基于综合阻抗特征的配电架空线路单相断线故障区段定位研究

摘要

随着配电网规模的不断扩大，架空线路因长期暴露在自然环境中，易发生断线故障。单相断线故障虽不立即引起大电流，但可能导致非全相运行、中性点电位偏移及设备损坏，严重影响供电可靠性与安全性。传统基于电流、电压幅值的故障定位方法在断线故障中灵敏度不足，难以准确识别故障区段。本文提出一种基于综合阻抗特征的配电架空线路单相断线故障区段定位方法，通过分析故障后线路正序、负序阻抗变化，构造综合阻抗判据，实现故障区段的精准识别。首先，分析了单相断线故障的电气特征，建立故障等效模型；其次，推导综合阻抗计算公式，提出基于负序差动阻抗的定位判据；然后，在Matlab/Simulink平台搭建10kV配电线路模型，模拟不同故障位置、过渡电阻及负荷条件下的断线故障；最后，仿真结果表明，所提方法能有效定位故障区段，且受过渡电阻影响小，具有较好的鲁棒性和实用性。

关键词：配电网；架空线路；单相断线故障；综合阻抗；区段定位；Matlab/Simulink

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

配电架空线路作为电力系统的重要组成部分，承担着将电能从变电站输送至终端用户的关键任务。由于其分布广泛、运行环境复杂，长期暴露于风雨、雷电、树木接触等外界因素，断线故障时有发生。断线故障中，单相断线尤为常见，约占断线故障的80%以上。虽然单相断线故障初期电流变化不明显，但若不及时处理，可能发展为相间短路或接地故障，引发大面积停电，甚至危及人身安全。

传统配电网故障定位多依赖故障指示器、人工巡检或基于稳态电气量的故障区段判别。然而，单相断线故障具有弱故障特征、