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[摘 要]在农村中低压配电网路中，受限于多因素的影响，故障定位较为困难。农村配电网的主要故障中，单相接地故障占比最大，而且电网发生单相接地故障时由于短路电流较小，保护装置不需要立刻动作跳闸。但故障需要及时查明与接触，以恢复电网稳定运行，因此对农村电网故障进行定位十分关键。
[关键词]农村电网 单相接地故障 故障定位
中图分类号：TP70 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0078-01
1.行波定位原理
应用于电网故障定位检测的行波定位方法有两类，一类是人工向故障系统注入脉冲信号，捕捉由故障点反射回来的行波，从而找到故障点，另一类是利用故障产生的行波进行双端或单端故障定位。因此在实际应用中，根据不同定位方法可将行波定位分为四种类型的实践应用方法，即A、B、C、D四种定位方法。
A型行波定位是利用故障产生的行波进行单端定位，即利用行波来测量故障点与测量点之间往返一次的时间来确定故障点的位置。B型行波定位是利用故障点产生的行波到达线路两端的时间差来计算故障点的与两端的距离，进而确定故障的位置，实现故障定位。C型行波定位是在故障发生之后，由人工的方式在测量点向故障点发送脉冲信号，然后对脉冲信号发送到故障点、由故障点反射到测量点的时间进行测量，然后计算故障点的位置，进而实现故障定位。D型行波定位是利用线路故障切除后开关重合闸时，向线路注入一个合闸电流脉冲，然后判断是瞬时故障还是永久故障，如果是顺瞬时故障则不发生反射，线路恢复，如果是永久性短路故障，则合闸脉冲会在故障点反射回来，然后进行故障定位。
2.行波定位方法
（1）行波传播过程
在电网运行过程中，一旦电网发生短路故障，在故障点必然会产生故障电流与电压，进而引起故障点的电压变化。电网线路由于故障电压的变化而出现电弧暂态行波过程，也就是说，在故障发生的瞬间，故障点相当于叠加了一个虚拟电源，且该虚拟电源方向相反，与故障的前电压大小相等。故障暂态行波的波源就是此突然并与故障点的附加电压源。在这种情况下，故障点的初始行波浪涌将以接近光速的速度向两个相反的方向传播，并最终进入稳定状态。
（2）行波在波阻抗不连续点上的折射和反射过程
行波在沿着电网线路导线运动过程中，当线路发生短路故障，或者波阻抗在某一节点突然发生改变，那么这个节点被称为波阻抗的不连续点。波阻抗的不连续点会影响并改变行波沿导线运动的状态，使行波在该点发生反射和折射。当线路发生短路时，短路点电压为零，电流加倍，说明行波到达短路点后，电场能量全部转化成为磁场能量。
（3）农村电网C型行波定位方法
农村电网相对于高压线路而言，其多数具有分支线路，因此一旦农村电网发生线路故障时，故障点的反射波混杂在由线路的分支节点和许多端点造成的众多反射信号中，这导致在进行故障行波定位时，很难识别出来自故障点的反射信号。而且如果在电压过零附近发生接地故障时，很难检测到行波波头，因此在农村电网接地故障的行波定位方法中，A型行波定位与B型行波定位都会失效，而D型行波定位则是A型与B型的补充，那么C型行波定位则相对较为有效。因此在农村电网接地故障的定位方法选择时，可采用C型行波定位方法。
3.農村电网故障定位方法研究
（1）特征波C型行波定位方法
首先，对线路故障点的确定采取用比较的方法，对正常线路与故障线路进行比较，分析反射波波形来寻找突破点，在脉冲发出后根据突变点脉冲发出的起始时刻的时间差来计算故障距离。对于存在故障的线路而言，行波在故障点之前的反射是正常的，而在故障点会发生异常的反射，对比这两种反射来最终确定故障点。
其次，在特征波C型行波故障区段的确定方面，由于农村电网存在主干线与分支线的区别，在本文研究中设定主干线与分支线所用导线型号相同。那么以区段MN为例进行分析，MN带有分支线路，如图1所示：
其中主干线区段分为MA、AB、BN，支线包括AC与BD。当故障发生在主干线AB段或分支AC段上时，在检测段M处均能够检测到来自A点的反射特征波。当故障发生在AB段时，信号行波到达A点后一部分直接反射回监测点M，而另一部分则传播到C点，然后再从C点返回A点，在进一步返回M点，然后通过计算来取定AB段上的故障点距离与AC段的长度差异，进而确定故障位置。当故障发生在AC段上时，信号行波一部分在A点传播到B点后返回M点，另一部分则在A点返回M点，然后进行计算定位。当故障发生在BN段或BD段时，其测量原理与AB段和AC段相同，同样是通过信号行波来分析故障点与另一区段的距离差，然后确定故障位置。
再次，对于信息重叠问题，当主干线或分支线中出现的故障点，与对比区段的距离相同时，则会出现信号行波的反射波到达测试点的时间相同，则会导致检测到的行波出现“信号重叠”的现象。当故障发生在主干线AB段或分支AC段上时，如果出现信号重叠现象，不能确定故障区段，这是需要从另一层面对MA、AB、AC三个区段进行对比分析，只要AB不等于AC，那么就可以确定故障区段。当故障发生在主干线BN段与分支BD上时，一旦BN等于BD时，由于N、D的下游没有可以确定BN、BD区段故障的附加特征波，这使得故障定位时，无法区分BN与BD哪一个区段发生了故障。
（2）直流定位方法
在农村中低压电网线路中，通过直流定位法来定位故障地点时，可在线路首端M处向故障MN注入直流信号，电源输出电压可调，通过调整电源的电压控制注入电流的大小，一般将电流控制在0-200mA，在根据直流电力的流经，只有故障区段才能检测到电流的特征，确定故障分支（图2）。
在直流法检测中，直流信号的检测是直流法的关键技术，直流法具有诸多优点，一是线路的分支及下游没有接地故障就相当于开路，二是配电变压器对定位无影响，三是不怕故障点接地电阻。
（3）特征波C型行波-直流综合故障定位方法
在农村电网的故障定位检测中，由于条件较为复杂，而且农村电网带支路较多，因此可采用C型行波定位法与直流定位法相结合的方法来进行故障定位，提高故障定位的准确性。这种综合方法可以分为两步，第一步是故障发生后在线路首端注入脉冲信号，并检测比较线路的正常反射与异常反射，第二步是在故障首端注入100mA直流电流，然后通过信号检测器对满足故障距离的点附近的线路进行电流信号检测，进而准确的找到故障点。
参考文献
[1] 王亭亭，赵玉林.农村电网故障点定位方法研究[J].农机化研究.2017.2.
[2] 马巍.故障定位技术在农村电网中的应用[J].科技创新与应用.2015.12.
[3] 黄乾岳.农村配网架空线路故障定位的分析与研究[J].中国科技博览.2014.15.
[关键词]农村电网 单相接地故障 故障定位
中图分类号：TP70 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0078-01
1.行波定位原理
应用于电网故障定位检测的行波定位方法有两类，一类是人工向故障系统注入脉冲信号，捕捉由故障点反射回来的行波，从而找到故障点，另一类是利用故障产生的行波进行双端或单端故障定位。因此在实际应用中，根据不同定位方法可将行波定位分为四种类型的实践应用方法，即A、B、C、D四种定位方法。
A型行波定位是利用故障产生的行波进行单端定位，即利用行波来测量故障点与测量点之间往返一次的时间来确定故障点的位置。B型行波定位是利用故障点产生的行波到达线路两端的时间差来计算故障点的与两端的距离，进而确定故障的位置，实现故障定位。C型行波定位是在故障发生之后，由人工的方式在测量点向故障点发送脉冲信号，然后对脉冲信号发送到故障点、由故障点反射到测量点的时间进行测量，然后计算故障点的位置，进而实现故障定位。D型行波定位是利用线路故障切除后开关重合闸时，向线路注入一个合闸电流脉冲，然后判断是瞬时故障还是永久故障，如果是顺瞬时故障则不发生反射，线路恢复，如果是永久性短路故障，则合闸脉冲会在故障点反射回来，然后进行故障定位。
2.行波定位方法
（1）行波传播过程
在电网运行过程中，一旦电网发生短路故障，在故障点必然会产生故障电流与电压，进而引起故障点的电压变化。电网线路由于故障电压的变化而出现电弧暂态行波过程，也就是说，在故障发生的瞬间，故障点相当于叠加了一个虚拟电源，且该虚拟电源方向相反，与故障的前电压大小相等。故障暂态行波的波源就是此突然并与故障点的附加电压源。在这种情况下，故障点的初始行波浪涌将以接近光速的速度向两个相反的方向传播，并最终进入稳定状态。
（2）行波在波阻抗不连续点上的折射和反射过程
行波在沿着电网线路导线运动过程中，当线路发生短路故障，或者波阻抗在某一节点突然发生改变，那么这个节点被称为波阻抗的不连续点。波阻抗的不连续点会影响并改变行波沿导线运动的状态，使行波在该点发生反射和折射。当线路发生短路时，短路点电压为零，电流加倍，说明行波到达短路点后，电场能量全部转化成为磁场能量。
（3）农村电网C型行波定位方法
农村电网相对于高压线路而言，其多数具有分支线路，因此一旦农村电网发生线路故障时，故障点的反射波混杂在由线路的分支节点和许多端点造成的众多反射信号中，这导致在进行故障行波定位时，很难识别出来自故障点的反射信号。而且如果在电压过零附近发生接地故障时，很难检测到行波波头，因此在农村电网接地故障的行波定位方法中，A型行波定位与B型行波定位都会失效，而D型行波定位则是A型与B型的补充，那么C型行波定位则相对较为有效。因此在农村电网接地故障的定位方法选择时，可采用C型行波定位方法。
3.農村电网故障定位方法研究
（1）特征波C型行波定位方法
首先，对线路故障点的确定采取用比较的方法，对正常线路与故障线路进行比较，分析反射波波形来寻找突破点，在脉冲发出后根据突变点脉冲发出的起始时刻的时间差来计算故障距离。对于存在故障的线路而言，行波在故障点之前的反射是正常的，而在故障点会发生异常的反射，对比这两种反射来最终确定故障点。
其次，在特征波C型行波故障区段的确定方面，由于农村电网存在主干线与分支线的区别，在本文研究中设定主干线与分支线所用导线型号相同。那么以区段MN为例进行分析，MN带有分支线路，如图1所示：
其中主干线区段分为MA、AB、BN，支线包括AC与BD。当故障发生在主干线AB段或分支AC段上时，在检测段M处均能够检测到来自A点的反射特征波。当故障发生在AB段时，信号行波到达A点后一部分直接反射回监测点M，而另一部分则传播到C点，然后再从C点返回A点，在进一步返回M点，然后通过计算来取定AB段上的故障点距离与AC段的长度差异，进而确定故障位置。当故障发生在AC段上时，信号行波一部分在A点传播到B点后返回M点，另一部分则在A点返回M点，然后进行计算定位。当故障发生在BN段或BD段时，其测量原理与AB段和AC段相同，同样是通过信号行波来分析故障点与另一区段的距离差，然后确定故障位置。
再次，对于信息重叠问题，当主干线或分支线中出现的故障点，与对比区段的距离相同时，则会出现信号行波的反射波到达测试点的时间相同，则会导致检测到的行波出现“信号重叠”的现象。当故障发生在主干线AB段或分支AC段上时，如果出现信号重叠现象，不能确定故障区段，这是需要从另一层面对MA、AB、AC三个区段进行对比分析，只要AB不等于AC，那么就可以确定故障区段。当故障发生在主干线BN段与分支BD上时，一旦BN等于BD时，由于N、D的下游没有可以确定BN、BD区段故障的附加特征波，这使得故障定位时，无法区分BN与BD哪一个区段发生了故障。
（2）直流定位方法
在农村中低压电网线路中，通过直流定位法来定位故障地点时，可在线路首端M处向故障MN注入直流信号，电源输出电压可调，通过调整电源的电压控制注入电流的大小，一般将电流控制在0-200mA，在根据直流电力的流经，只有故障区段才能检测到电流的特征，确定故障分支（图2）。
在直流法检测中，直流信号的检测是直流法的关键技术，直流法具有诸多优点，一是线路的分支及下游没有接地故障就相当于开路，二是配电变压器对定位无影响，三是不怕故障点接地电阻。
（3）特征波C型行波-直流综合故障定位方法
在农村电网的故障定位检测中，由于条件较为复杂，而且农村电网带支路较多，因此可采用C型行波定位法与直流定位法相结合的方法来进行故障定位，提高故障定位的准确性。这种综合方法可以分为两步，第一步是故障发生后在线路首端注入脉冲信号，并检测比较线路的正常反射与异常反射，第二步是在故障首端注入100mA直流电流，然后通过信号检测器对满足故障距离的点附近的线路进行电流信号检测，进而准确的找到故障点。
参考文献
[1] 王亭亭，赵玉林.农村电网故障点定位方法研究[J].农机化研究.2017.2.
[2] 马巍.故障定位技术在农村电网中的应用[J].科技创新与应用.2015.12.
[3] 黄乾岳.农村配网架空线路故障定位的分析与研究[J].中国科技博览.2014.15.