CN113484673B - 基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法，包括如下步骤：S1：将系统零序电压值与零序电压整定值进行比较，并根据比较结果，确定配电网的单相接地故障状态；S2：根据所述配电网的单相接地故障状态，获取配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，并通过相似系数求和法计算出各馈线的相似性选线依据，确定出配电网中的故障线路；S3：根据确定的所述配电网中的故障线路，确定出所述故障馈线中的故障区段。本发明不受故障位置、过渡电阻、故障初相角等影响，具有结构简单、适用范围广、可靠性高等优点。本发明实现了配电网单相电弧性接地故障的区段定位，有效提高了配电网运行的安全性和可靠性。

Description

基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法。

背景技术

近年来，我国电网自动化水平越来越高，配电网也在逐步向区段化改进。目前针对配电网单相接地故障的处理，早已并不仅仅是找出故障线路，而是希望能够进一步判断出故障所在的区段及故障点的大体位置，从而可以更有针对性地对故障区段实施隔离及恢复工作，最大程度保证非故障区段的正常供电。由于配电网单相接地故障特征微弱，加上网络分支多、结构复杂，想要准确定位难度很大，就已提出的多方法而言，其基本原理可以分为故障测距法、信号注入法、监测定位法和基于现场设备的定位方法四种。配电网单相接地故障区段定位技术是提高配网供电可靠性的关键因素，研究配电网单相接地故障定位，一方面可以提高配电网故障恢复效率，减少停电损失；另一方面，也承担着保障电网安全稳定运行，提高供电可靠性的责任，具有重要的理论和现实意义。

发明内容

发明目的：针对现有故障定位方法难以解决多分支线路的更小区段定位问题，本发明提出一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法，所述单相电弧性接地故障区段定位方法包括如下步骤：

S1：将系统零序电压值与零序电压整定值进行比较，并根据比较结果，确定配电网的单相接地故障状态；

S2：根据所述配电网的单相接地故障状态，获取配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，并通过相似系数求和法计算出各馈线的相似性选线依据，确定出配电网中的故障线路；

S3：根据确定的所述配电网中的故障线路，确定出所述故障馈线中的故障区段。

更进一步地讲，所述步骤S1中确定配电网的单相接地故障状态，具体如下：

S1.1：根据配电网结构和线路数量，对各馈线、配电网从线路主干到分支线路各区段测量点、各区段测量点之间的区段均进行编号；

S1.2：通过零序电压互感器和零序电流互感器测量系统零序电压值、各测量点处零序电流值；

S1.3：将系统零序电压值与零序电压整定值进行比较，当系统零序电压值不小于零序电压整定值时，所述配电网处于单相接地故障状态，执行步骤S2，反之，则所述配电网不处于单相接地故障状态，返回步骤S1.2。

更进一步地讲，所述步骤S2中确定出配电网中的故障线路，具体如下：

S2.1：根据配电网中各馈线出口处的零序电流采样值，获取配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，具体为：

其中：P_i-j为第i条馈线与第j条馈线的出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，N为一个周波内采样点个数，k为采样点编号，i_0·i(k)为第i条馈线出口处零序电流的第k个采样值，i_0.j(k)为第j条馈线出口处零序电流的第k个采样值；

S2.2：通过所述相似系数求和法，计算出所述各馈线的相似性选线依据，具体为：

其中：P_i为第i条馈线的相似性选线依据，i为第i条馈线对应的编号值，j为第j条馈线对应的编号值，m为馈线总数，P_i-j为第i条馈线与第j条馈线的出口处测量点的首 1/4波零序电流暂态分量的相似系数；

S2.3：根据所述各馈线的相似性选线依据大小，判断配电网中是否存在故障线路，具体为：

当所述各馈线的相似性选线依据大小均大于零时，所述配电网中母线为故障线路；

当所述各馈线的相似性选线依据大小不均大于零时，所述最小相似性选线依据值对应的馈线为配电网中的故障线路。

更进一步地讲，当所述配电网中母线为故障线路时，所述母线故障区段的确定如下：

SA3.1：通过所述配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，获取各分段母线的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数；

SA3.2：根据所述各分段母线的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，通过所述各馈线的相似性选线依据的计算公式，获取各分段母线的相似性选线依据；

SA3.3：将所述各分段母线的相似性选线依据进行比较，根据比较结果，确定出所述母线的故障区段，具体为：

所述大于零的各分段母线相似性选线依据值对应的区段为母线的故障区段。

更进一步地讲，当所述配电网中馈线为故障线路时，所述故障馈线中故障区段的确定如下：

SB3.1：根据所述故障馈线中的结构特征，执行步骤SB3.2或步骤SB3.3；

SB3.2：当所述故障馈线不含分支时，通过1/2分割法和各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定所述故障馈线中故障区段；

SB3.3：当所述故障馈线含有分支时，通过所述各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，并根据所述故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值得大小，确定出所述故障馈线中故障区段。

更进一步地讲，所述步骤SB3.2中确定所述故障馈线中故障区段，具体如下：

SB3.2.1：根据所述故障馈线中测量点的总数目，通过所述1/2分割法，确定出所述故障馈线对应的总分割点数，具体为：

其中：k为总分割点数，S为馈线测量点的总数；

SB3.2.2：根据所述各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，获取故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数；

SB3.2.3：根据所述故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值的大小，确定故障区段与当前测量点之间的位置关系，具体为：

当所述故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值不大于零时，所述故障区段位于第一个测量点和当前测量点之间；

当所述故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值大于零时，所述故障区段位于当前测量点和最后一个测量点之间；

SB3.2.4：根据所述故障区段与当前测量点之间的位置关系，重复步骤SB3.2.1至步骤SB3.2.4，直至所述故障区段定位在两个相邻测量点之间。

更进一步地讲，所述步骤SB3.3中确定出故障馈线中故障区段，具体如下：

SB3.3.1：通过所述各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数；

SB3.3.2：判断所述故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值是否大于零，并根据比较结果，确定出故障区段与第一主干线路末端测量点之间的位置关系，具体为：

当所述故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值大于零时，所述故障区段位于第一主干线路末端测量点的后端；

当所述故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值不大于零时，所述故障区段位于第一主干线路末端测量点的前端；

SB3.3.3：根据所述故障区段与第一主干线路末端测量点之间的位置关系，计算第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，确定出所述故障馈线中故障区段。

更进一步地讲，所述步骤SB3.3.3中确定出故障馈线中故障区段，具体如下：

当所述第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值大于零时，所述第一条分支线路为故障分支线路，同时重复步骤SB3.2.1至步骤SB3.2.4，直至所述故障区段定位在两个相邻测量点之间；

当所述第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值不大于零时，所述第一条分支线路不为故障分支线路，同时重复步骤SB3.2至步骤SB3.3.3，直至所述故障区段定位在两个相邻测量点之间。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

本发明利用故障线路与健全线路、故障点上、下游的暂态零模分量均存在着较大差异，相似程度低这一特性，采用相关系数来衡量各区段暂态零序电流的相似程度，且结合1/2分割法不断缩短待确定故障区段，进行测量点的暂态零序电流相似性比较的计算次数少，大大减少了电力系统中故障区段定位的计算量，同时不受故障位置、过渡电阻、故障初相角等影响，具有结构简单、适用范围广、可靠性高等优点。本发明实现了配电网单相电弧性接地故障的区段定位，有效提高了配电网运行的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明单相电弧性接地故障区段定位方法的流程示意图；

图2是本发明五馈线配电网结构示意图；

图3是本发明故障线路L₅结构图；

图4是本发明f₁故障时分支1两端零序电流波形图；

图5是本发明f₂故障各分支两端零序电流波形图；

图6是本发明f₃故障各分支两端零序电流波形图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

实施例1

参考图1-图6，本实施例提供了一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法，该单相电弧性接地故障区段定位方法具体包括如下步骤：

步骤S1：将系统零序电压值与零序电压整定值进行比较，并根据比较结果，确定配电网的单相接地故障状态，具体如下：

步骤S1.1：根据配电网的结构和线路的数量，对馈线进行编号，依次为L₁,L₂,L₃,…,L_m。同时将小电流接地系统配电网从线路主干到分支线路各区段测量点也进行编号，依次为 1,2,3,…,n，将两测量点之间的区段命名为F_i-j，譬如测量点1与测量点2之间的区段命名为F_1-2。

步骤S1.2：通过零序电压互感器和零序电流互感器测量系统零序电压值U₀、各测量点处零序电流值I₀。

步骤S1.3：通过检测系统零序电压值U₀的大小，判断配电网是否发生单相接地故障。即将系统零序电压值U₀与零序电压整定值U_0zd进行比较，当系统零序电压值U₀不小于零序电压整定值U_0zd时，配电网处于单相接地故障状态，同时执行步骤S2。反之，则配电网不处于单相接地故障状态，同时返回步骤S1.2。具体为：

U₀≥U_0zd

其中：U₀为系统零序电压值，U_0zd为零序电压整定值。

在本实施例中，一般二次侧整定值设置为10～30V。

步骤S2：根据步骤S1.3中确定出的配电网的单相接地故障状态，即当配电网确定处于单相接地故障时，获取配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，并通过相似系数求和法计算出各馈线的相似性选线依据，进而确定出配电网中的故障线路，具体如下：

步骤S2.1：通过提取各馈线出口处零序电流的采样值，计算任意两条馈线间出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数P_i-j，具体为：

其中：P_i-j为第i条馈线与第j条馈线的出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，N为一个周波内采样点个数，k为采样点编号，i_0·i(k)为第i条馈线出口处零序电流的第k个采样值，i_0·j(k)为第j条馈线出口处零序电流的第k个采样值。

在本实施例中，可以知道：

P_i-j＝P_j-i

其中：P_i-j为第i条馈线与第j条馈线的出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，P_j-i为第j条馈线与第i条馈线的出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数。

同时还包括下式：

其中：P_i-j为第i条馈线与第j条馈线的出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，i为第i条馈线对应的编号值，j为第j条馈线对应的编号值。

步骤S2.2：通过相似系数求和法，计算出各馈线的相似性选线依据，具体为：

其中：P_i为第i条馈线的相似性选线依据，i为第i条馈线对应的编号值，j为第j条馈线对应的编号值，m为馈线总数，P_i-j为第i条馈线与第j条馈线的出口处测量点的首 1/4波零序电流暂态分量的相似系数。

值得注意的是，在本实施例中，需要进行相似性计算的次数为：

m(m-1)/2

其中：m为馈线总数。

步骤S2.3：根据各馈线的相似性选线依据P_i大小，判断配电网中是否存在故障线路，具体为：

当各馈线的相似性选线依据P_i大小均大于零时，配电网中母线为故障线路；

当各馈线的相似性选线依据P_i大小不均大于零时，最小相似性选线依据值对应的馈线为配电网中的故障馈线。

步骤S3：根据步骤S2.3中确定出的配电网中的故障线路，确定出故障线路中的故障区段。由于步骤S2.3的故障线路分为两种，即故障母线和故障馈线，故在进行故障区段确定时，也分为两种情况，具体如下：

当配电网中母线为故障线路时，母线故障区段的确定如下：

步骤SA3.1：根据步骤S2.1中的配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，获取各分段母线的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数。值得注意的是，在计算各分段母线的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的过程中，步骤S2.1中的配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式中的i为该分段母线所联任一馈线出口处测量点，j为该分段母线任一母联处靠近该母线侧的测量点。

步骤SA3.2：根据步骤SA3.1中获取得到的各分段母线的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，结合步骤S2.2中的各馈线的相似性选线依据的计算公式，获取各分段母线的相似性选线依据。

步骤SA3.3：将步骤SA3.2中获取得到的各分段母线的相似性选线依据进行比较，根据比较结果，确定出母线的故障区段，具体为：

大于零的各分段母线相似性选线依据值对应的区段为母线的故障区段。

当配电网中馈线为故障线路时，故障馈线中故障区段的确定如下：

步骤SB3.1：根据故障馈线中的结构特征，执行步骤SB3.2或步骤SB3.3。在本实施例中，具体地讲，当故障馈线不含分支时，执行步骤SB3.2，当故障馈线含有分支时，执行步骤SB3.3。

步骤SB3.2：当故障馈线不含分支时，通过1/2分割法和各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定故障馈线中故障区段。具体如下：

步骤SB3.2.1：根据故障馈线中测量点的总数目S，同时通过1/2分割法，确定出故障馈线对应的总分割点数k，具体为：

其中：k为总分割点数，S为馈线测量点的总数。

步骤SB3.2.2：根据步骤S2.1中的配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，获取故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数P_1-k。

步骤SB3.2.3：根据步骤SB3.2.2中获取得到的故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值P_1-k的大小，确定故障区段与当前测量点之间的位置关系，具体为：

当故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值P_1-k不大于零时，故障区段位于第一个测量点和当前测量点k之间。

当故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值P_1-k大于零时，故障区段位于当前测量点k和最后一个测量点之间。

步骤SB3.2.4：根据步骤SB3.2.3确定的故障区段与当前测量点之间的位置关系，重复步骤SB3.2.1至步骤SB3.2.4，直至故障区段定位在两个相邻测量点之间。也就是说，对于新确定的区段测量点k至测量点S或者第一个测量点至测量点k，可以重复步骤 SB3.2.1，利用故障馈线对应的总分割点数的计算公式，确定二次分割点数k′，之后重复步骤SB3.2.2至步骤SB3.2.4，不断缩小待确定的故障区段，直至将故障区段定位到两相邻测量点之间。

步骤SB3.3：当故障馈线含有分支时，通过步骤S2.1中的各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，并根据故障馈线中第一主干线路末端测量点的首 1/4波零序电流暂态分量的相似系数值得大小，确定出故障馈线中故障区段。具体如下：

步骤SB3.3.1：通过步骤S2.1中的各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定故障馈线中第一主干线路末端测量点S′的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数P_1-s′。

步骤SB3.3.2：判断步骤SB3.3.1中获取得到的故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值P_1-s′是否大于零，并根据比较结果，确定出故障区段与第一主干线路末端测量点之间的位置关系，具体为：

当故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值 P_1-s′大于零时，故障区段位于第一主干线路末端测量点S′的后端；

当故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值 P_1-s′不大于零时，故障区段位于第一主干线路末端测量点S′的前端，即故障区段位于第一主干线路上。

步骤SB3.3.3：根据故障区段与第一主干线路末端测量点之间的位置关系，计算第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，确定出故障馈线中故障区段。具体为：

当第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值大于零时，第一条分支线路为故障分支线路，同时重复步骤SB3.2.1至步骤SB3.2.4，直至故障区段定位在两个相邻测量点之间。

当第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值不大于零时，第一条分支线路不为故障分支线路，此时需将其他分支线路进行确定，从中选出故障分支线路，即重复步骤SB3.2至步骤SB3.3.3，直至故障区段定位在两个相邻测量点之间。

下述对本实施例的单相电弧性接地故障区段定位方法，做进一步说明。

在MATLAB/Simulink平台搭建五馈线配电网模型进行故障区段定位仿真，由于中性点接地方式对于电弧性接地故障首1/4波暂态零序电流影响不大，因此以中性点不接地系统配电网为例，具体仿真模型网络结构如图2所示。

该配电网系统共包含5条馈线，分别为L₁、L₂、L₃、L₄、L₅，其中馈线L₅为多分支线路，存在两条分支线路。线路长度分别为：L₁＝15km、L₂＝28km、L₃＝34km、L₄＝27km、 L_5(主干)＝10km、L_5(分支1)＝16km、L_5(分支2)＝12km。馈线L₁、L₂、L₃、L₄、L₅线路参数设置为：正序电阻为R₁＝0.175Ω/km，正序电感为L₁＝1.21mH/km，正序电容为 C₁＝0.0097μF/km，零序电阻为R₀＝0.23Ω/km，零序电感为L₀＝5.478mH/km，零序电容为C₀＝0.008μF/km。

定义两测量点之间为一个区段，记为区段F_i-j，其中i为区段前端的测量点标号，j为区段末端的测量点标号。故障发生在无分支线路上的区段定位较为简单，与多分支线路中确定分支线路后的区段定位步骤一致，因此以下主要以故障发生在分支线路上为例说明。在如图3中f₁、f₂、f₃三个不同位置分别设置单相接地故障，同时，改变故障接地电阻、故障发生角进行多次仿真实验。各区段零序电流相关系数用百分数表示，即在 -100％-100％范围内。

当如图3中f₁处发生故障时，系统检测到发生单相接地故障后，对五条馈线出口处前1/4周波暂态零序电流分别两两进行相似性比较可得P_i-j如表1所示。

表1

通过相似系数求和法分别计算出选线判据P_i如表2所示。

表2

由表2数据可知，通过选线判据最小原则选出故障线路为馈线L₅。

由于馈线L₅为多分支线路，因此需要先判断故障发生与线路主干还是分支线路。首先对第1段线路主干两端的测量点1与测量点5的前1/4周波暂态零序电流进行相似性比较，相关系数为99.74％，判断故障并未发生于第1段线路主干，接下来对分支1出口端的测量点5与测量点13进行相似性比较，分支1两端零序电流波形图如图4所示，二者相关系数为99.66％，即流过两测量点的零序电流高度相似，故判断故障发生在分支 1上，利用1/2分割法对分支1在不同接地电阻、不同合闸角下的定位结果如表3所示。

表3

利用1/2分割法首先对分支1首端测量点13与中间测量点16进行相似性比较，由表3可知两处零序电流呈现高度相似，因此故障必然发生在测量点16与测量点19之间，再次利用1/2分割法对测量点16与测量点17进行相似性比较，该两处同样呈现高度相似，意味着故障发生在测量点17与测量点19之间，再利用依次1/2分割法，由表3可知测量点17与测量点18之间零序电流呈现负相关，确定故障区段为F_17-18。

当故障发生在f₂处时，选线过程与判断分支过程和f₁处发生故障时基本相同，不再赘述。对第2段线路主干两端的测量点6与测量点7的前1/4周波暂态零序电流进行相似性比较，相关系数为99.97％，判断故障并未发生于第2段线路主干，此时各分支线路两端零序电流波形图如图5所示。由于两条分支线路两端测量点的相关性均为负相关，因此判断故障发生在第3段线路主干上。利用1/2分割法对线路主干部分在不同接地电阻、不同合闸角的定位结果如表4所示。

表4

由P_8-10为负相关可知故障发生在测量点8与测量点10之间，再次采样1/2分割法得到P_8-9为正相关，因此无需再判断测量点9与测量点10之间的相似度即可判断故障发生在F_9-10区段。

故障发生在f₃处时，各分支两端零序电流波形图如图6所示，由图可判断出故障发生于分支2上，具体分析结果如表5所示。

表5

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法，其特征在于，所述单相电弧性接地故障区段定位方法包括如下步骤：

S1：将系统零序电压值与零序电压整定值进行比较，并根据比较结果，确定配电网的单相接地故障状态；

S2：根据所述配电网的单相接地故障状态，获取配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，并通过相似系数求和法计算出各馈线的相似性选线依据，确定出配电网中的故障线路；

S3：根据确定的所述配电网中的故障线路，确定出故障线路中的故障区段；

所述步骤S2中确定出配电网中的故障线路，具体如下：

S2.1：根据配电网中各馈线出口处的零序电流采样值，获取配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，具体为：

其中：P_i-j为第i条馈线与第j条馈线的出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，N为一个周波内采样点个数，k为采样点编号，i_0·i(k)为第i条馈线出口处零序电流的第k个采样值，i_0·j(k)为第j条馈线出口处零序电流的第k个采样值；

S2.2：通过所述相似系数求和法，计算出所述各馈线的相似性选线依据，具体为：

其中：P_i为第i条馈线的相似性选线依据，i为第i条馈线对应的编号值，j为第j条馈线对应的编号值，m为馈线总数，P_i-j为第i条馈线与第j条馈线的出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数；

S2.3：根据所述各馈线的相似性选线依据大小，判断配电网中是否存在故障线路，具体为：

当所述各馈线的相似性选线依据大小均大于零时，所述配电网中母线为故障线路；

当所述各馈线的相似性选线依据大小不均大于零时，最小相似性选线依据值对应的馈线为配电网中的故障线路；

当配电网中故障线路为母线时，母线故障区段的确定如下：

SA3.1：通过所述配电网中各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，获取各分段母线的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数；

SA3.2：根据所述各分段母线的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，通过所述各馈线的相似性选线依据的计算公式，获取各分段母线的相似性选线依据；

SA3.3：将所述各分段母线的相似性选线依据进行比较，根据比较结果，确定出母线的故障区段，具体为：

所述大于零的各分段母线相似性选线依据值对应的区段为母线的故障区段；

当配电网中故障线路为馈线时，故障馈线中故障区段的确定如下：

SB3.1：根据所述故障馈线中的结构特征，执行步骤SB3.2或步骤SB3.3；

SB3.2：当所述故障馈线不含分支时，通过1/2分割法和各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定所述故障馈线中故障区段；

SB3.3：当所述故障馈线含有分支时，通过所述各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，并根据所述故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值得大小，确定出所述故障馈线中故障区段。

2.根据权利要求1所述的一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法，其特征在于，所述步骤S1中确定配电网的单相接地故障状态，具体如下：

S1.1：根据配电网结构和线路数量，对各馈线、配电网从线路主干到分支线路各区段测量点、各区段测量点之间的区段均进行编号；

S1.2：通过零序电压互感器和零序电流互感器测量系统零序电压值、各测量点处零序电流值；

S1.3：将系统零序电压值与零序电压整定值进行比较，当系统零序电压值不小于零序电压整定值时，所述配电网处于单相接地故障状态，执行步骤S2，反之，则所述配电网不处于单相接地故障状态，返回步骤S1.2。

3.根据权利要求1所述的一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法，其特征在于，所述步骤SB3.2中确定所述故障馈线中故障区段，具体如下：

SB3.2.1：根据所述故障馈线中测量点的总数目，通过所述1/2分割法，确定出所述故障馈线对应的总分割点数，具体为：

其中：k为总分割点数，S为馈线测量点的总数；

SB3.2.2：根据所述各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，获取故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数；

SB3.2.3：根据所述故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值的大小，确定故障区段与当前测量点之间的位置关系，具体为：

当所述故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值不大于零时，所述故障区段位于第一个测量点和当前测量点之间；

当所述故障馈线中第一个测量点与当前测量点之间的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值大于零时，所述故障区段位于当前测量点和最后一个测量点之间；

SB3.2.4：根据所述故障区段与当前测量点之间的位置关系，重复步骤SB3.2.1至步骤SB3.2.4，直至所述故障区段定位在两个相邻测量点之间。

4.根据权利要求3所述的一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法，其特征在于，所述步骤SB3.3中确定出故障馈线中故障区段，具体如下：

SB3.3.1：通过所述各馈线出口处首1/4波零序电流暂态分量的相似系数的计算公式，确定故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数；

SB3.3.2：判断所述故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值是否大于零，并根据比较结果，确定出故障区段与第一主干线路末端测量点之间的位置关系，具体为：

当所述故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值大于零时，所述故障区段位于第一主干线路末端测量点的后端；

当所述故障馈线中第一主干线路末端测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值不大于零时，所述故障区段位于第一主干线路末端测量点的前端；

SB3.3.3：根据所述故障区段与第一主干线路末端测量点之间的位置关系，计算第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数，确定出所述故障馈线中故障区段。

5.根据权利要求4所述的一种基于零模分量相似性的单相电弧性接地故障区段定位方法，其特征在于，所述步骤SB3.3.3中确定出故障馈线中故障区段，具体如下：

当所述第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值大于零时，所述第一条分支线路为故障分支线路，同时重复步骤SB3.2.1至步骤SB3.2.4，直至所述故障区段定位在两个相邻测量点之间；

当所述第一主干线路末端测量点与第一条分支线路出口处测量点的首1/4波零序电流暂态分量的相似系数值不大于零时，所述第一条分支线路不为故障分支线路，同时重复步骤SB3.2至步骤SB3.3.3，直至所述故障区段定位在两个相邻测量点之间。

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