刘松峰 李晓阳 张金岱 张晓洋 王天彬
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摘要：直流配电网是未来电力行业新的发展方向，也是未来符合国家环保主题新的电力传输系统。针对于传统交流配电网线路故障发生我们可以快速测距发现故障的位置，在长期的时间发展中有着一定的技术手段积累，而新的直流配电网线路故障测距方法是需要我们积极深入研究的，也是为了应对未来电力行业的供电网线路的转变。
关键词：直流配电网；测距；故障；研究
引言：直流配电网是针对交流配电网而言的，本身提供给负荷的直流母线，直流符合可以直接由直流母线供电，交流符合需要经过逆变设备后才能使用，直流配电网有着可靠性高、损耗小。在我国大力实行环保主题的前提下可以得到很大的应用，风能、太阳能、光伏电池这些分布式电源，直流配电网能够很好接入这类型的分布式电源加以利用，大大减少接入交流配电网需要的额外DC/AC逆变环节，大大减少成本，降低损耗。
一、研究直流配电网线路故障测距方法的意义
随着全世界能源危机的爆发，环境污染，能源相继发生短缺等问题开始慢慢受到全世界的关注，分布式电源是未来发展的主要方向，也是为了应对环境和能源的改变，让人类持续性发展的必然。风能、太阳能、光伏电池应用到生活中成了未来的研究方向，直流配电网也是顺应分布式电源产生的电力传输手段，是会在未来电力传输中发挥巨大作用的。
配电网故障的维修效率一直是全世界关注的重心，配电系统不仅提供着人们生活的便利，同时在国家的一些重要科技方面电力系统提供保障。配电网扮演的角色也是更加重要，如何在配电系统出现故障能够快速定位故障，一直大型电力系统的痛点，对于新的直流配电网更是我们需要积极去解决的问题，研究直流配电网线路故障测距方法能够快速在大型配电网中定位故障点，大大的减少电力故障造成的损失，能够给国家和人民带来更稳定的电力系统是我们电力工作人员孜孜不倦的追求。
二、直流配电网线路测距新方法的研究
配电网络故障测距方法根据原理来分主要有注入法、阻抗法、行波法。这是传统的故障测距方法，也是直流配电网络测距新方法的基础。我们需要在研究这三种方法原理的基础上找到适合直流配电网线路测距方法。
2.1配电网络线路测距三大基本方法的原理
阻抗法属于一种单端的测量线路故障的方法，主要是通过在线路的某一端测量阻抗来计算发生故障的位置。阻抗线路故障距离测量法的准确性有待提高，受到很多因素的影响。例如受过度电阻、暂态故障分量等。传统阻抗法无法应用于直流线路故障测距。
注入法也是属于单端的测量方法，注入法是将测距模块提前分布在直流配电网线路中，核心元器件就是电感和电容。主要通过固定周期向直流接地的线路中发射脉冲信号，通过重复计量脉冲信号从发射端到故障点往返时间，从而计算出故障发生的位置。
行波法测距是行业研究的热点，也是应用最多的测距手段。行波法的应用条件更加大，不受线路类型、故障电阻和两侧系统的影响，可以很好的应用在多种故障测距模型中。现代行波法主要分为行波相关法和高频行波法。
行波相关法主要是抓住向故障点运动过去的电压行波和从故障点返回的反向电压行波波形相同，极性处于反向，找到两者行波的时间延迟差对应行波运动在母线和故障点花费的时间来计算故障距离，从而定位故障点；高频行波法是提取电压或者电流的高频分量，进行数字信号处理来进行故障测距。
2.2 等效RLC测距模块
RLC测距模块是直流线路故障发生的时候，断路器迅速转换，在发生故障区间的位置等效测距模块的电容、电感和阻抗为RLC串联电路，利用RLC二阶电路的特性和能量守恒，建立起一套测距算法，来进行故障测距。
等效RLC测距模块属于一种在注入法基础上的一种改进的方法，是一种在传统交流配电网线路基础上的改进适合直流配电网线路的方法，也是顺应直流配电网线路故障定位的新方法，利用传统的RLC等效模型结合新的算法，能够更准确的定位故障点，快速的算出线路故障距离。这种方法能够准确定位故障点，尤其双极短路故障测距误差极其小，这种方式耐过渡电阻能力更强。
2.3采用神经网络对直流配电网线路进行故障测距
神经网络对于直流线路故障测距方法主要用于高压直流输电，主要采用固有频率和故障距离两者间的函数关系，神经网络能够实现非线性条件下的拟合能力，能够很好的进行高压直流线路故障测距。
神经网络测距方式有着自身的限制，只要针对高压直流输电，同时神经网络需要大量的样本学习，才能保证神经网络测距的准确性，神经网络本身就是一个模拟学习的过程累积，能够在大量的样本学习中实现1对1的函数，能够在样本中进行模拟优化，样本选取的关键在于要涉及各种故障的样本，在各种故障样本下的模拟，大大增加线路故障测距的准确性，可以很大程度上提高电力从业者在高压直流线路故障的修复效率。
2.4现代行波法
行波法利用故障发生的暂态电压和电流向端点传播，通过分析端点行波包含故障位置的信息，从而可以很快的分析出故障点的距离。
A型和C型波主要通过单端信息监测故障信息实现线路故障测距，而B行波是两端信息监测法，需要两端信息同步进行监测。A型是通过监测初始行波和故障反射行波到达测量端的时间不同，通过二者的时间差进行计算线路故障距离；B型是故障发生产生的初始行波到达二边端子的时间不同，分别计算出距离二个监测端子的距离，可以更准确的确定故障发生的位置；C型是在线路一段施加脉冲或者高频信号，来计算到达监测端和脉冲端时间差来确定故障发生的初始位置。
行波法是直流配电网线路故障测距的主要手段，也是适应性最强的方法，能够在各种环境下通用，有着很好的移植性和普适性，能够很方便的普及使用，帮助电力工作快速定位直流配电网线路故障，能够在最快的速度下解决线路故障，保障线路的正常运转，尽可能的减少因为线路故障引起的经济和财产的损失，也是未来需要重点应用和研究的线路测距手段，需要国家和电力工作者重视起来。
上述二种新的手段是在几种传统方法上的改进，可以提供直流配电网线路故障测距方法，在一定程度上给予未来越来越多直流配电网线路故障的定位检测维修，给予未来的电力工作者一定的参考，也希望国家能加大电力故障检测的研究投入，让更多的电力工作者加入进来，能够集思广益，能够在不同的环境下都有着相对应的直流配电网线路故障测距手段可以应用，为国家的电力稳定性护驾保航，直流配电网线路故障测距的速度和准确性可以很大程度上减少国家的经济损失和人民的幸福指数。
三、结束语
众所周知，传统的线路故障测距方法适用大多数都是交流配电网络线路，现在和未来全球大力推行清洁能源，推行环保能源，都在大力发展风能、太阳能等环保能源，未来直流配电网将会更多的出现在我们生活中，对于直流配电网故障测距也会是新的挑战，更多的是对于我们电力从业者，需要不断的学习和研究适用于直流配电网或者混合配电网的故障测距手段，能够快速的解除电力故障，保障社会的稳定性。
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作者简介：刘松峰 生于1983年9月16日，男，河南省唐河县，本科，工程师。