摘要:现代化进程不断加快的背景下，电力资源在生产生活中扮演着越来越重要的角色。为进一步提高电力服务水平，必须要降低配网故障发生概率。因此，电力企业需要明确配网故障的基本类型和诱因，通过信息技术对配网故障进行分析，并且优化相关的定位技术，促进定位技术向更加自动化和智能化的方向发展。从而缩短工作人员找出配网故障的时间，使他们做到技术抢修，保证了配网的维护效率和质量。
关键词：大数据；配网故障分析；定位技术；应用
1配网故障的问题分析
1.1速断故障
速断故障一般出现在配网线路上端，由三相短路或两相短路造成。速断故障出现的主要原因有：线路充油设备（如油断路器、电力电容器、变压器等）短路、喷油，雨季雷电、暴风雨的影响，树木砸住导线等。
1.2过流故障
过流故障一般出现在线路下端，过流故障是由配网线路中电流超出线路保护阈值或三相短路、两相短路造成。过流故障中发生较多的是两相短路故障。过流故障出现以后，导致配电线路中的阻抗显著降低，配网线路中的短路电流远远大于正常情况下的运行电流。过流故障出现的主要原因与速断故障出现的主要原因基本相同。在配电线路中，此类过流故障对电力系统中的线路设备及人员存在很大的安全威胁。
1.3单相接地故障
单相接地故障可能发生在配网线路的任何一个节点。单相接地故障出现的主要原因包括断线、绝缘子被雷击导致损毁、线下有树木等等。接地故障最大的特点就是，当某配网线路设备发生故障时，该故障点相对于地面的电压迅速变为0，这就导致非故障相的电压迅速升高至线电压，最终该相所带电荷出现负电压，如果线路长时间以负电压状态运行，超过配电设备的耐压能力，将会导致设备损坏，严重时会引发火灾事故。查找单相接地故障点需要借助绝缘摇表，通过一段段对线路进行排查才能找到故障点。
2配网故障定位技术的研究和应用
2.1阻抗测距法
阻抗测距法原理如下：当故障发生后，提取各支路稳态电压及稳态电流大小，并结合线路参数，对监测量进行分析与计算，最后得到故障点距离。阻抗法受电网运行方式、过渡电阻大小、线路参数的影响，定位结果存在较大的不确定性。此外，我国配网系统基本上都是中性点非有效接地系统，单相接地故障时故障特征不明显，阻抗测距法基本无法适用。
2.2基于FTU的故障定位方法
（1）零序电流法。配网系统发生故障后，故障区间两端的零序电流幅值相差较大，利用该特征，零序电流法通过比较相邻FTU测量的零序电流大小来确定故障位置。该方法缺点是不适合中性点经消弧线圈接地的配网系统。
（2）相关系数法。配网单相接地故障后，对于非故障区段来说，FTU检测的零序电流变化趋势相同，波形相关系数较大，而故障区段两侧的零序电流差异较大，波形基本无相关性。该方法通过比对各FTU检测的两两波形之间相关系数来识别故障区段。
（3）中电阻法。配网系统发生单相接地故障后，中电阻法通过在中性点位置接入一特定电阻，改变了中性点的运行发生，产生了一显著的故障工频特征电流，此时，故障电流发生明显突变并容易被检测到，从而实现故障点的定位。该方法适用于配网小电流接地系统网络，但故障后改变了中性点运行方式，容易增加系统运行隐患，且对人员安全造成较大威胁。
（4）5次谐波法。对于中性点经消弧线圈接地系统，5次谐波法通过判断相邻FTU零序电流中5次谐波分量是否超过一定阈值来判断故障所属区段。由于5次谐波较弱，幅值很低，给实际测量带来较大的困难，因此实际工程应用中限制较多。
（5）矩阵法。矩阵法通过配网结构计算出网络描述矩阵，利用故障时刻FTU上传的电流信息计算故障信息矩阵，结合网络描述矩阵及故障信息矩阵计算出故障判断矩阵，进一步的判断故障所属区段。
利用开关装置以及馈线区域之间的连接关系，构建了一种网络描述矩阵模型，根据矩阵法计算了故障区间判断矩阵，实现了故障区域的快速识别。
（6）人工智能法。在处理配网故障定位问题时，人工智能法首先构造出目标函数，将故障查找转变为函数求解最优解过程。目前配网区段定位智能算法有遗传算法、粗糙集、蚁群算法等。人工智能法容错性较高，但无法消除算法收敛于局部最优的缺点，并且计算量很大，定位检测过程耗时较长。有文献将辐射状配网划分为若干区域，通过改进算法对各独立区段分别定位，最后结合全局寻优，减少了计算量并提高了求解速度。目前人工智能法存在模型构建困难，效率不高的缺陷，短时难以大范围应用。
2.3行波定位法
（1）A型行波定位方法利用单端设备采集的单个行波，通过单端行波定位技术实现定位，该方法无需对端设备同步采集，单个行波即可实现精确定位。当线路发生故障时，故障点的波阻抗不连续特性使得行波经过故障点时会产生显著的折反射效应，根据行波主波折反射来回时间来确定故障点精确位置[2]。
（2）B型行波定位即双端行波定位，需要故障点两端同步采集故障行波，通过计算故障行波到达两端设备时间差来计算故障点位置，该方法利用故障时刻产生的行波脉冲，不受行波折反射影响，定位精度较高。
（3）C型行波定位法与A型原理一致，差异在于C型行波定位需要在故障结束后人为向线路注入脉冲信号，然后检测这一信号在故障线路中的折反射过程，通过单端行波定位实现故障点检测。
A、B型两种定位技术均是在线定位技术。A型定位装置简单，然而实际故障过程中行波折反射复杂，反射波衰减较大，有时难以识别反射波使得故障定位失效。B型行波定位仅利用故障时刻故障点产生的行波，幅值较大，易于检测和识别，但故障点两端均需布置检测设备，且需要高精度GPS定位系统实现同步采集，投资相对较大。由于故障的随机性，故障特征量影响因素众多，当故障形成于电压峰值附近时，产生的暂态信号幅值最强，而当故障发生在电压过零附近时，故障暂态信号不明显，难以检测，此时A、B型两种行波技术都难以定位。C型行波是一种离线方式的定位技术，该方法不受故障时信号强弱影响，可进行多次重复的检测，提高了故障定位可靠性。当检测中因较大干扰导致检测失效时，可通过装置重发行波信号进行二次检测，由此提高了抗干扰能力。
2.4“S”注入法
当配网系统发生了单相接地故障后，“S注入法”在母线PT上通过信号注入装置向配网网络注入一种异频信号，然后注入信号通过故障点入地，并形成回路，进一步沿线检测各线路的异频信号，当异频信号存在时，认为被检测支路上存在故障，以此确定故障所属大致范围。最后，在被锁定的区间内利用手持仪器进一步针对性的检测，根据异频信号的分布确定故障点位置。该方法在实践工程应用中能起到一定效果，可用于中性点非有效接地系统，对线路上是否安装有零序电流互感器没有要求，然而该方法需要配置信号注入设备，且使用效果受PT容量影响，此外，对于弧光接地故障或间歇性故障，该方法难以起到效果[3]。
“S”注入法具有无需新增投入一次设备的优点，此外，信号注入设备与配网系统之间通过PT耦合，与配网系统无直接电的连接，无绝缘问题，且不受接地点过渡电阻大小的影响，因此该方法在实际工程中仍有经常运用。
结束语
随着社会的快速发展，人们的用电量越来越大，对于供电服务质量的要求也更高。为了提高供电质量，减少配电设备出现故障，缩短故障时，停电的时间，所以在现代的电力企业中加强对配网故障定位技术的研究是非常必要的。希望通过这项技术的进步，可以提高电力企业的服务质量，减少因故障停电的时长。
参考文献
[1]林旭欢.降低农村低压配网故障发生率[J].农村电气化,2019(06):77.
[2]周艳平,赵玺,姚朝,等.基于大数据的中低压配网故障智能诊断[J].云南水力发电,2019,35(03):166-168.
[3]陈楠涛.10kV配网线路故障分析处理及预防措施[J].中国高新科技，2019(11):93-95.