摘要：随着电力系统的不断发展，通过对配电网线路电能量信息的采集和分析，得出不同故障类型所对应的信号特征，据此可大幅提高配电网线路检测效率和故障处理速度，有利于电网的安全稳定运行。
关键词：电能量；配电网；故障检测
引言
近年来，随着社会经济迅猛提升，电力系统也有了飞速发展。配电线路是电力系统的重要组成部分，但是也容易受到各种因素影响而发生故障，需要加强其巡查监测。此，本文基于电能量信息系统对配电网系统故障检测方法进行研究，设计出故障检测方法流程。
1配电网故障特征分析
1.1 中性点不接地系统单相接地故障
所谓中性点不接地系统，是指变压器的中性点处于悬空状态，不接任何导线，因此与大地之间是不存在电气连接的，但是对地电容是有电流的。一般来说，可以认为电网三相对称，在正常工作的情况下，三相线路的零电流均没有零电流，即零电流是零。如果出现单相接地故障，电网三相的对称性就被破坏，不平衡的电流流经各线路形成零电流。
在单相接地故障的状态下，非对称的三相电压会表现了一个零序电压，该电压相应诱导出零序电流，并且可以根据正常线路来计算零序电流的大小，即求和后取相反数。零序电流是随着距离的增加而不断衰减的，以故障点为圆心，距离越大，零序电流越小。因此，可以根据这些特点来定位故障点的位置[1]。
1.2 谐振接地系统小电流故障
在谐振接地系统小电流故障分析中，通常假设不存在弧光现象造成的干扰，因此可以将故障点流过的暂态故障电流分成两部分：一部分是来自对地电容，另一部分是来自消弧线圈电感。这两部分可以分别进行计算。在单相接地故障出现的情况下，非对称电压的会引发相应的故障电流，但这个暂态故障电流从产生到稳定需要一个过程。
目前一些变压器的中性点并非不接地，但也不是直接接地，而是在中性点与地之间串联一个消弧线圈，这会引入一定的补偿效应而无法直接识别零序电流。但如果对消弧线圈的电抗值进行调控，即可在一定的范围内改变中性点电压，尽管正常线路的对地电容与调控前的电流不一致，但调控后的值在当量上是相等的。因此，如果检测到零序电流当量变化与补偿电流一致的测点时，即可判定出现了单相永久接地故障[2]。
2 配电线路运行故障分析
2.1 接地故障问题分析
按照接地类型的不同可以将接地故障分成“工作接地”以及“保护接地”等类型，其中工作接地的目的是要保证用电装置设备可以正常运行，而保护接地的目的是要确保电气设备的正常运行，防止由于接触电而造成其损坏。这两种接地方式都会在运行中出现某些故障，例如若是线路中存在绝缘破坏处，或者直接和地进行连接时，一旦电路存在过电压以及电流就会造成电器设备损坏，严重情况下容易引发人员伤亡。
2.2 短路故障问题分析
配电线路中最常见的就是短路故障，会对线路安全运行造成非常大的危害，严重情况下会造成人员伤亡。造成短路故障的原因较多，其中最主要的是不同导体短接或者线路绝缘体被破坏而引发的。另外，在进行电力维修时因为相关操作人员违规操作会引发配电线路短路故障发生，例如绝缘缺少会造成金属芯外露，一旦使用中导线出现某种移动就会造成短路故障出现。
2.3 超负荷故障问题分析
配电线路在进行电能传输时，由于线缆规格存在一定差异，其电流荷载量也有所差异，不同规格电缆具有不同的安全限值。一旦配电线路电流载荷长期超出安全极限就会造成线路的超负荷运行，容易引发相应的安全故障问题[3]。
3配电网系统故障检测方法
3.1电能计量管理系统
首先通过安装在线路端部的电能计量装置即电压、电流采集装置来获得线路的电压和电流信号，再将信号传输至数据后台，利用设定程序对其进行计算。
其中计算系统采用多线程技术设计，利用多线程技术的并行操作方式提高系统性能，即一个应用程序的行为可被组织成很多相互独立的平行操作，根据不同任务指定不同的优先级，用户可通过将应用中的不同工作分割到不同线程中，让他们在不同处理器上同步运行，从而改善系统性能[4]。
3.2故障判断方法
首先通过电能量信息系统采集线路电能信号，并根据信号的变化规律对其故障进行判断。然后基于判断结果，到达现场对故障进行及时处理，从而迅速恢复供电。配电网线路故障最常见的是短路故障和断路故障，其中短路故障依据不同形式，大体上分成单相短路接地故障、单相短路故障、两相短路接地故障、两相短路故障、三相短路故障。各类故障对应的电能信号如下。
（1）配电网采集的信号为：线路三相电流突然上升且三相电压又直接降至零。该情况判断为三相短路故障。
（2）配电网采集的信号为：两相电流突然急剧上升且其相位相反，同时该两相电压较先前降低１／２；另外一相电流直接突变为零且电压未变化。该情况判断为两相短路故障，且故障发生在电流突然增大的两相上。
（3）配电网采集的信号为：两相电流突然急剧上升且电压突变至零；另外一相情况相反，电流突变至零，电压有少量增大。该情况判断为两相短路接地故障，且故障发生在电流突然增大的两相上。
（4）配电网采集的信号为：一相电压忽然下降至零，但该相电流却急剧增大；另外两相情况相反，电流忽然下降至零，但电压较先前少量增大。该情况判断为单相接地短路故障，且故障发生在电流突然上升的那相上。
4当前技术问题及未来发展方向
目前的故障诊断智能技术中，主要是基于FTU传回的故障信息的智能诊断技术，而且已趋于成熟。国内外学者创造了多种智能算法以及各种智能技术相结合的诊断方法，在准确性、快速性、容错性等方面都有较优越性能，但其局限性也是显而易见的：判据只有FTU上传的故障信息，不能实现精确定位；处理复杂故障能力较差；FTU工作环境恶劣，出错可能性较大。总体来说由于采集的故障信息太简单，无法深入分析故障原因和位置。
目前已有基于行波测距的故障诊断方法，该方法能够实现精确故障定位，定位精度可达5 m，大大减少了故障排除难度，但由于其成本较高，目前之应用于输电架空线路和电缆中，在配电网中无应用。目前配电网中使用性能最好的还是基于FTU上传的故障信息的智能技术。行波诊断法的发展前景是很好的，其性能明显优于目前的配电网故障诊断技术，只是成本较高，因此如何减少安装数量和生产成本是关键问题。单种故障信息作为判据进行诊断容易由于信号畸变导致出错，而且可能存在诊断盲区，无法处理复杂情况等问题，因此，未来的故障诊断技术发展方向应该是基于信息融合的，基于多种故障信息作出故障诊断其性能必然更优。其主要研究方向是：具备多种故障信息采集能力的终端；更快、更准确的故障信息传输能力；基于信息融合的故障诊断算法[5]。
结束语
综上所述，当前配电网的结构越来越复杂，规模越来越大，尤其随着分布式电源大量接入，对于配电网供电的可靠性提出更高的要求。当配电网发生故障时，调度中心将接收到大量信息，其中包括正确报警信号和错误报警信号，同时还需考虑由于保护误动或拒动，这使得调度人员难以从庞大而复杂的数据中及时诊断故障，因此，发展智能故障诊断系统是非常必要的。
参考文献：
[1] 廖登伟.配网自动化故障定位的问题研究及应用[J].通讯世界,2019,26(8):253-254.
[2]配电网故障诊断方法的综述[J]. 刘穗秋,黄雅芬,李义海. 电子世界. 2019(03)
[3]面向信息物理深度融合的电网故障诊断研究综述[J]. 夏苏. 电子世界. 2019(15)
[4]含分布式电源的配电网故障诊断方法[J]. 程学珍,林晓晓,朱春华,雷倩,陈强. 工矿自动化. 2017(04)
[5]基于泛在电力物联网技术的配电网故障诊断方法优化[J]. 李西明,赵斌,杨一帆,李祎. 内蒙古电力技术. 2020(01)