江苏
一、引言
配电网故障发生后，快速准确地判断故障类型并确定故障位置，是缩短停电时间、减少电量损失的关键环节。传统的配电网故障定位主要依赖馈线终端单元采集的工频电气量，通过阻抗法或稳态零序电流比较法进行区段定位。然而，工频法受过渡电阻、系统运行方式及分布式电源接入的影响较大，定位精度往往局限在数百米至数公里级别，难以满足城市电缆网络和复杂架空线路的运维需求。
行波法利用故障产生的暂态行波信号在导线中的传播时间进行测距，理论上不受过渡电阻和系统振荡的影响，定位精度可达[待补充]米级。近年来，随着高频采样技术和信号处理算法的发展，行波测距在配电网中的应用研究日益深入。但配电网分支众多、线路末端常常接入分布式光伏或储能设备，行波在波阻抗不连续点发生复杂折反射，导致波头检测信噪比降低。单一依赖行波信号在某些高阻接地或故障初相角过零附近场景下存在启动失灵的风险。工频故障电流作为故障稳态特征的核心载体，其变化趋势清晰、信噪比高，能够弥补行波信号在上述场景下的不足。因此，将工频故障电流监测与行波测距进行有机融合，成为提升配电网故障定位装置全工况适应性的重要技术路径。
江苏宇拓电力配网行波故障预警与定位装置在设计中集成了工频故障电流监测模块，通过同步采集三相电流的工频突变量与行波暂态分量，构建了双判据协同的故障检测架构。
二、工频故障电流特征分析
（一）故障暂态过程中的工频分量演变
配电网发生故障时，故障点电流包含衰减的直流分量、工频稳态分量及各次谐波分量。其中，工频分量在故障后约[待补充]个周波内进入稳态，其幅值与相位稳定程度取决于故障类型和过渡电阻。以单相接地故障为例，非有效接地系统中故障相电压跌落、健全相电压升高，故障点工频零序电流由系统对地电容电流构成，幅值通常在数安培至数十安培之间。而在小电阻接地系统中，故障点工频零序电流可达数百安培，特征更为显著。相间短路故障时，故障回路工频电流幅值急剧增大，相位关系由短路类型决定。
（二）工频电流突变量启动判据
工频故障电流监测的核心在于快速提取工频电流的突变量特征。采用滑动窗口傅里叶算法对三相电流进行实时相量计算，通过比较当前周波与前一周波的工频电流幅值差和相位差，构成双阈值启动判据。当幅值突变量超过整定门槛且相位偏移超出正常波动范围时，判定为疑似故障工况，随即触发高速录波与行波采集单元。
三、工频与行波联合故障定位方法
工频电流突变量启动判据具有灵敏度高、抗干扰能力强的优势，但其时间响应窗口为毫秒级，无法直接用于行波波头到达时刻的精确标定。行波判据则依赖故障初始行波到达线路两端监测点的纳秒级时间差进行测距，但在故障初相角过零附近或高阻接地时，行波幅值微弱，波头辨识困难。本文提出工频-行波双判据协同机制：以工频电流突变量作为第一启动条件，确认故障存在后，在高采样率缓存数据中回溯搜索行波波头，利用工频稳态量辅助判断故障类型以优化波速参数，最终由双端行波时间差计算故障距离。该机制有效避免了单一判据在边界工况下的漏报问题。
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