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【摘 要】 保证和提高用户供电的可靠性是供电企业的一项基本任务。根据相关的数据分析，电网中很大一部分的停电事故都是由配电网所引起的（扣除发电不足等因素），而且大多是由于配电网故障引起。当线路发生故障时，用户供电可能会中断，为减少停电造成的损失，需要快速、准确地测定配电网故障位置，然后及时隔离并修复故障，这对于缩短停电时间，减少由于停电对用户造成的损失，提高供电可靠性意义重大。
【关键词】 配电网；故障；定位方法
1、故障测距法
对于郊区及乡镇配电网，供电距离长，采用故障测距的定位方法不仅能降低成本，而且还能减轻寻线负担。
1.1阻抗法
阻抗法是利用故障时测定到的电压和电流求取故障回路的阻抗，又因故障回路阻抗与故障距离成正比，从而根据此定位故障。阻抗法原理简单，并且投资较少，但是由于配电网的结构比较复杂，分支线、混合线路也较多，而且负荷影响较大，所以阻抗法不能简单的直接用来测距计算，实际应用中也总是作为辅助测距方法。由于这种方法原理简单，容易实现，所以一直得到人民广泛的关注。电桥法是阻抗法故障测距中比较广泛的一种。电桥法包括电阻电桥法和电容电桥法两种。电阻电桥法仅仅只是适用于低电阻的测量，故障点要求的电阻不能超过100千欧，最高不能超过500千欧，最好是2千欧。它的基本原理是将被测电缆末端非故障与故障相接，电桥两输出臂分别接故障和非故障相，调节电桥臂上的调节电阻，当电桥平衡后，根据电桥平衡原理计算出故障距离。其优点是方便和简单。但是也有缺点，一是不适合测量高电阻和闪络性故障。因为故障电阻较高的情况下，电桥回路中电流很小，一般电流检流计灵敏度很低，难以检测出电桥是不是平衡，另一个缺点是需要知道电缆的准确长度等原始材料，当一条电缆路线是由两种以上材料或不同截面积的两段以上的电缆组成时，还需进行换算。还有电桥法不能测量三相短路故障。电容电桥法可以用于电缆断线故障的测量，其原理与电阻电桥法类似。
1.2行波法
根据行波理论，无论是详见短路故障还是当相接地故障，都会产生向线路两端传播的行波信号，利用在线路测量捕捉到的暂态行波信号可以实现各种类型短路故障的测距。行波法是通过测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间或利用故障行波到达线路两端的时间差来计算故障距离。它是一种比较常用的方法，具有速度快、精度高等优点，有A、B、C、三型行波测距法。
1.2.1A型行波测距
故障点发生故障后，产生的行波就会在故障点与测量端来回传播，可以通过行波往返故障点与测量端一次的时间与行波波速来确定故障点的距离。这种方法不收过渡电阻和对端负荷阻抗的影响，不仅原理简单，而且能用的装置较少，且可以在理论上达到较高的精度，比较常用的A型行波测距方法主要有脉冲电流和脉冲电压法。脉冲电流法的原理是通过线性电流耦合器测量电缆故障击穿时产生的脉冲故障电流信号，实现了一起和高压回路的电耦合，省去了电容与电缆之间串联的电容和电感，简化了接线，而且还易于分辨传感器耦合出的脉冲电流信号，这种方法的优点是安全、可靠和接线简单等。脉冲电压法又叫冲击闪络法，其原理是首先利用直流高压和脉冲高压信号把电缆故障点击穿，然后通过放电电压脉冲在测量端与故障点之间往返一次的时间来测距。它的优点是，不需要将高阻和闪络性故障击穿，直接利用故障击穿产生瞬时脉冲信号，测试速度比较快，测量过程简单。它的缺点是利用此方法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串联个电阻和电感产生电压信号，这样就增加了接线的复杂性，且降低了电容放电时加在故障电缆的电压，使故障点很难被击穿，并且测量中，分压器耦合的电压波形变化不明显，难以分辨。
1.2.2 B型行波测距
其基本原理是只利用故障点行波产生的第一个行波波头信号到达电缆两端的信息，并借助于通行通道进行故障测距的。此方法的优点是，只利用第一个波头，因而故障点的反射波和透射波不会限制这种方法的应用，但是这种方法仍然需要精确的故障行波到达测量端的时间。
1.2.3 C型行波测距
其基本原理是电缆发生故障时，将电缆与电网断开，通过脉冲发射装置向故障电缆发射高频脉冲，然后计算脉冲信号在装置与故障点之间的来回时间，从而计算出故障距离。
1.3音频电流感应法
如果电缆发生了故障，就很难利用上述方法检测到故障点放电的声音或者根本没有放电声音，多以低电阻故障使用其他检测方法进行故障定位。这时可以使用音频电流感应法通过检测地面上磁场的变化来确定故障点的位置。其基本原理是用1-15KHz的音频信号发生器向被测电缆通入音频信号电流，由于电磁耦合的作用，在大地中会产生感应电流，从而形成磁场。然后再地面上用探头沿着电缆敷设路径接受音频信号，并将接受到的音频信号送入到接收机进行放大并送入耳机。根据耳机响声的变化可探测故障点的位置。音频信号最强的是故障点的上方，当探头继续前移是，音频信号逐渐降低，所以音频信号最强的地方就是故障点。
2、信号注入法
2.1 S注入法
这种方法是利用故障时暂时闲置的电压互感器注入交流信号电流。通过检测故障线路中注入信号的路径和特征来实现故障测距和定位。在发生接地故障后，通过三相电压互感器的中性点向接地线路注入特定频率的电流信号，注入信号会沿着故障线路经接地点注入大地，用信号寻迹原理便可实现故障选线可确定故障点。此方法的优点在于适合于线路上只安装二相电流互感器的系统，缺点在于接地电阻较大时线路上分布电容会对注入信号分流，给选线和定点带来干扰，如果接地点存在间歇性电弧现象，注入的信号在线路中将不连续，让检查有一定的困难，这种方法寻找故障点话费时间较长，有可能在此期间引发系统的第二点接地，造成线路自动跳闸。这在检测固定线损方面有很大的效用，节能变压器是指三相高压为10kV、低压为400V，额定容量为30kVA～1600kVA的油浸式和额定容量为30kVA～2500kVA的干式配电变压器。其空载损耗和负载损耗应符合国家标准GB20052-20006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》中节能评价值的规定。节能变压器与普通变压器相比，在综合功率损耗上有极大降低。以非晶合金变压器为例，其空载损耗可比普通S9型硅钢片变压器的降低75%～80%。应当说明，对于非晶合金变压器与普通硅钢变压器在额定电流下的负载损耗大小相等，使用中只要负载情况相同，产生的可变损耗都相同；非晶合金变压器与硅钢变压器节能体现在不变损耗即空载损耗上。虽然推广节能变压器有利于节能降耗，但也应考虑到节能变压器的费用和更换成本，应结合电网改造和原有变压器的状况，综合考虑成本与效益考虑是否更换。超过寿命服役的变压器、国家规定淘汰的老旧变压器，能效或其他性能不符合国家标准的变压器时首先应更换的，同时应对变压器的经济运行做出作何评价，评价为运行不经济、且综合功率较大的变压器应更换。固定损耗指的是配电网中不随线路和设备的负荷改变而改变，只与设备容量、设备质量以及电压的大小有关的电能损耗。变压器中的空载损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，又称为铁损，是决定固定损耗大小的主要因素。在一个交流电路中，电气设备只有电流通过后，形成一个稳定的磁场，才能够带着负载做功，并正常的运行和工作，这个电气设备形成磁场并运转的过程称之为电磁转换。经过这个过程，电气设备在磁场的作用下，铁芯中会产生磁滞和涡流的现象，导致电气设备的铁芯发热而使温度升高，电能损耗因此而产生。在这个过程中，磁滞损耗远大于涡流损耗，因此将这个过程中产生的损耗称之为磁滞损耗。电缆线和电容的介质损耗，电网变压器和一些设备仪器中的铁损都属于固定损耗。电网变压器的配置和运行是影响电网线损的一个关键因素，并影响整个电网的经济性。变压器容量是否合理，是在配置变压器的时候考虑的主要问题，变压器容量不合理会导致电网中空载损耗较大。
2.2端口故障诊断法
此种方法提出利用单相接地后的电压和电流的特点进行測距和定位。从端口方程出发，通过施加音频正弦信号，以比较传输网可测端口故障前后测试信号的变化量为根据，实现自动在线定位故障分支。这种方法的优点是故障诊断侧后工作量小，适用于较大网络的故障诊断，缺点是分支上的故障点位置只能归结为分支与主支的联接点，确切故障距离无法确定，且采用线路两侧信息，需要数据通信，有很强的实用性。
结论
本文研究了几种配电网故障定位技术。分析了不同故障定位技术的基本原理和特点以及适用范围。在实际应用中要综合配电网的实际结构和现场条件来确定故障定位方案。配电网故障定位技术的进步，对提高供电可靠性具有重要意义。
参考文献：
[1]严凤，杨奇逊等.基于行波理论的配电网故障定位方法的研究[J].中国电机工程学报，2004，24（9）：37-43.
[2]杨俊起，陈滟涛等.配电网故障定位的改进矩阵算法研究[J].高电压技术，2007，33（5）：135-138.
[3]陈散技，丁同奎等.蚁群算法在配电网故障定位中的应用[J].电力系统自动化，2006，30（5）：74-77.
【关键词】 配电网；故障；定位方法
1、故障测距法
对于郊区及乡镇配电网，供电距离长，采用故障测距的定位方法不仅能降低成本，而且还能减轻寻线负担。
1.1阻抗法
阻抗法是利用故障时测定到的电压和电流求取故障回路的阻抗，又因故障回路阻抗与故障距离成正比，从而根据此定位故障。阻抗法原理简单，并且投资较少，但是由于配电网的结构比较复杂，分支线、混合线路也较多，而且负荷影响较大，所以阻抗法不能简单的直接用来测距计算，实际应用中也总是作为辅助测距方法。由于这种方法原理简单，容易实现，所以一直得到人民广泛的关注。电桥法是阻抗法故障测距中比较广泛的一种。电桥法包括电阻电桥法和电容电桥法两种。电阻电桥法仅仅只是适用于低电阻的测量，故障点要求的电阻不能超过100千欧，最高不能超过500千欧，最好是2千欧。它的基本原理是将被测电缆末端非故障与故障相接，电桥两输出臂分别接故障和非故障相，调节电桥臂上的调节电阻，当电桥平衡后，根据电桥平衡原理计算出故障距离。其优点是方便和简单。但是也有缺点，一是不适合测量高电阻和闪络性故障。因为故障电阻较高的情况下，电桥回路中电流很小，一般电流检流计灵敏度很低，难以检测出电桥是不是平衡，另一个缺点是需要知道电缆的准确长度等原始材料，当一条电缆路线是由两种以上材料或不同截面积的两段以上的电缆组成时，还需进行换算。还有电桥法不能测量三相短路故障。电容电桥法可以用于电缆断线故障的测量，其原理与电阻电桥法类似。
1.2行波法
根据行波理论，无论是详见短路故障还是当相接地故障，都会产生向线路两端传播的行波信号，利用在线路测量捕捉到的暂态行波信号可以实现各种类型短路故障的测距。行波法是通过测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间或利用故障行波到达线路两端的时间差来计算故障距离。它是一种比较常用的方法，具有速度快、精度高等优点，有A、B、C、三型行波测距法。
1.2.1A型行波测距
故障点发生故障后，产生的行波就会在故障点与测量端来回传播，可以通过行波往返故障点与测量端一次的时间与行波波速来确定故障点的距离。这种方法不收过渡电阻和对端负荷阻抗的影响，不仅原理简单，而且能用的装置较少，且可以在理论上达到较高的精度，比较常用的A型行波测距方法主要有脉冲电流和脉冲电压法。脉冲电流法的原理是通过线性电流耦合器测量电缆故障击穿时产生的脉冲故障电流信号，实现了一起和高压回路的电耦合，省去了电容与电缆之间串联的电容和电感，简化了接线，而且还易于分辨传感器耦合出的脉冲电流信号，这种方法的优点是安全、可靠和接线简单等。脉冲电压法又叫冲击闪络法，其原理是首先利用直流高压和脉冲高压信号把电缆故障点击穿，然后通过放电电压脉冲在测量端与故障点之间往返一次的时间来测距。它的优点是，不需要将高阻和闪络性故障击穿，直接利用故障击穿产生瞬时脉冲信号，测试速度比较快，测量过程简单。它的缺点是利用此方法测距时，高压电容对脉冲信号呈短路状态，需要串联个电阻和电感产生电压信号，这样就增加了接线的复杂性，且降低了电容放电时加在故障电缆的电压，使故障点很难被击穿，并且测量中，分压器耦合的电压波形变化不明显，难以分辨。
1.2.2 B型行波测距
其基本原理是只利用故障点行波产生的第一个行波波头信号到达电缆两端的信息，并借助于通行通道进行故障测距的。此方法的优点是，只利用第一个波头，因而故障点的反射波和透射波不会限制这种方法的应用，但是这种方法仍然需要精确的故障行波到达测量端的时间。
1.2.3 C型行波测距
其基本原理是电缆发生故障时，将电缆与电网断开，通过脉冲发射装置向故障电缆发射高频脉冲，然后计算脉冲信号在装置与故障点之间的来回时间，从而计算出故障距离。
1.3音频电流感应法
如果电缆发生了故障，就很难利用上述方法检测到故障点放电的声音或者根本没有放电声音，多以低电阻故障使用其他检测方法进行故障定位。这时可以使用音频电流感应法通过检测地面上磁场的变化来确定故障点的位置。其基本原理是用1-15KHz的音频信号发生器向被测电缆通入音频信号电流，由于电磁耦合的作用，在大地中会产生感应电流，从而形成磁场。然后再地面上用探头沿着电缆敷设路径接受音频信号，并将接受到的音频信号送入到接收机进行放大并送入耳机。根据耳机响声的变化可探测故障点的位置。音频信号最强的是故障点的上方，当探头继续前移是，音频信号逐渐降低，所以音频信号最强的地方就是故障点。
2、信号注入法
2.1 S注入法
这种方法是利用故障时暂时闲置的电压互感器注入交流信号电流。通过检测故障线路中注入信号的路径和特征来实现故障测距和定位。在发生接地故障后，通过三相电压互感器的中性点向接地线路注入特定频率的电流信号，注入信号会沿着故障线路经接地点注入大地，用信号寻迹原理便可实现故障选线可确定故障点。此方法的优点在于适合于线路上只安装二相电流互感器的系统，缺点在于接地电阻较大时线路上分布电容会对注入信号分流，给选线和定点带来干扰，如果接地点存在间歇性电弧现象，注入的信号在线路中将不连续，让检查有一定的困难，这种方法寻找故障点话费时间较长，有可能在此期间引发系统的第二点接地，造成线路自动跳闸。这在检测固定线损方面有很大的效用，节能变压器是指三相高压为10kV、低压为400V，额定容量为30kVA～1600kVA的油浸式和额定容量为30kVA～2500kVA的干式配电变压器。其空载损耗和负载损耗应符合国家标准GB20052-20006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》中节能评价值的规定。节能变压器与普通变压器相比，在综合功率损耗上有极大降低。以非晶合金变压器为例，其空载损耗可比普通S9型硅钢片变压器的降低75%～80%。应当说明，对于非晶合金变压器与普通硅钢变压器在额定电流下的负载损耗大小相等，使用中只要负载情况相同，产生的可变损耗都相同；非晶合金变压器与硅钢变压器节能体现在不变损耗即空载损耗上。虽然推广节能变压器有利于节能降耗，但也应考虑到节能变压器的费用和更换成本，应结合电网改造和原有变压器的状况，综合考虑成本与效益考虑是否更换。超过寿命服役的变压器、国家规定淘汰的老旧变压器，能效或其他性能不符合国家标准的变压器时首先应更换的，同时应对变压器的经济运行做出作何评价，评价为运行不经济、且综合功率较大的变压器应更换。固定损耗指的是配电网中不随线路和设备的负荷改变而改变，只与设备容量、设备质量以及电压的大小有关的电能损耗。变压器中的空载损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，又称为铁损，是决定固定损耗大小的主要因素。在一个交流电路中，电气设备只有电流通过后，形成一个稳定的磁场，才能够带着负载做功，并正常的运行和工作，这个电气设备形成磁场并运转的过程称之为电磁转换。经过这个过程，电气设备在磁场的作用下，铁芯中会产生磁滞和涡流的现象，导致电气设备的铁芯发热而使温度升高，电能损耗因此而产生。在这个过程中，磁滞损耗远大于涡流损耗，因此将这个过程中产生的损耗称之为磁滞损耗。电缆线和电容的介质损耗，电网变压器和一些设备仪器中的铁损都属于固定损耗。电网变压器的配置和运行是影响电网线损的一个关键因素，并影响整个电网的经济性。变压器容量是否合理，是在配置变压器的时候考虑的主要问题，变压器容量不合理会导致电网中空载损耗较大。
2.2端口故障诊断法
此种方法提出利用单相接地后的电压和电流的特点进行測距和定位。从端口方程出发，通过施加音频正弦信号，以比较传输网可测端口故障前后测试信号的变化量为根据，实现自动在线定位故障分支。这种方法的优点是故障诊断侧后工作量小，适用于较大网络的故障诊断，缺点是分支上的故障点位置只能归结为分支与主支的联接点，确切故障距离无法确定，且采用线路两侧信息，需要数据通信，有很强的实用性。
结论
本文研究了几种配电网故障定位技术。分析了不同故障定位技术的基本原理和特点以及适用范围。在实际应用中要综合配电网的实际结构和现场条件来确定故障定位方案。配电网故障定位技术的进步，对提高供电可靠性具有重要意义。
参考文献：
[1]严凤，杨奇逊等.基于行波理论的配电网故障定位方法的研究[J].中国电机工程学报，2004，24（9）：37-43.
[2]杨俊起，陈滟涛等.配电网故障定位的改进矩阵算法研究[J].高电压技术，2007，33（5）：135-138.
[3]陈散技，丁同奎等.蚁群算法在配电网故障定位中的应用[J].电力系统自动化，2006，30（5）：74-77.