技术发展路线分析探究

对华北电大已申请专利进行筛选分析可知，华北电大从2004年开始对配电网故障诊断及隔离技术进行专利布局，其发展过程中的关键专利如下。

2008年10月，专利CN200810224885.8中提到了一种配电网单相接地故障定位新方法，该方法适用于3kV—60kV中性点非有效接地电网。定位方法原理为：首先在线路始端注入高压直流信号，沿线路检测直流信号确定故障区域；然后在线路始端注入高压交流信号，沿线路检测交流信号确定故障点位置。基于该发明研制的定位装置由高压信号源和信号检测器两个部分组成，高压信号源由电压逆变器、恒流源、变压器、整流桥组成，用于注入高压直流信号和交流信号；信号检测器分为直流检测器和交流检测器，直流检测器由霍尔直流检测器、蓝牙无线发送器以及蓝牙无线接收器组成，用于测量直流信号；交流检测器由交流电磁场感应器及信号处理显示环节组成，用于测量交流信号。这项发明技术成熟、可靠性高。

2010年4月，专利CN201010158319.9中提到了一种配电网单相接地故障的带电定位装置，该装置适用于3kV—60kV中性点非有效接地电网。所述定位装置由上位机和下位机两个部分组成，上位机装置安装于变电站内，用于测量和传输母线零序电压信号，由A/D、CPU、移动通信模块、GPS模块组成。下位机装置为手持设备在线路上移动检测，用于测量零序电流信号及完成定位计算，由相电流测量器和定位器组成。相电流测量器由电流变换器、A/D、蓝牙无线收发模块组成，用于测量三相电流信号；定位器由CPU、蓝牙无线收发模块、移动通信模块、GPS模块组成，用于合成零序电流信号、接收零序电压信号以及完成定位计算。这项发明技术成熟、可靠性高。

2012年12月，专利CN201210535537.9中提到了一种基于暂态信号Prony算法小电流接地故障的在线定位方法及定位装置。通过安装在线路上不同位置的终端准确捕捉到零序电流超过启动值前1个周期和超过启动值后4个周期的零序电流暂态信号，运用Prony算法提取故障暂态信号中起主导作用的暂态高频分量信号，根据所述暂态高频分量信号分析故障点所在的区段。该申请的定位装置由终端和主站两个部分组成，所述终端安装在架空线路杆塔上或者电缆环网柜内，其输入端接收配电线路（包括架空线路和电缆）CT二次侧的相电流信号合成得到零序电流信号，并与主站通过光纤通信或者移动通信连接；所述主站安装在变电站内或调度中心，包括光纤通信模块和移动通信模块，接收终端发送的信号。这项申请技术成熟、可靠性高。

2013年8月，专利CN201310355125.1中提到了一种基于云模型的配电网故障风险识别方法。该发明为解决目前造成配电网故障停电的众多风险因素识别与关键风险源的提取，不同的停电风险因素对配电网故障停电的影响，建立实现各风险因素到风险评估结果之间的映射。该发明采用的技术方法是：利用云模型在处理不确定性方面的优势，从故障风险评估指标中挖掘出有价值的信息。将指标体系的综合评价结果作为配电网故障停电风险严重度的体现，再利用云模型的期望值、熵、超熵，实现定性和定量之间的转换。在故障风险指标数据不完备时，正确地实现故障风险评估。这项发明实现了配电网故障的风险源识别，为相关部门采取控制措施、降低及预防风险提供理论依据，具有显著的经济效益和社会效益。

2013年9月，专利CN201310392930.1中提到了一种基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法，利用超短期负荷预测技术预测出未来一段时间的配电网负荷情况，将这段时间内出现的最大负荷作为计算负荷，进而配电网的各个负荷节点的计算负荷构成计算负荷数据库，基于计算负荷数据库执行故障恢复算法来得出故障恢复开关操作结果。该发明克服了传统配电网故障恢复方法无法适应现场故障区域隔离到排除故障后并网的时间内的负荷变化，不仅使得某些电气元件过载进而导致出口断路器跳闸或者导致非故障元件发生安全隐患，也严重影响了供电质量的缺点。

2014年4月，专利CN201410147023.5中提到了一种基于单端故障信息的配电网混合线路组合式测距方法，包括：步骤1，分解出混合线路故障电流信号和故障电压信号的高频行波分量；步骤2，对行波在架空线和电缆中传播的波速进行离线测量；步骤3，利用相关系数分析法进行故障初步测距；步骤4，利用波头组合法进行故障最终测距；步骤5，对故障测距结果进行验证。这项发明只利用线路一端测量的故障信息，能够有效地提取出故障时行波的初始波头和各种反射波头，可应用于不具备双端行波测距的场合实现准确故障测距，补充现有配电网混合线路故障测距的不足。这项发明在电流行波实现故障测距的基础上，综合考虑电压行波测距结果，提高测距判别的可靠性和准确性。

2014年4月，专利CN201410152634.9中提到了一种配电网PT在线监测及故障诊断系统。该系统能够测量配电网PT的三个相电流、三个相电压、三个线电压和零序电压数据，通过实测数据可以准确判断系统是否发生单相接地故障、铁磁谐振故障、PT断线故障。系统由电流测量终端、采集器、后台服务器三个部分组成。所述电流测量终端安装在配电网PT三相线路上，利用电磁感应原理测量配电网PT的三相电流。所述采集器安装在PT柜的面板上，接收终端的数据，同时测量PT的相电压、线电压和零序电压，再把数据上传到后台服务器。所述后台服务器安装在变电站内，接收采集器的数据，对配电网PT进行在线监测及故障诊断。这项发明技术成熟、可靠性高。

2014年12月，专利 CN201410843502.0 中提到了本发明涉及基于相对误差的含分布式电源的配电网故障定位方法，配电网在故障区段两侧馈线开关处的故障电流相对误差值最大，根据该误差值对分布式电源配电网进行故障定位。其方法包括下述步骤：配电网发生故障后，获取各馈线开关处的故障电流值；根据所述故障电流值，分析馈线开关处故障电流的相对误差I %，其中If 为流经馈线开关处的故障电流值，I set为配电网馈线终端装置的故障电流上报阈值。比较馈线开关处和相邻馈线开关处的相对误差，定位故障区段； 解决了因分布式电源接入配电网后流经某些馈线开关的故障电流发生变化而导致故障区段定位错误的问题。(www.xing528.com)

2015年6月，专利CN201510322993.9中提到了一种考虑等效负荷点影响的含源配电网故障停电方案优化方法，包括：将配电网络等效为配电网负荷树图，确定每个负荷点编号、等级；采集各个负荷点功率，获取各个负荷点在停电时间段内的失电负荷函数；根据用户重要性影响指标，采用客观赋权法获得用户重要性程度指标；再通过加和计算，得到负荷点重要性程度指标函数；采用蒙特卡洛法对分布式电源和上级电源进行模拟，获得系统需求的停电容量和停电电量的曲线；统计用户点停电损失情况，得到停电损失函数，获得各个负荷点的等效权重函数；建立以系统的等效失电量最小和等效负荷损失量最小为目标函数；对目标函数进行优化求解，得到最优停电方案。

2016年4月，专利CN201610259570.1中提到了一种适用于多分支低压直流配电系统的故障检测和隔离方法。该方法根据直流系统节点和分支灵活配置单分支子模块，综合构成多分支低压直流配电系统保护，并通过检测各分支子模块中的电感电流和电容电压特征识别故障，由分支子模块中的可控电子开关实现故障的隔离。方法不需要配置直流断路器，成本较低；适用于多分支和单回路、单极和双极直流配电系统；故障检测和隔离方法简单、保护动作速度快，具备较强的耐受过渡电阻能力，只隔离故障支路，不会扩大停电范围。

2016年6月，专利CN201610425258.5中提到了一种考虑分布式电源出力曲线的配电网多时段动态故障恢复方法。配电网故障恢复模型一般是对一个时刻的条件做静态恢复，由于分布式电源（DG）的出力在随时间变化， 含DG的配电网故障恢复在一个时间断面上考虑是不切实际的。该发明根据现场实际情况，将故障恢复时段按照DG的出力情况进行时段划分，在单时段内求得最优解，最终取得全时段内的最优故障恢复方案，实现考虑DG出力曲线的配电网多时段动态故障恢复。这项发明充分考虑了DG的出力变化，提出了在改进二进制粒子群算法的基础上结合基于最优故障恢复路径的切负荷策略，解决了考虑DG出力曲线的配电网多时段动态故障恢复问题。

2016年12月，专利CN201611251346.4中提到了一种基于三相电流幅值分析的配电网单相接地故障定位方法。实时采集配电网三相电流，一旦发生单相接地故障后对故障前后各相的相电流进行幅值分析，通过采集起始时刻相位相同的相电流进行差值计算，实现电流相量的幅值运算，同时滤出负荷电流和相间电容电流的影响，然后计算各相相电流幅值变化的有效值。安装于线路上某个点的监测装置通过分析三相电流幅值变化量就可以判断该检测点是否位于故障路径上。这项发明基于单接地故障发生后三相电流的幅值特点，不需要合成零序电流，减少了主站的分析计算量，在工程上具有较高的实用价值。

2017年8月，专利CN201710685480.3中提到了一种变压器中性点故障电压的分析方法。首先对含分布式光伏电源接入配电网发生单相接地故障的边界条件进行序网分析；再根据保护动作情况得到新的故障边界条件，并在此基础上得到保护动作后主变中性点电压偏移的解析方程及其影响因素；然后根据分布式光伏电源在短时内脱网的输出特性，得到主变中性点电压与本地负荷以及光伏电源输出功率的关系；再将采集到的分布式光伏电源典型日输出功率曲线和本地负载功率需求曲线进行比较，并在此基础上求得不同时刻故障后主变中性点电压的偏移程度。该方法适用于含分布式光伏配网新场景下的主变间隙保护配置分析，且不受其他运行条件和线路特征数据的限制，方法操作简单、实用性强。

2018年10月，专利CN201811179921.3中提到了一种交流配电线路的故障定位方法。首先结合交流配电网故障时负序电流的注入特点，设定虚拟负序电流向量；根据交流配电网的拓扑结构及参数离线形成节点阻抗矩阵，并选取稀疏测量节点所在行构成感知矩阵；在交流配电网故障后测量节点电压，并计算测点负序电压，再和所述感知矩阵构成欠定方程组；在数据窗长内，将计算获得的虚拟负序电流向量中最大元素及第二大元素出现次数最多所对应的节点设定为故障区域两端的节点，实现故障区域的定位。上述方法能够大大减少定位故障区域所需要的测量点数量，故障定位所用数据较短，并能够耐受过渡电阻、一定的噪声和线路参数误差。

2019年1月，专利CN201910095891.6中提到了一种含逆变型电源的配电网故障方向判别方法。所述方法包括：确定逆变型电源的接入位置，使电力系统提供的最小短路电流恒大于逆变型电源提供的最大短路电流；计算保护安装处的正序故障分量测量阻抗的相角；如果相角在大于-135°并且小于-45°的范围内，则为保护正方向故障；如果相角在大于-45°并且小于0°的范围内或相角在大于-180°并且小于-45°的范围内，则对所述保护安装处测量电流和所述逆变型电源提供的最大短路电流进行比较；通过电流幅值的比较判断故障方向。这项发明提高了正方向故障和反方向故障交界处故障方向判断的灵敏性。