配电网复杂早期接地故障辨识技术

研究背景

配电网中接地故障占比超过80%，其中早期接地故障（瞬时性、可自恢复的接地故障）占比较高，对电力安全可靠供应构成威胁。早期接地故障传统检测手段存在缺陷，需要更准确的辨识技术。

电缆早期接地故障辨识

• 故障机理模型：提出基于固体介质击穿的双时间尺度模型，结合长期碳化过程与短时击穿非线性过程描述电缆早期故障演变。
• 真型试验验证：通过10kV真型试验获取电缆早期故障波形数据，结合仿真验证故障模型有效性。
• 特征提取与辨识：基于时频域分析提取故障特征，提出改进SAE算法进行特征精简和重构，构建早期故障特征数据库。
• 联合驱动辨识模型：结合领域经验知识（如故障持续时间、电流不平衡度变化）与数据驱动模型，提出联合驱动辨识模型，相比纯数据驱动模型训练速度更快，辨识准确率更高（93.2%），鲁棒性更强（噪声环境下准确率仍保持较高水平）。

架空线早期接地故障辨识

• 真型试验设计：构建10kV非有效接地系统实验平台，模拟避雷器击穿、绝缘子闪络、导线对横担放电及线路坠地等故障情景。
• 特征提取：基于零序电流提出故障自恢复性、零休时间、畸变度、随机度、过渡时间5项强指向性特征。
• 模糊推理辨识：以5项特征为输入，通过模糊推理系统进行故障辨识，准确率94.2%，优于传统BP神经网络。
• 多标签分类模型：构建架空线路接地故障的多标签分类体系，基于KNN-Bayesian模型进行故障辨识，准确率平均值94.2%。

总结

配电网早期接地故障检测与辨识技术受到广泛关注，研究重点包括故障机理模型、特征分析与提取、物理-数据等多维驱动的检测与辨识方法。未来需在风险预警和差异化运维方面开展进一步研究。