摘要：智能电网是当今世界电能发展和转化的最新趋势。智能电网设计的重要组成部分是配电网的在线监控和故障定位，使用各种监控技术以实现对隐患和故障位置的动态预警，从而可以避免重大停电等电网事故。在对在线监测现状和输电线路故障定位技术进行分析的基础上，本文简要介绍了配电线路最常见的故障类型和原因，并以频率最高的单相接地故障为主要研究对象。使用无线传感器网络技术为配电网络构建在线监测系统，运用在线监测配电线路运行过程中的多个指示器动态评估设备状态，及时定位并有效解决故障，以期维护电力系统安全和用户经济利益。
关键词：配电线路；状态参数；在线监测；故障定位
配电线路作为电网运行的命脉，它在传输电能时是非常脆弱的，外力和人员操作不当造成的损坏可能导致严重的停电甚至导致电网崩溃，从而给社会，经济和人民造成很大的损失和伤害。因此，研究配电线路在线检测与故障诊断方法对于及时排查故障，恢复系统正常运行，维护电网安全以及为用户带来经济利益具有重要意义。国内外目前有许多对配电线路的在线检测和故障诊断的测试和研究，而对配电线路的测试却很少，它们集中于离线故障诊断中的线路故障的诊断和定位。现有的监视器和定位设备无法实现在线实时监视配电线路的运行状态，也无法有效地检测和诊断当前故障，高阻故障以及预测线路中有无早期故障等。如果某些早期配电线路故障无法及时纠正，则可能导致短路故障，从而危及电源系统的安全运行。
一、配电线路在线监测与故障定位研究现状
1.1配电线路在线监测技术的发展现状
现阶段，某些西方发达国家如美国，加拿大和德国等的配电网络都普遍采用了通信网络和计算机系统技术。随着科学技术的发展，出现了更先进的集成系统，即数据采集和监视控制系统。该系统可以实现配电网状态监测，故障诊断，远程控制以及数据分析处理功能。借助远程负载开关，可以定位故障部分，并可以远程控制负载开关，以隔离或恢复电源。外国配电自动化系统在提高配电网络的可靠性和电能质量，减少人工和网络运营成本，减少电力中断时间和面积方面则带来了重大的现实效益。
改革开放之前，我国能源工业的发展极其缓慢，因此，我国电力行业真正的发展期是在改革开放以后。中国配电自动化始于1990年代初期。当时，中国的一些公司开始根据国外先进的远程数据终端技术开发遥控配电设备。尽管当时该类型的设备具有三种高级远程控制功能，即远程控制，遥测和远程信号传输，但它无法实现馈线自动化。经过20多年的发展，中国许多公司已经成功开发了配电自动化产品并将其投入电网使用。
随着中国综合国力的发展以及国内外科学技术的发展，越来越多的新技术被用于使电网中的配电自动化。作为21世纪最有前途的技术之一，无线传感器网络应在许多行业中得到成功使用，例如在预防森林火灾，监视景观区域和智能家用电器联网方面。无线传感器网络在数据传输方面具有很大的灵活性和可靠性，可用于配电线路的在线实时监控，以确保配电线路的安全可靠运行。
1.2配电线路故障定位方法研究现状
对于配电线路的故障定位的研究已经持续了数十年，专家提出了许多方法，并取得了相当准确的定位结果。但是，这些算法不能用于对配电线路进行故障排除。这是因为配电线路比输电线路更复杂并且具有以下不同的特性：电压和电流只能通过变电站获得； 单相分支和两相分支的存在；分支负载随时变化；不同类型的线路参数，例如不同的电缆参数；不同级别故障电压的变化也会影响故障数据的测量。配电网的传统故障定位是在故障发生后派遣线路检查员沿线路找到故障点。这种方法既费时又费力，容易导致长时间停电。即使配电管理中心具有地理信息系统，可以帮助排除故障并恢复电源。但是，由于人工干预，所需时间仍然很长，无法满足用户要求。近年来，人们努力寻找准确有效的故障定位方法，并提出了许多建设性的方法。
二、配电线路的故障定位方法
配电自动化的最重要方面之一是在配电系统出现故障后快速确定故障的位置，执行适当的步骤以隔离故障区域，快速纠正故障并恢复电源系统的正常运行。可以看出，配电线路故障的准确定位是实现配电自动化的基础和前提。下文主要阐述了当前几种主要的配电线路故障定位方法的原理。
2.1监测定位方法
监视和定位方法是在线路的主要分支点和频繁发生故障的区域安装检测器，并使用分支检测器方法实时监视零电流以定位故障点。该方法在理论上相对简单实用，但是在技术实现上存在一些问题。提高检测装置的灵敏度和干扰抑制能力是其应用的关键。该方法仅基于本地故障电压和电流信号来定位故障部分，而没有充分利用相邻节点的故障数据。不利于单相接地故障检测。采用上述方法，在线路故障的情况下，需要大量的人力和物力来寻找沿线路的故障区域，自动化程度不高。由于在配电网络部署期间会发生各种各样的地理和地形条件，因此沿线实施手动检测存在困难。配电网设施的辐射面也很大，因此这种方法不利于快速隔离故障部分，会延长断电时间，造成不利影响。
2.2被动式定位方法
2.2.1区段搜索方法
区段搜索方法使用配电线路自动化设备，例如RTU，FTU和BTU，通过识别的每个线段的电力信息来确定故障区段，然后执行适当的断开操作以快速隔离故障区段。该方法的特点是可以确定错误区域，缩小错误区域并缩短搜索时间。
在实现配电自动化的网络中，收集的线路故障信息通过通信网络传输到SCADA系统。 SCADA系统根据特定的故障定位算法确定在哪两个开关之间发生故障，从而控制断开和闭合操作，隔离故障部分。基于矩阵运算的故障定位方法通常使用配电网自动化中的当前RTU和FTU分配信息来创建故障信息矩阵，然后结合网络来实现快速故障定位。由网络描述矩阵和错误信息矩阵获得的错误评估矩阵用于评估和隔离树形配电线路的故障部分。有学者提出了一种基于现场监控终端的优化矩阵算法，实现了并行供电操作和分支树网络定位算法中双电源或多个电源的统一。如果实时信息准确，则该方法可以很好地识别错误间隔，但是如果实时信息失真，则会导致错误判断。使用FTU信息定位线路故障仅适用于实现配电网络自动化的区域，但是，由于实现配电网自动化的成本过高，该方法的大规模使用被限制。
2.2.2阻抗法
阻抗法的故障定位假定线路平滑且简单，在不同故障条件下计算得出的电路回路的阻抗或电抗与从测量点到故障点的距离成正比。通过计算故障期间测量点的阻抗或电抗值与线路的单位阻抗或电抗值之比，可以确定从测量点到故障点的距离。
根据不同的算法，阻抗方法可以分为两种类型：单端检测和双端检测。由于仿真技术的许多缺点，并且在双面电源系统中仅使用来自定位算法的单侧电流和电压信号，因此单端检测测量精度受过渡阻抗和相反辅助电流的影响，定位精度差。定位算法使用精确分布的参数模型，但必须在数据同步和伪根区分方面进一步改进。阻抗法的优点是成本低，但受路径阻抗，线路负载和电源的影响很大。现有的阻抗方法被提出用于均匀的传输线，并且不适用于架空线和电缆混合的参数有较大变化的线。如果配电线的结构相对复杂并且包含许多分支线，则阻抗法不能排除错误的故障点。
三、结语
随着中国电网建设的飞速发展，配电线路的规模和结构日益复杂。配电线路状态参数的在线监测和故障定位，不仅可以快速定位故障，减轻维修工作强度，提高维护效率，还可以有效避免断电等情况发生，提高配电网运行的安全性和稳定性。因此，对配电线路的状态参数的在线监测和故障定位方法的研究具有十分重要的现实意义。
参考文献：
[1]翟进乾. 配电线路在线故障识别与诊断方法研究[D].重庆大学,2012.
[2]张涛. 城市配电线路状态参数的在线监测与故障定位方法研究[D].河北工业大学,2015.
[3]李俊宜.配网自动化系统中线路故障快速定位方法分析[J].机电信息,2019(30):22-23.