配网单相接地故障测距：利用暂态信号衰减特征

"基于故障暂态信号及其衰减特征的配网单相接地故障测距" 在电力系统中，特别是6~35kV的中性点非有效接地配电网，单相接地故障是最常见的类型，约占总故障的一半到四分之三。这种故障的定位与快速处理对于提高供电可靠性和减少停电时间至关重要。传统的故障检测手段，如人工巡线，既耗时又效率低下。因此，发展实时、准确的单相接地故障测距技术成为了电力自动化领域的重点。 现有的故障定位方法分为离线法和在线法。离线法需要停电并注入信号，虽然定位准确但操作不便；在线法则根据实时测量数据进行定位，包括故障区段定位和故障测距。故障区段定位需要沿线路布置多个监测设备，成本较高；而故障测距仅依赖于单个站点的数据，更便于实施。然而，基于稳态特征的测距方法由于故障稳态电流较小，容易导致较大误差。相比之下，故障暂态特征更为显著，因此基于暂态特征的测距方法受到了广泛的关注。 本文提出了一种新的基于故障暂态信号及其衰减特征的单相接地故障测距方法。此方法首先利用中性点非有效接地系统中非故障相电压升高的暂态信号，这些信号由线路电容充电产生。通过快速傅里叶变换(FFT)来识别充电暂态信号的有效性，并确定其频率。接着，采用时频分析方法（如实小波、复小波和S变换）提取信号特征。其中，S变换在提取故障特征方面表现最优。该方法能够自适应地确定暂态信号的有效区段，以此进行故障距离的计算，解决了小故障电阻情况下测距的难题，且对故障距离、初始电压相角和噪声的抗干扰能力较强。 实小波、复小波和S变换是提取暂态特征的三种不同技术。实小波侧重于信号的局部特性，复小波则同时考虑实部和虚部信息，而S变换则在时间和频率上提供了更均衡的分析，适用于复杂信号的处理。仿真研究表明，这三种方法中，S变换对于信号衰减特征的捕捉更为精确，且对于故障距离、故障电阻、故障初相角以及噪声的影响具有更好的鲁棒性。 该研究为配网单相接地故障的在线定位提供了新思路，利用了暂态信号幅值大的优势，降低了对设备精度的要求，有望在实际应用中提高故障处理的效率和准确性。随着电子式互感器的普及，这种基于暂态特征的测距技术将更加实用和经济，对于提升电力系统的智能化水平具有积极意义。