基于Matlab配电网单相线路故障仿真余万荣1，李丹丹2，何荣卜 3（1. 贵州电网有限责任公司安顺供电局，贵州省安顺市 553000；2.六盘水师范学院，贵州省六盘水市 553000；3.贵州电网有限责任公司六盘水供电局）摘要:配电网单相故障时导致非故障相电压升高,各相电流发生变化，为避免配网单相故障带来的危害，本文详细地研究、分析单相接地故障时的电压、电流情况。
文中利用Matlab对单相故障两侧短路、单相故障左、右侧短路及单相故障缺相的运行进行仿真分析,重点研究单相故障处理系统的结构，通过该系统可有效地处理单相线路故障，使提升供电可靠率的同时提高供电质量，通过对配电网各类型单相故障电压、电流多类别分析，可有效地准确识别单相故障状况，以便工作人员能采取恰当的处理方式应对单相线路故障。
关键词:单相线路故障; 单相故障处理系统; Matlab仿真The single-phase Matlab distribution line based on faultsimulationYu Wanrong1,Li Dandan2,He Rongbu3（1.Anshun Power Supply Bureau，Guizhou Power Grid Corporation，Anshun 561000,China;2.Liupanshui Normal College,Liupanshui 553000,China;3.Liupanshui Power Supply Bureau，Guizhou Power Grid Corporation，Liupanshui 561000,China) Abstract: distribution network single-phase fault leads to non fault phase voltage increases, the phase current changes, in order to avoid the harm caused by distribution network single-phase fault, in this paper, analysis of single-phase grounding fault of voltage and current. In this paper, using MATLAB to single-phase short circuit on both sides of the fault, single phase to ground fault in the left side and the right side short circuit and single phase fault phase lack operation simulation analysis, focuses on single-phase fault processing system structure, through the system can be effective treatment of single-phase fault line, to enhance the power supply reliability rate and improve the quality of power supply, through the analysis of the distribution of various types of single-phase fault voltage and current multi class, effectively accurate identification of single-phase fault condition and to staff to take appropriate treatment deal single-phase line fault.Key words: single-phase fault line; single-phase fault system; Matlab simulation目前，国内针对配电网单相故障研究可分为单相接地故障和单相缺相故障，而单相接地故障主要是以小电流接地系统中的接地故障为主，其故障相电压降为零，非故障相电压升高为线电压。
但是，在配电网实际运维中单相接地故障按接地位置可细分有单相两侧接地、单相左、右侧接地三种接地，而此三种单相接地故障电压各不一样，而在实际配网运维过程中很多技术人员都只了解小电流接地的单相故障，造成很多工作不能正确判断。
在10kV配电网系统中单相接地故障占整个接地故障的98%，近年来针对单相接地故障的研究也不断增多。
现阶段的研究中，10 kV以下的配电网中的单相故障主要是线路单相两侧的接地故障，当系统发生单相接地故障时不形成短路回路, 只是经线路对地电容形成回路, 接地点的电流很小, 三相线电压仍然保持对称关系, 不影响对负荷连续供电, 故不必立即跳闸, 规程规定可以继续运行1 ~ 2 h, 在一定程度上提高了系统运行的可靠性[1]。
但是小电流接地系统发生单相接地故障时, 单相用户电压升高,供电质量下降，损坏低压单相电气设备。
1 配网单相故障概述与仿真分析1.1 配网单相故障模块搭建图1为配电网单相故障系统图，根据单相故障系统图建立simulink 仿真图模如图2所示图1 配网单相故障图图2 配网单相故障仿真模型通过图2所示的MATLAB 仿真[2]可到到正常运行时中低压电压电流波形图（如图3、图4）、单相两侧接地故障中低压电压电流波形图（如图5、图6）、单相左侧接地故障中低压电压电流波形图（如图7、图8）、单相右侧接地故障中低压电压电流波形图（如图9、图10）及单相缺相故障中低压电压电流波形图（如图11、图12）。
其中黄色相为A 相波形图，紫色相为B 相波形图，蓝色相为C 相波形图。
中压三相电压电流波形图依此是中压三相电压波形图及中压三相电流波形图，低压三相及电流波形图依此是低压三相电压波形图、低压三相电流波形图及低压单相电压波形图。
图3 中压三相正常运行时电压电流波形图4 中压三相正常运行时低压三相电压电流及单相电压波形1.2单相两侧接地故障分析配电网单相两侧的接地故障占配网单相线路故障的60%，当A 相发生单相两侧接地故障时，即当k1与k2开关闭合时形成的接地故障，若忽略负荷电流和电容电流在阻抗上的压降，则线路各相对地电压分别为：A ˆU 0 （1）o -j 150B B A A ˆˆˆˆU =E -E 3E e （2）oj 150C C AA ˆˆˆˆU =E -E 3E e（3） 从式A ˆU 为A 相相电压，BˆU 为B 相相电压，ˆU C 为C 相相电压，A ˆE 、ˆB E 、ˆCE 是电源侧三相电动势。
从（1）、（2）、（3）中可知及仿真图5、图6可得到，在单相两侧故障系统中，故障相电压降为零，非故障相电压升倍，但低压用户三相电压任然保持对称，不影响三相用户用电，但户的电气设[3]。
如图5为单相两侧接地故障中压电压电流波形图。
图5单相两侧接地故障中压电压电流波形图图6 中压单相两侧接地故障时低压三相电压电流及单相电压波形1.3 单相左侧接地故障分析当A 相发生单相左侧接地故障时，即当k1开关闭合，k2开关断开时形成的接地故障，此时接地左侧故障电压降为零，非故障倍，而接地右侧由于与接地线断开，从而使非故障相的电压叠加形成接地故障右侧的开路电压。
图7 单相左侧接地故障中压电压电流波形图图8 中压单相左侧接地故障时低压三相电压电流及单相电压波形由仿真图7、图8可看出低压三相电压不对称且电压升高影响三相用户用电，单相电压突变升高，严重降低了供电质量。
1.4 单相右侧接地故障分析当A 相发生单相右侧接地故障时，即当k1开断开，k2开关闭合时形成的接地故障，此时接地右侧故障电压降为零，非故障相电压升高为原来电压不变，相当于只有两相工作，对10Kv 变压器运行极为不利。
如图9、图10为 单相右侧接地故障中、低压电压电流波形图。
图9 单相右侧接地故障中压电压电流波形图图10 单相右侧接地故障低压电压电流波形图由仿真图9、图10可看出低压三相电压不对称且电压升高影响三相用户用电，单相电压也升高，严重降低了供电质量。
1.5 单相缺相故障分析当A 相发生单相缺相故障时，即当k1开断开，k2开关断开时形成的缺相运行，此时缺相故障电压为非缺相对称电压的叠加值，也即接近为零，非故障相电压不变，相当于只有两相工作，对10Kv 变压器运行极为不利。
图11 单相缺相故障时中压电压电流波形图图12 单相缺相故障时低压电压电流波形图由仿真图11、图12可看出低压三相电压不对称且电压升高影响三相用户用电，单相电压也升高，严重降低了供电质量。
1.6 单相故障分析比较表1 各类单相线路故障分析对比2 结束语由仿真波形图及表1可以清楚看出，不是所有的单相接地短路都可以使变压器低压侧保持三相对称，不是所有的单相接地短路都能让三相用户正常用电的，本文根据对各种类型的单相线路故障对比进行判断：（1）当发生单相短路时，10kV变压器二次侧三相电压依然对称，此时可以断开单相用户，避免单相用户电压升高损坏电器，三相用户可继续用电1~2小时，这时需要运维人员及时处理故障。
（2）当发生单相短路时，10kV变压器二次侧三相电压不对称，此时必须同时断开三相用户和单相用户，避免不对称电压及缺相电压损坏三相用户和单相用户电气设备，造成不可必要的损失。
通过人为的判断和选择单相线路故障时，会大大降低判断能力和延长判断的时间，而怎样快速、有效地判断和解决单相线路故障问题将是下一步研究的内容。
参考文献[1] 周羽生, 彭琢, 韦肖燕, 邝江华. 小电流接地系统单相故障的Matlab仿真[J]. 电力系统及其自动化学报. 2009,21(4):51-54.[2] 高勋,刘树泽,郑新宇.基于Matlab配电网建模仿真的研究[J]. 农业科技与装备期刊. 2009(3).[3] 肖白，束洪春，高峰.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述[J]. 继电器. 2001,29(4):16-20.。