熊婷婷 曾祥君 王媛媛 丁勝強(qiáng)

（1.智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長(zhǎng)沙理工大學(xué)），長(zhǎng)沙 410114； 2.湘潭電力局信通公司，湖南 湘潭 411101）

電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中約95%以上的停電事故發(fā)生在配電網(wǎng)，其中70%的事故由單相接地或母線故障引發(fā)[1]。接地故障發(fā)生后極易產(chǎn)生弧光接地，引發(fā)兩點(diǎn)或多點(diǎn)短路，導(dǎo)致全系統(tǒng)過電壓，損壞設(shè)備，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行，甚至造成嚴(yán)重的停電事故。因此，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，能否迅速、準(zhǔn)確地選出接地故障線路，并動(dòng)作于信號(hào)或跳閘，對(duì)于保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要，非有效接地電網(wǎng)故障選線也是我國(guó)在建和改建的配電系統(tǒng)亟待解決的重要課題。

中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于接地殘流小，故障特征不明顯，且受負(fù)荷諧波干擾及選線方法自身局限性等因素制約，現(xiàn)有故障選線方法正確率不高：實(shí)際運(yùn)行中僅20%～30%，理想情況下也僅為70%～90%[2]。因此，如何迅速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障選線是國(guó)際電力領(lǐng)域一大尚未徹底解決的難題。

中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的單相接地故障選線技術(shù)，是電力系統(tǒng)領(lǐng)域中備受關(guān)注的研究方向之一。近年來，國(guó)內(nèi)外關(guān)于非有效接地系統(tǒng)故障選線的研究異?；钴S，并在理論上和實(shí)踐中取得了很多有價(jià)值的研究成果。本文首先結(jié)合相關(guān)研究文獻(xiàn)，整理了國(guó)內(nèi)外選線方法的發(fā)展脈絡(luò)；之后通過對(duì)比分析，概括了現(xiàn)有各選線方法的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了改進(jìn)方案的最新研究成果；最后，對(duì)選線技術(shù)研究中存在的問題及未來的研究趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)與展望。

1 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展脈絡(luò)淺析

1.1 國(guó)外研究發(fā)展脈絡(luò)

國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者均結(jié)合自身供電系統(tǒng)特點(diǎn)開展了一系列的選線保護(hù)研究，如：俄羅斯（前蘇聯(lián)）采用小電流接地系統(tǒng)，其故障選線的研究建立在分析穩(wěn)態(tài)信號(hào)的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了過流判據(jù)、無功方向判據(jù)、群體比幅幾個(gè)階段，選線裝置的發(fā)展也經(jīng)歷了電磁式繼電器、晶體管、模擬集成電路和數(shù)字電路幾個(gè)階段，目前主要使用微機(jī)選線裝置。日本采用中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地系統(tǒng)，其選線原理較為簡(jiǎn)單，曾廣泛應(yīng)用基波無功方法，其后開展了一系列關(guān)于零序電流信號(hào)提取及接地點(diǎn)分區(qū)方法的研究，研制出了利用光導(dǎo)纖維的架空線-電纜零序互感器，并已將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于接地保護(hù)。德國(guó)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，由于存在故障穩(wěn)態(tài)特征量不明顯的問題，在20世紀(jì)30年代曾提出基于接地故障初始時(shí)刻暫態(tài)過程的接地保護(hù)原理，并研制出了便攜式接地報(bào)警裝置。法國(guó)過去以低阻接地方式居多，曾提出高精度零序?qū)Ъ{保護(hù)和零序功率保護(hù)，理論上高阻故障檢測(cè)精度可達(dá)50～100kΩ，但實(shí)際運(yùn)行中受接地電弧的影響，保護(hù)精度也有一定限制，近年隨著其城市電纜線路的增多，電容電流迅速增大，因此已轉(zhuǎn)向采用諧振接地方式，并提出了利用Prony 方法和小波變換方法提取故障暫態(tài)信息的選線保護(hù)方案。挪威研制出了一種懸掛式接地指示器，該裝置分段懸掛在線路和分叉點(diǎn)上，通過測(cè)量空間電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相位反映零序電壓和零序電流的相位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)選線。歐洲和美國(guó)過去普遍認(rèn)為非有效接地電網(wǎng)的接地保護(hù)難以實(shí)現(xiàn)，且存在嚴(yán)重過電壓等缺陷，因此，他們一直致力于優(yōu)化電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以提高供電可靠性。20世紀(jì)90年代起，國(guó)外逐漸將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用于保護(hù)，并開發(fā)了專家系統(tǒng)，但效果并不明顯。

1.2 國(guó)內(nèi)研究發(fā)展脈絡(luò)

我國(guó)學(xué)者自1958年以來一直對(duì)故障選線問題進(jìn)行研究，70年代以前我國(guó)配電網(wǎng)普遍采用“拉閘試停”的方法進(jìn)行故障選線，70年代以后，相繼提出了零序電流保護(hù)、零序功率方向原理，并研制了首半波原理的選線裝置。但由于零序電流隨接地程度、運(yùn)行方式而變化，誤判情況經(jīng)常發(fā)生。近年，我國(guó)實(shí)際采用的選線方法主要有：五次諧波法、有功功率法、注入諧波法、殘留增量法和擾動(dòng)法。但前3 種方法因準(zhǔn)確性、設(shè)備難度以及危險(xiǎn)性等未得到廣泛應(yīng)用，殘留增量法和擾動(dòng)法在我國(guó)諧振接地系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。隨著人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者又先后提出了基于知識(shí)推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析及Prony 算法的接地故障線路檢測(cè)技術(shù)。近年來，基于零序電氣量的小電流接地故障選線也有了新的進(jìn)展，如投入中電阻方法、信號(hào)注入法、利用暫態(tài)電氣量的方法等。多判據(jù)融合選線方法的研究更是對(duì)各種現(xiàn)有方法進(jìn)行了融合改進(jìn)，并通過與新的數(shù)學(xué)方法及其他學(xué)科理論進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)一步提高了故障選線的精度及魯棒性。

2 選線方法綜述

2.1 單一判據(jù)的故障選線方法

針對(duì)配電網(wǎng)接地故障特征，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員提出了一系列基于單一判據(jù)的故障選線方法，其大致可分為3 類：①基于穩(wěn)態(tài)分量的方法；②基于暫態(tài)分量的方法；③外加信號(hào)改變故障量的方法。

1）基于穩(wěn)態(tài)分量的方法

基于穩(wěn)態(tài)分量的選線方法在我國(guó)故障選線研究中開展較早，相關(guān)研究成果較多，包括：零序電流基波比幅比相法，負(fù)序電流法，零序電流諧波法，零序有功分量方向法等。

零序電流基波比幅比相選線法，適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，其選線原理基于早期繼電保護(hù)理論，不能排除電流互感器不平衡的影響，易受系統(tǒng)運(yùn)行方式、線路長(zhǎng)短、過渡電阻大小等影響而導(dǎo)致誤選、多選或漏選情況，不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行多變的情況，且當(dāng)故障點(diǎn)離互感器較遠(yuǎn)且線路較短時(shí)，由于零序電壓、電流均較小，會(huì)產(chǎn)生“時(shí)針效應(yīng)”，相位判斷困難。為此一些專家提出了群體比幅比相[2]、基于可辨識(shí)矩陣的幅值比較選線[4]的改進(jìn)方案，但實(shí)際上單一群體比較方案仍存在死區(qū)，需另外選擇互補(bǔ)方案與其配合才能進(jìn)行選線，而基于可辨識(shí)矩陣的幅值比較選線判據(jù)，計(jì)算量及所需微機(jī)存儲(chǔ)空間均較大。

鑒于利用零序基波電流選線存在的問題，一些研究學(xué)者提出了利用諧波電流的選線方法（主要選取五次諧波），但由于系統(tǒng)中的諧波含量往往不確定，且受運(yùn)行情況、設(shè)備性能等因素的影響，負(fù)荷中的諧波源、過渡電阻大小都影響著選線精度，因此選取諧波作為判斷故障依據(jù)存在可靠性的問題，該選線方法的實(shí)用性尚待商榷。

為克服零序基波電流、諧波選線方法的不足，文獻(xiàn)[5]提出了零序電流有功分量方向接地選線方法，該方法基于“有功電流只流過故障線路，與非故障線路無關(guān)”的原理，以零序電壓為參考矢量，通過提取流過故障線的有功電流作為判據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)接地選線保護(hù)。該方法在理論上適用于中性點(diǎn)不同接地方式下的接地保護(hù)，但選線結(jié)論對(duì)參考信號(hào)的依賴較大?；谧畲蟆鳎↖sinψ）原理[6]的選線方法也存在同樣的問題，該方法雖然在理論上能基本消除電流互感器不平衡的影響，但計(jì)算過程中一旦參考信號(hào)出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致選線失效，而且該方法在計(jì)算過程中需求出有關(guān)相量的相位關(guān)系，計(jì)算量太大。

利用負(fù)序電流進(jìn)行故障選線的優(yōu)點(diǎn)在于該方法抗過渡電阻能力強(qiáng)，且不受中性點(diǎn)接地方式和弧光接地的影響。但該方法同樣存在一定的局限性，如負(fù)序過流保護(hù)，整定時(shí)需要避開健全線路的最大負(fù)序電流，由于配電系統(tǒng)各線路負(fù)荷變化很大，整定工作相當(dāng)繁瑣，而且保護(hù)的靈敏度不高；負(fù)序方向保護(hù)需要與系統(tǒng)側(cè)的負(fù)序電流或故障相電壓比相，由于負(fù)序電流絕大部分是從故障線路流向電源，健全線路負(fù)序電流很小，方向準(zhǔn)確測(cè)量困難，應(yīng)用于實(shí)際保護(hù)配置中的可能性小。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[7]提出了以負(fù)序電流大小接地保護(hù)為主判據(jù)、負(fù)序電流與零序電流比較式接地保護(hù)為輔助判據(jù)的改進(jìn)措施，在一定程度上提高了負(fù)序電流選線方法的自適應(yīng)性，但仍無法完全滿足系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求，有待進(jìn)一步研究和完善。

2）基于暫態(tài)量的故障選線方法

由于非有效接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)暫態(tài)過程包含豐富的故障特征，且有效頻帶內(nèi)暫態(tài)故障特征量與穩(wěn)態(tài)量相比更為顯著，因此國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者提出了大量的暫態(tài)選線方法。該類方法主要通過提取故障信號(hào)中的高頻成分實(shí)現(xiàn)選線，除上文中提到的故障零序電流比幅、比相方法外，還有行波選線法、能量法、小波變換法等。如文獻(xiàn)[8]提出的利用擴(kuò)展Prony 算法提取各線路零序電流中衰減的直流分量或低頻振蕩分量，再根據(jù)故障線路和健全線路在這兩個(gè)分量上的差異，來確定故障線路。隨著小波包分析等新信號(hào)處理工具的引入，一些學(xué)者開始采用基于初始電流行波和小波分析的接地選線判據(jù)，提出了一些根據(jù)暫態(tài)電流特定頻帶特征進(jìn)行選線的方法[9]。文獻(xiàn)[10]利用改進(jìn)HHT（Hilber-Huang Transform）提取零序電流高頻分量幅值、頻率和相位等信息，通過比較幅值和相位實(shí)現(xiàn)正確選線。文獻(xiàn)[11]利用S 變換處理各饋線的零序電流，確定容性電流的主導(dǎo)特征頻率，并根據(jù)能量的大小選出故障線路。文獻(xiàn)[12]借鑒統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，通過比較特征頻段內(nèi)線路間整體的相對(duì)相位選擇故障線路。

暫態(tài)過程包含豐富的故障特征，為選線提供了有利條件。上述方法由于其受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響小且靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注，部分方法已經(jīng)得到應(yīng)用。但從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況來看，由于單相接地故障狀況復(fù)雜，故障狀況不同，產(chǎn)生的故障特征量在數(shù)值上、變化規(guī)律上相差懸殊；故障電流很小，難以保證測(cè)量精度；現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾以及工頻負(fù)荷電流干擾使檢出的故障成分信噪比非常低，暫態(tài)量算法在實(shí)用中還有待實(shí)踐檢驗(yàn)。與第一次看的一樣，當(dāng)時(shí)認(rèn)為即使沒有干擾，在相電壓過零發(fā)生故障，也沒有暫態(tài)電流。暫態(tài)保護(hù)方法都失效。

3）基于注入信號(hào)的選線方法

基于注入信號(hào)的接地故障選線方法與采用暫、穩(wěn)態(tài)故障信息判據(jù)的選線方法不同，該類方法不以接地故障產(chǎn)生的零序電流、電壓為檢測(cè)信號(hào)，而是通過外加注入信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行追蹤從而實(shí)現(xiàn)選線。該類方法的典型代表有文獻(xiàn)[13]提出的“S 注入法”和文獻(xiàn)[14]提出的注入變頻信號(hào)法。

基于注入信號(hào)選線方法的性能與零序電流的大小和方向等均不相關(guān)，因此它具有廣泛的適應(yīng)性,適合于不同接線的小電流接地系統(tǒng)。但在實(shí)際應(yīng)用中，基于注入信號(hào)的選線方法仍存在一些問題尚待改進(jìn)：故障電阻較大情況下，故障線路與非故障線路的信號(hào)差異不明顯；弧光接地時(shí)諧波含量豐富，注入號(hào)極易受到干擾。

由上述分析可知，基于單一選線判據(jù)的接地故障選線方法僅利用部分故障信息進(jìn)行選線判斷，而對(duì)于不同的接地系統(tǒng),其發(fā)生單相接地故障時(shí)的故障特征也是不同的，因而任一種單一判據(jù)的選線方法都不可能普適于小電流接地系統(tǒng)的各種情況。為了提高選線準(zhǔn)確性，充分發(fā)揮選線技術(shù)之間的互補(bǔ)性，將多種選線技術(shù)進(jìn)行智能化融合成為繼電保護(hù)發(fā)展的必然選擇和趨勢(shì)。

2.2 多判據(jù)融合選線方法

為克服單一選線方法的不足，國(guó)內(nèi)外學(xué)者借鑒信息融合的思想，展開了對(duì)多判據(jù)融合選線方法的研究。當(dāng)前信息融合較成熟的實(shí)現(xiàn)方法主要有：Kalman 濾波法、專家系統(tǒng)推理法、Bayes 估計(jì)法、D-S 證據(jù)推理法、聚類分析法、經(jīng)典推理法等。近年來，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集理論、粗糙集理論、支持向量機(jī)和小波分析理論等也被推廣應(yīng)用到信息融合領(lǐng)域中。

在研究初期，一些學(xué)者提出了應(yīng)用模糊理論、證據(jù)理論的融合選線方法，但方法中對(duì)有效域的劃分只是簡(jiǎn)單地憑借專家們的經(jīng)驗(yàn)主觀判斷，缺乏嚴(yán)密的分析推導(dǎo)過程。為此，文獻(xiàn)[15]提出應(yīng)用粗糙集理論對(duì)故障樣本集進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)，從而更加客觀的確定選線方法的有效域。

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論選線方法的出現(xiàn)，拓展了繼電保護(hù)的研究方向，目前已取得初步成果。研究初期，一些學(xué)者提出通過不同選線方法的相對(duì)故障測(cè)度函數(shù)和可確定故障測(cè)度函數(shù)來確定其故障測(cè)度函數(shù)，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)不同選線方法的實(shí)際故障測(cè)度進(jìn)行融合[16]，較好的改進(jìn)了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的單相接地故障選線方法，但訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)來自專家知識(shí)推理，有一定的主觀性，且由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不具備明確的物理機(jī)理，需按經(jīng)驗(yàn)對(duì)各識(shí)別子模塊進(jìn)行整定，因此不能保證得出的模式是故障樣本數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)[17]借助典型前饋BP網(wǎng)絡(luò)和徑向基函數(shù)RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了故障選線，但單相接地時(shí)故障量?jī)H選取了穩(wěn)態(tài)分量，因此該方法對(duì)諧振接地系統(tǒng)接地故障選線效果欠佳。文獻(xiàn)[18]利用不同結(jié)構(gòu)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合故障信息有效提高了故障選線的正確性和可靠性，但融合的選線方法多數(shù)較為傳統(tǒng)，提取的故障特征量也較少，不能完全反映故障特征。

在基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，當(dāng)輸入向量維數(shù)較高時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)。為此，許多學(xué)者研究了多種改進(jìn)方案，為了克服基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障選線方法訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，文獻(xiàn)[19]提出了蟻群算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的故障選線方法。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)學(xué)者進(jìn)一步提出了基于粗集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障選線方法，在運(yùn)用粗集理論對(duì)故障特征信號(hào)進(jìn)行處理后，再將故障特征作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，選擇約簡(jiǎn)后的樣本作為訓(xùn)練樣本，從而有效減少了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入向量的維數(shù)和訓(xùn)練樣本的數(shù)量，既簡(jiǎn)化了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，又縮短了訓(xùn)練時(shí)間。

隨著“故障測(cè)度”概念的引入，國(guó)內(nèi)外一些研究人員開始嘗試從另一角度來解決高維輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練收斂速度慢、診斷時(shí)間長(zhǎng)的問題：通過綜合運(yùn)用故障暫態(tài)信息、穩(wěn)態(tài)幅值信息和相位信息，同時(shí)結(jié)合DS 證據(jù)理論來實(shí)現(xiàn)多種信息的融合，該類方法現(xiàn)已取得一定的研究成果。如文獻(xiàn)[20]中提到的通過提取故障特征量訓(xùn)練多個(gè)量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，再用DS（Dempster-Shafer）證據(jù)理論對(duì)各個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)果進(jìn)行全局融合，進(jìn)而得到綜合選線結(jié)果。隨著融合選線方法研究的不斷深入，越來越多的學(xué)者在此問題上提出了自己的觀點(diǎn)，如文獻(xiàn)[21]提出了利用加權(quán)系數(shù)法對(duì)各種選線算法進(jìn)行智能融合，該方法簡(jiǎn)單，但加權(quán)系數(shù)需由先驗(yàn)知識(shí)整定。文獻(xiàn)[22]則考慮利用S 變換處理各饋線的零序電流，提取故障信號(hào)的幅頻特性和相頻特性，通過融合多個(gè)采樣點(diǎn)的投票結(jié)果確定故障線路，并給出選線信心度。文獻(xiàn)[23]提出的基于模糊綜合決策的多重判據(jù)選線方案，通過模糊理論對(duì)多種單一選線方案進(jìn)行綜合處理，彌補(bǔ)了單一選線方案的不足，提高了系統(tǒng)的選線精度。

目前，融合方法已從專家系統(tǒng)發(fā)展到自適應(yīng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等具有學(xué)習(xí)和自我調(diào)整能力的智能化方向，大多是運(yùn)用智能控制理論的概念來構(gòu)造每種選線方法的有效域，以實(shí)現(xiàn)多種選線方法的綜合和判據(jù)最優(yōu)化，提高了選線的精度。但準(zhǔn)確、充分地提取故障信息是實(shí)現(xiàn)故障選線的前提，基礎(chǔ)研究的匱乏直接導(dǎo)致對(duì)故障過程和故障量的理解和運(yùn)用存在一定的片面性。而且，由于現(xiàn)有融合選線方法大多采用單一融合算法，不能保證對(duì)數(shù)據(jù)集的有效處理，也不能有效利用算法之間互補(bǔ)信息，造成信息資源的浪費(fèi)。因此，借助先進(jìn)的數(shù)學(xué)工具結(jié)合更多學(xué)科理論（如圖像學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、形態(tài)學(xué)等）對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，揭示和刻畫數(shù)據(jù)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，從而對(duì)故障信息進(jìn)行深度挖掘是開展故障選線研究的一個(gè)發(fā)展方向。

2.3 其他故障選線方法

隨著科技的不斷發(fā)展，跨學(xué)科知識(shí)交流共享進(jìn)一步推動(dòng)了故障選線研究的創(chuàng)新和發(fā)展，圖像學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、形態(tài)學(xué)等其他學(xué)科理論的引入為選線方法的研究注入了新的活力。在國(guó)內(nèi)外眾多專家學(xué)者的努力下，非有效接地系統(tǒng)故障選線技術(shù)不斷的向前推進(jìn)，現(xiàn)已取得了豐厚的成果。

1）基于聚類算法的故障選線方法

在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，聚類分析技術(shù)主要應(yīng)用于預(yù)測(cè)建模、故障診斷、系統(tǒng)辨識(shí)、區(qū)域劃分等方面。在繼電保護(hù)領(lǐng)域，一些研究學(xué)者提出將模糊聚類理論應(yīng)用于后備保護(hù)，也取得了較好的效果[24]。筆者所在課題組也曾提出基于模糊C 均值聚類的接地選線方法[25]和基于系統(tǒng)聚類的接地選線方法[26]，初步將聚類算法應(yīng)用于故障選線，但仍有待深入研究。

基于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究的豐富成果和成功應(yīng)用，介于理論模型和數(shù)據(jù)（包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際錄波數(shù)據(jù)、動(dòng)模試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)）之間的聚類分析方法是開展配電網(wǎng)故障選線的一條十分有效的新途徑，尚待開展深入研究。

2）基于相關(guān)分析的選線方法

非有效接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于健全線路對(duì)地電容的充放電情況相似，其零序電流具有較強(qiáng)的相似性；而故障線路由于附加零序電壓源的存在，其零序電流波形與其他線路的零序電流波形差異最大。據(jù)此，一些研究人員提出了基于分析線路零序電流相似性的故障選線方法[27]。為了克服系統(tǒng)不對(duì)稱分量的影響，文獻(xiàn)[28]提出一種基于零模電流純故障分量的相關(guān)分析選線方法，將各饋線故障零模電流的純故障分量在一定數(shù)據(jù)窗下進(jìn)行綜合相關(guān)度分析，判斷綜合相關(guān)系數(shù)最小的線路為故障線。文獻(xiàn)[29]提出了將灰色關(guān)聯(lián)理論運(yùn)用于選線的方法，由于零序電流的突變量受接地點(diǎn)過渡電阻的影響，且穩(wěn)態(tài)故障信息突變量較小，有可能導(dǎo)致選線裝置出現(xiàn)“漏判”；而暫態(tài)過程短，且受線路結(jié)構(gòu)、參數(shù)及故障條件的影響，暫態(tài)量算法在實(shí)用中還有待實(shí)踐檢驗(yàn)為此接地時(shí)突變量也較小。

3）利用形態(tài)學(xué)的選線方法

近年，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)理論也被應(yīng)用于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，并提出了相應(yīng)的故障選線方法，如文獻(xiàn)[30]提出了基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的暫態(tài)選線新算法，先利用組合形態(tài)濾波器通過組合使用開、閉運(yùn)算對(duì)選線數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波預(yù)處理，然后利用形態(tài)學(xué)算子進(jìn)行暫態(tài)突變檢測(cè)以確定故障線路。文獻(xiàn)[31]提出基于圖形識(shí)別的數(shù)學(xué)形態(tài)譜選線方法，通過形態(tài)譜將原來復(fù)雜的、難以辨識(shí)的波形變?yōu)楹?jiǎn)單的形態(tài)圖形來進(jìn)行辨識(shí)，判斷不同于其他線路的線路為故障線路，降低了辨識(shí)的難度。

3 結(jié)論

綜上所述，可以得到以下結(jié)論。

1）基于穩(wěn)態(tài)量的選線保護(hù)方法研究難點(diǎn)在于：對(duì)小電流接地系統(tǒng)而言，其故障穩(wěn)態(tài)特征不明顯，并受故障接地過渡阻抗的影響，使得故障與健全線路不易區(qū)分。

2）基于暫態(tài)量的選線保護(hù)方法由于其豐富的故障特征，為選線提供了有利條件，且對(duì)間歇性接地故障的反應(yīng)能力相對(duì)較強(qiáng)，但該類方法受開關(guān)操作等產(chǎn)生的暫態(tài)干擾信號(hào)影響較大，在電壓過零點(diǎn)附近時(shí)故障特征量不明顯。

3）基于信號(hào)注入的選線保護(hù)方法在選線判據(jù)的提取上具有優(yōu)勢(shì)，且選線基本上不受過渡電阻及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，但該類方法對(duì)信號(hào)探測(cè)器的頻率特性要求較高，且儀器接線相對(duì)復(fù)雜。

4）從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的情況來看，由于單相接地故障狀況復(fù)雜，故障狀況不同，產(chǎn)生的故障特征量在數(shù)值上、變化規(guī)律上相差懸殊，單一判據(jù)的選線方法不具備普適性。所以，應(yīng)將多種選線技術(shù)進(jìn)行智能化融合，充分發(fā)揮其互補(bǔ)性。

5）借鑒其他學(xué)科理論、采用人工智能技術(shù)的選線方法總體上來說優(yōu)點(diǎn)較多，但在計(jì)算速度、模型建立等方面仍存在一些不足有待改進(jìn)。

6）總的來說，非有效接地系統(tǒng)接地保護(hù)已經(jīng)歷故障穩(wěn)態(tài)量判據(jù)到暫態(tài)量判據(jù)、從簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理到復(fù)雜信息融合的發(fā)展歷程，引入人工智能方法不斷向多學(xué)科領(lǐng)域開拓已成為當(dāng)前選線保護(hù)發(fā)展的必然選擇和趨勢(shì)。

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