基于矩阵变换与模态分析的电缆型配网单相接地故障区段定位

作     者：王晓卫 王雪 王璐 范林慧 康乾坤 

作者机构：西安理工大学电气工程学院 国网宝鸡供电公司 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52177114 61403127) 

主　　题：完全解耦 特征模态 矩阵变换 单相接地故障 配电电缆 

摘      要：单芯电缆因其质量轻、耐温等级高、输送功率大等优势在城市配网中占比高。针对配网三相单芯电缆多导体耦合的复杂结构，且存在邻近效应与趋肤效应，因而发生单相接地故障时的特征微弱多变，导致复杂配网精准故障定位困难的问题。该文提出一种基于单芯电缆矩阵变换与故障特征模态分析的区段定位方法。首先，针对配网单芯电缆导体与屏蔽层间的复杂耦合，提出了在一定频率条件下实现系统完全解耦的相模变换方法；其次，从本质上分析解耦后各模态信号的暂态故障特征变化情况与量测可行性，从而合理筛选故障特征模态；最后，构建拓扑结构测点分布矩阵、电流α模态极性矩阵和对角元占优的最终判据矩阵，利用矩阵间的信息交互实现逻辑判断，从而在减少测点数量、节省成本的同时实现高精度故障定位。仿真结果表明，该方法不仅能够实现复杂条件下，单相接地故障的精准定位，且与现有方法相比，计算量小、存储容量小、耗时少、时效性高。