一種智能化方法。但是，ANN也有不足之處，在使用之前要有大量的、有代表性的樣本供其學習，且學習算法的收斂速度較慢，ANN學習完成之后，外推能力較差，對診斷結果缺乏解釋能力等。
（5）行波法
行波法是通過測量故障產生的行波在故障點及母線之間往返一趟的時間或利用故障行波到達線路兩端的時間差來計算故障距離。一般分為A，B，C，E 4種[22]。
利用故障產生的行波進行單端故障定位的方法稱為A型行波定位方法，利用故障產生的行波進行雙端故障定位的方法稱為B型行波定位方法，故障后由人工注入脈沖信號的方法稱為C型行波定位方法，利用線路故障發生后開關重合閘的瞬間，注入電流脈沖的方法稱為E型行波定位方法。
行波法不受系統參數、系統運行方式變化、線路不對稱及互感器變換誤差等因素的影響，構成簡單、容易實現。行波法定位的關鍵是能夠捕捉行波波頭來準確地判斷行波波頭的到達時刻，而故障行波信號是一些傳播模式的混合信號每種傳播模式的不同頻率分量有不同的速度和衰減，使得行波在傳播過程中發生畸變，降低了對行波準確到達時間的判別及對行波反射波的識別能力，這些是影響行波法故障定位精度的重要原因。
2.結論
鑒于我國10kV配電線路結構復雜，節點和分支多的特點，精確故障定位困難，上述每一種方法都有優缺點，可以根據不同的情況來選擇合適的定位方法。
C型行波法是離線測距，該方法不受信號故障時刻行波信號強弱的影響，在進行故障測距時可以重復進行判斷。當一次接收到的信號不能清楚分析故障點位置時，可以重新發一個行波信號進行再次測距，該方法在10kV配電網單相接地故障定位中有著巨大的優勢。
區段定位法雖然有一定的缺陷，在實際中仍有重要的研究價值，尤其隨著配電自動化的快速發展，選擇合適的檢測或保護設備，仍舊可以大大提高單相接地故障定位的準確性。
隨著人工智能理論技術的不斷發展，智能法在10kV配電網故障診斷方面得到了十分廣泛的應用。人工智能方法對于復雜的非線性系統問題求解有著極大的優勢，它彌補了傳統的單純依靠數學求解的不足，解決某些傳統方法難于求解或不能解決的問題。
對于上述每一種定位方法的缺陷和不足，還可以考慮將其改進或者采用某兩種方法相結合綜合定位。目前提出的有一種叫做“直流定位，交流定點”的綜合定位方法，該方法綜合考慮了交直流兩種方法的優缺點，在實際應用中也取得了一定的預期效果。除此以外，還有行波法和智能法相結合綜合定位、行波法和交流注入法相結合綜合定位，改進智能法，改進S注入法等等，諸多定位方法具有很好的研究前景。
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作者簡介
徐汝�。�1986—），男，河南周口人，碩士研究生，研究方向為配電網故障定位。
嚴鳳（1965—），女，河北保定人，碩士生導師，研究方向為配電網自動化。09858
