配電網結構形式多樣，線路分支龐雜，直接與電力用戶相連，其供電的可靠性關系到供電質量及安全生產。當小電流接地系統發生單相接地故障時，信號較弱，故障機理復雜，檢測較為困難。尤其對諧振接地系統而言，其消弧線圈對容性電流的補償使得故障后的穩態零序電流變得更小。據現場數據統計，單相接地故障約占總故障的80%，若不及早排除，則極有可能發展成相間短路故障。

然而，小電流接地系統單相接地故障定位功能的空缺，與單相接地故障率高及配電網對供電可靠性高的要求極不適應。因此，這就要求配電網自動化系統能快速準確地定位出故障區段，從而隔離故障范圍并恢復可靠供電。

近年來，隨著配電網智能化的推進，使自動定位故障成為可能。目前的故障區段定位算法主要依據零序電流特征展開，通過實時采集零序信號，利用信息處理手段挖掘故障區段和健全區段的差異程度。

• 有學者利用相關系數法度量各區段暫態零序電流的極性差異，但沒有考慮零序電流信號的幅值特性，信息完備性較差。
• 有學者依托廣域同步測量技術，利用暫態零序電流脈沖突變及極性相反的特點定位，然而電流突變法對弧光和間歇性接地故障的識別效果較差。
• 有學者從衡量波形復雜性的角度出發，提出利用故障點上游與下游暫態零序電流波形的近似熵比值差異來識別故障區段。
• 為了進一步突出故障區段和健全區段的熵值差異，有學者采用小波包分解暫態零序電流，然后再利用相對熵度量不同區段的頻譜能量差異，明確地區分了故障區段與健全區段，但小波基函數的選取困難依然是小波分析的難點。
• 有學者將小波與神經網絡結合進行故障定位，但是智能算法往往注重數學計算，而忽略了故障本身的特征，且計算復雜。
• 有學者采用動態時間彎曲距離算法，從新的角度度量暫態零序電流波形的相似度，利用故障兩側零序電流差異的顯著特點來識別故障區段，該方法在不同故障點、不同故障角、不同接地電阻條件下均可準確定位故障區段。

以故障點兩側的暫態零序電流波形相似程度為基礎，本文提出一種采用灰色關聯分析的廣域集中式故障區段的定位方法：首先，在廣域集中式系統結構平臺下實現暫態信號同步采集；再通過比較區段兩側暫態零序電流的灰色關聯度的大小確定各故障區段；最后在Matlab/Simulink上搭建10kV仿真模型，驗證該方法對小電流接地系統的單相接地故障區段定位的有效性。

圖4 單相接地故障區段定位的仿真模型

總結

本文從暫態零序電流波形相似度的角度出發，通過比較故障線路各區段的暫態零序電流序列的灰色關聯度值，實現小電流接地系統的故障區段定位。該定位方案依托于廣域測量系統構建的集中式結構，可實現暫態零序電流信號的同步采集。由于集中決策中心只收集故障線路各區段的故障信息，因此有效地降低了系統的通信量以及集中決策中心的計算量。

通過仿真驗證可知，故障區段和健全區段的灰色關聯度值差異明顯，定位結果準確可靠，并且不受故障角、接地電阻以及故障位置的影響。