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摘要：目前，直流配电网保障了人们的用电安全。通过直流配电网故障的识别和定位，能够及时准确地找到故障来源和位置，为故障的迅速处理提供了技术与理论支持，应予以重视。
关键词：直流配电网；配电网故障；故障识别；故障定位
引言
电力工业在我国经济中占有很重要的地位，因此安全、可靠、稳定的供电显得尤为重要。随着社会经济的不断发展，对电力系统提出了更高的要求，电力系统的规模发展日益巨大，用户数量不断提高，电力系统发生故障不可避免。面对如此庞大的电力系统，为了实现安全、可靠、经济的用电，那么故障定位识别和故障快速诊断系统就显得尤为重要。其能快速找到故障并处理，及时恢复供电。
1直流系统故障的类型
1.1直流电源失压
直流电源是维持电路稳定的关键装置，如果直流电源失压就会造成控制回路、监控系统等重要的电力系统失去作用，不能对直流系统进行监视和正常工作，从而影响送电工作。而直流失压如果出现在保护装置中，就会造成继电器产生失磁的情况，从而造成跳闸事故。一般情况下220kV变电站的事故都是由于直流电源失压所引起的，使得线路短路从而产生跳闸保护。通常情况下造成直流电源失压的原因有三点：第一，短引线保护并没有进行独立的保护投退压板设计，和主保护共同使用一套出口压板，长此以往就会造成失压情况；第二，短引线的设定数值低于标准，负荷的电流超出了承受的极限；第三，短线保护的回路设计不科学，当电源失压时就会造成跳闸现象。
1.2直流系统接地
在直流系统的故障中，危害最大的就是直流系统接地故障，也是最常见的故障，在实际的变电站运行中，直流系统接地的故障发生比例是最大的。直流系统发生接地故障时，不会马上产生短路电流，监视系统会发出警报信号，让工作人员知道接地情况的发生，直流系统还可以正常的运行。但是如果发生了另一点接地故障，就会直接造成直流电源系统的短路，造成熔断器熔断，让设备失去电源的支撑，引发电力事故。在接地事故中，主要的事故有两种：第一种为直流正极两点接地，这会引发继电保护和断路器的错误判断，还会导致合闸线圈、继电器线圈励磁等情况。第二种为直流负极两地接地，在二次回路中产生了两点接地，会使继电器短接，从而导致越级跳闸，加大事故的严重性。在直流负极同时接地时，会导致线圈的短接而失去作用，并且还会导致直流回路短路电流的产生，造成电源保险熔断失去保护电源的作用。
2直流配电网故障诊断常用方法
2.1专家系统
专家系统(ES)是一个只能程序系统，主要包括该领域一些专家的实践经验，专业知识，通过决策模型，根据实际状况采集信息，并做出推理和判断，从而达到解决一些常规的问题。通过建立语言规则和知识库，当发生故障时，系统提取故障条件，通过和专家知识库和规程规范进行对比得出解决方案。
2.2人工神经网络
人工神经网络模型提出人神经系统和专家系统的相结合的思想来判断配网故障。人工神经最大的特点是具有一定的学习能力，且神经元之间是相对独立的，通过训练接受信号后可以进行更快速的判断[1]。但是其也有缺点，就是用神经来表达电网拓扑，需求量巨大，因此收敛速度会放慢。
2.3Petri网络
Petri网是一种状态模型，其包括事件和条件两种节点，其中分布状态信息托肯（Token），条件一般称之为“库所”，事件一般用“变迁”表示，库所和变迁之间用有向弧连接。当发生大面积故障时，网络的关联矩阵太大，诊断速度就不会太快。
2.4采用故障信息时序属性分析的诊断方法
故障信息时序属性分析的诊断方法是基于Petri网模型和时序逻辑矩阵的基础下，对电力网络区域的不一致时序信息进行识别，通过带有时间戳的模型对误动信息进行修正，且通过推断模型将缺失信息进行完善，从而提高系统诊断故障的准确性[2]。
3直流配电网故障诊断方法述评
（1）模型分析法，此方法在现有的解析模型诊断的方法基础上通过构造目标函数，再加上智能算法得出结果，与实际值对照从而迅速找到故障。其优点是计算简单，缺点是模型建立难度大[3]。（2）信号处理法：即通过测量信号信息，直接检查故障。优点是可以应用程序，实现简单，缺点是在大多数时候不能直接将故障进行定位。（3）只是诊断法：其主要包括专家诊断系统，神经网络等，此类方法的优点是不依赖于数学模型，缺点是需要依赖知识更新。
4基于故障分量的故障定位方法
4.1直流配电网故障判
据直流配电网发生单极接地故障后，直流侧母线故障极对地电压迅速降至零附近，非故障极电压也迅速下降，正负极对地电压呈现不平衡的特点，可以以此作为单极接地故障的判据，根据这个特征有:
图1故障区间等效图
配电网线路故障可以看作是网络拓扑发生变化。其中r表示故障点到区间端点距离与区间总长之比，Ｒab为区间电阻，故障发生后，相当于将故障点作为一个虚拟节点f，根据互电阻的定义，仅节点a有单位注入电流时，满足:Ｒaf=Ｒaa－m(Ｒaa－Ｒab)其中Ｒaf、Ｒab为节点a与节点b、虚拟节点f间的互电阻，Ｒaa为节点a的自电阻。同理可求出节点b与虚拟节点f间的互电阻。又根据节点电压方程，图1中的电气量有如下关系:
根据上式，即可解得表示故障距离的r值，可以发现故障测距结果与过渡电阻无关，且由于直流配电系统中电压与电流仅有幅值，令方程易于求解。
5配电网故障诊断的发展趋势
随着电网规模发展越来越庞大，依靠单一的信息往往不能满足故障诊断的要求，如今多源信息提取已实现，故障信息录取、数据采集、故障测距、专家系统等多种办法为实现又快又准的故障诊断，未来的故障诊断结合多种方法同时也离不开人工智能的创新和应用。
结论
本文提出的直流配电网故障定位方法利用故障分量法提取出故障分量信息，在由故障后系统的拓扑变化，列出故障附加电路的节点电压方程组，求解方程组结果实现故障测距。
参考文献
[1]吴羚敏,陈达.柔性直流配电网直流线路故障定位综述[J].电气开关,2018,56(05):1-5+10.
[2]罗飞,焦在滨,马钊,李蕊,孙丽敬,杨霖泽,顾瀚文.直流配电网故障分析和继电保护综述[J].供用电,2018,35(06):3-11.
[3]戴志辉,葛红波,PeterCrossley,王增平.柔性直流配电网故障识别与隔离策略综述[J].华北电力大学学报(自然科学版),2017,44(04):19-28.