1 引言
我国中低压配电网大多采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地方式，称为小电流接地系统。据统计，小电流接地系统发生单相接地故障的几率高达80%，单相接地故障发生时，系统仍可运行1 ~2h。这极大提高了供电的可靠性，而及时和准确地判断出故障线路，能防止故障进一步扩大、隔离故障并快速恢复供电。小电流接地系统发生单相接地短路的概率高，故障电流幅值很小，故障特征信息也并不明显，且受中性点接地方式、故障初相角及故障点接地电阻等因素的影响，所以故障选线一直是配电网运行中的重要技术难题，研究单相接地故障选线问题对配电网保护具有重要的意义。
2 研究现状
针对小电流单相接地故障选线这一问题，国内外学者做了大量的研究，提出了多种选线方法。根据电气特征大致可以分为基于稳态量的方法和基于暂态量的方法以及信号注入法。稳态分析的方法有群体比幅比相法、零序功率法、谐波分量法等。暂态分析的方法有五次谐波法、小波变换法、希尔伯特—黄变换(HHT)法和首半波法等[1-4]。由于单一的算法有一定的局限性和适用性，并且故障选线时没有采用对选线有利的故障信息，也会导致故障选线时的错选和漏选，有学者提出了多种判据融合的方法。此外，随着近年来大数据理论的兴起和数据挖掘技术的成熟，使得从庞大的数据中寻找关联成为可能，考虑到配电网单相接地故障时会产生大量的电气量与非电气量数据，使用大数据技术深度挖掘这些数据进行选线是个可行的方法。
2.1 稳态电气量特点
小电流接地系统电力线路中存在对地电容和绝缘电阻，当发生单相接地故障时，由于三相负载对称性被破坏，原电力线路平衡被破坏，出现了零序电压和零序电流[5]。中性点不接地方式发生单相接地故障时故障线路的零序电流等于其他所有非故障线路零序电流的和，方向从线路流向母线，与非故障线路相反。中性点经消弧线圈接地方式发生单相接地故障时的零序电流等于所有非故障线路零序电流以及消弧线圈的补偿电流之和，方向由消弧线圈的补偿度决定。过补偿时，故障线路零序电流方向从母线流向线路；欠补偿时，方向从线路流向母线[6]。线路的三相负载不对称也会在线路中出现零序电压，幅值在数值上与系统正常运行情况下相电压幅值基本一致，方向与故障相序原相电压相反[7]。
系统发生单相接地故障时，会由绝缘电阻和对地电容产生故障电流有功分量和无功分量。设零序电压为相电压的 15% 时的有功分量和无功分量分别为P和Q，非故障支路的 零序有功分量P1＞ 0，而对于故障支路的零序有功分量有 P2＜ P，且故障支路的零序有功分量值较非故障线路的值大得多。而零序无功分量在故障线路中小于0，在非故障线路中大于0[1]。
2.2暂态电气量特点
流过故障点的暂态接地电流由暂态电容电流和暂态电感电流两部分组成，包含暂态衰减分量和稳态交流分量。暂态初始阶段的暂态接地电流主要由暂态电容电流的特性决定，因此故障线路的暂态零序电流幅值最大，非故障线路零序电流的暂态分量与故障线路的暂态零序电流极性相反 [8,9]。
当电力系统发生不对称故障时，线路电流波形中会产生谐波。其中奇次谐波含量较大，谐波含量会随谐波频率的增大而减小，由于三次谐波会在变压器角形连接中构成环流，不会流入电力系统中，所以电力系统中含量最大的是五次谐波。从各条馈线五次谐波零序电流幅值上看，故障线路中的五次谐波零序电流大于非故障线路。从相位上来看，故障线路的零序电流滞后零序电压90°，非故障线路的零序电流超前零序电压90°[2]。
