CN113933655B - 基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法和装置，方法包括以下步骤：采集有源配电网的母线零序电压幅值；根据母线零序电压幅值的大小判定是否启动故障定位程序；启动故障定位程序后，利用特征频段滤波器采样节点中满足容性约束条件的暂态零模电流；计算暂态零模电流偏态系数，比较各区段内父节点和子节点的暂态零模电流偏态特性，通过比较结果，确定故障位置；输出故障区段位置，发出告警信号或故障区段隔离指令。装置包括采集模块、启动模块、滤波模块、偏态特性计算模块和输出模块。无需进行大量数据通信，计算简便，故障定位结果精准，具有高灵敏性以及高可靠性。

Description

基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法和装置

技术领域

本发明涉及配电网故障定位技术领域，具体而言，涉及一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法和装置。

背景技术

电力系统的配电环节与电力用户直接相连，是确保供电可靠性、提高电能质量的重要环节。随着清洁能源发电效率的提高和配套设备成本的不断下降，包括风能、太阳能等在内的清洁型分布式电源高渗透率并入配电网成为大势所趋，在灵活的网络结构下主动协调各种分布式电源运行的有源配电网正快速发展。分布式电源高渗透率并网不仅带来了红利，同时也给故障定位工作带来了挑战。有源配电网拓扑结构多源化，功率双向流动，加之分布式电源出力具有随机性、间歇性，不同运行状态下提供的故障电流差异巨大。单相故障的等效电路和参数变化复杂，使得有源配电网单相故障特征缺乏规律性，现有经消弧线圈接地方式下的单相故障定位方法存在灵敏度不足的问题。

为提高有源配电网供电质量，及时识别和处理单相故障，本领域技术人员对单相故障定位方法开展了大量研究。有专家提出了基于工频零序电流幅值与相位的稳态量故障定位方法，但该类方法受消弧线圈补偿作用的影响极大，定位精度受限。还有专家利用附加电流信号从母线流向故障线路并从故障点返回的特点识别故障区段，但该类方法需额外装设信号发生设备，经济效益不佳。随着计算机算力的提高，基于智能算法的故障定位理论正蓬勃发展，但该类方法复杂度高，可解释性差。综上所述，现有有源配电网单相故障定位方法存在灵敏度不足或实用性不高的问题。此外，由于故障位置、过渡电阻和分布式电源状态的不确定，有源配电网单相故障特征呈现随机性、多变性，给准确故障定位带来了较大的困难。

综上所述，由于单相故障会造成配电网供电质量降低，且容易导致非故障相绝缘击穿，进而引发连锁故障，但目前的有源配电网单相故障定位方法多为对暂态零模电流波形的图像学分析，即对比监测点间的波形相似程度实现故障定位，需要进行大量数据通信，计算复杂，且实际情况中配电网二次设备通信可靠性较差，导致不能及时定位，或者定位结果不够精准。因此，如何实现有源配电网单相故障定位，形成具有高灵敏度和高可靠性的保护方法，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的需要进行大量数据通信，计算复杂，故障定位结果不够精准以及可靠性较差的技术问题。

为此，本发明第一方面提供了一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法。

本发明第二方面提供了一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位装置。

本发明提供了一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，包括以下步骤：

S101：采集有源配电网的母线零序电压幅值；

S102：根据母线零序电压幅值的大小判定是否启动故障定位程序；

S103：启动故障定位程序后，利用特征频段滤波器采样节点中满足容性约束条件的暂态零模电流；

S104：计算暂态零模电流偏态系数，比较各区段内父节点和子节点的暂态零模电流偏态特性，通过比较结果，确定故障位置；

S105：输出故障区段位置，发出告警信号或故障区段隔离指令。

根据本发明上述技术方案的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，还可以具有以下附加技术特征：

进一步地，S102中是否启动故障定位程序的判定依据为：

U₀≥U_0.set (1)；

其中，U₀为母线零序电压幅值，U_0.set为母线零序电压整定值。

进一步地，S103中，特征频段滤波器的下限截止频率f_L.set按可能故障线路的串联谐振频率最大值整定：

f_L.set＝max{f_L.1,f_L.2...f_L.k...f_L.n} (2)；

其中，f_L.k为线路k发生单相故障时的首次串联谐振频率，k＝1,2,…,n，n为线路数量；

故障线路首次串联谐振频率的计算方法如下：

其中，C_eq.k为除故障线路k外所有非故障线路的等效零模电容，L_p为消弧线圈的等效电感。

进一步地，S103中，特征频段滤波器的上限截止频率f_H.set按0.8倍的线路串联谐振频率最小值进行整定：

f_H.set＝0.8min{f_s.1,f_s.2...f_s.k...f_s.n} (4)；

其中，min{f_s.1,f_s.2...f_s.k...f_s.n}表示线路串联谐振频率最小值。f_s.k为线路k的首次串联谐振频率，计算方法如下：

其中，L_k为线路k的长度，l_0.k为线路k的单位长度零模电感，c_0.k为线路k的单位长度零模电容。

进一步地，特征频段滤波器的采样窗口开启时刻t_i,0确定方法包括以下步骤：

S501、采集并记录暂态零模电流值，比较本次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值与上一次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值大小；

S502、若第j次采集的暂态零模电流x_i,j的绝对值小于第j-1次采集的暂态零模电流x_i,j-1的绝对值，则第j-1次采集的时刻t_i,j-1为模极大值时刻，采样窗口在模极大值时刻开启，即：

t_i,0＝t_i,j-1 (6)；

若第j次采集的暂态零模电流x_i,j的绝对值大于或等于第j-1次采集的暂态零模电流x_i,j-1的绝对值，返回S501。

进一步地，S103中，特征频段滤波器的采样维持时间T按如下方法选取：

T＝4max{1/δ₁,1/δ₂...1/δ_k...1/δ_n} (7)；

其中，δ_k为线路k发生单相故障时暂态零模电流主谐振分量衰减因子最小值，计算方法如下：

其中，R₁、L₁、R₀、L₀分别为线路k发生金属性单相故障时复合模网络中的线模电阻、线模电感、零模电阻、零模电感。

进一步地，S104中，特征频段滤波器i采集的暂态零模电流的偏态系数SK_i计算方法如下：

其中，x_i.j为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样值，为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样平均值，n_i为特征频段滤波器i的采样点数，S_i为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样值标准差。

进一步地，S104中，各区段内父节点和子节点的暂态零模电流偏态特性的比较方法如下：

其中，若S为“0”，则故障不在区段内；若S为“1”，则特征频段滤波器的包络区段为故障区段；M为区段内子节点个数，K_par为父节点的零模电流偏态特性，K_fil.m为子节点m的零模电流偏态特性，计算方法如下：

其中，SK_par为父节点暂态零模电流的偏态系数；SK_fil.m为第m个子节点暂态零模电流的偏态系数，m＝1,2,…,M。

进一步地，S104中，需根据区段类型选择故障定位算法：

当区段无分支馈线时，自头节点开始搜索，至第一个偏态特性相反节点为止，实时拓扑中两个偏态特性相反的相邻节点包络区域为最小故障区段。

当区段存在分支馈线时，联合判断父节点、子节点的暂态零模电流偏态特性，若子节点均与父节点偏态特性相反，可确定故障区段为T接位置；否则继续向与父节点偏态特性相同的子节点一侧搜索，至第一个偏态特性相反节点为止，实时拓扑中相邻两个偏态特性相反的节点包络区域为最小故障区段。

本发明提供了一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位装置，应用于上述技术方案中的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，包括采集模块、启动模块、滤波模块、偏态特性计算模块和输出模块，其中：

采集模块用于采集有源配电网的母线零序电压幅值和暂态零模电流；

启动模块与采集模块连接，通过比较母线零序电压与母线零序电压整定值驱动滤波模块；

滤波模块分别与采集模块和启动模块连接，利用特征频段滤波器获取满足容性约束条件的暂态零模电流；

偏态特性计算模块与滤波模块连接，用于计算暂态零模电流偏态特性，通过比较父节点、子节点的零模电流偏态特性驱动输出模块；

输出模块与偏态特性计算模块，用于输出偏态特性计算模块计算结果，输出故障区段位置，发出告警信号或故障区段隔离指令。

本发明公开的一种基于暂态零模电流的有源配电网单相故障定位方法和装置中，首先采集模块监测变电所母线零序电压幅值，母线零序电压幅值越限超过后母线零序电压整定值，立即启动启动模块进行故障定位；利用滤波模块采集特征暂态零模电流，并计算其偏态系数；根据区段类型选择故障定位方法，在无分支处直接搜索下一级节点的偏态特性，在分支处同时搜索子节点的偏态特性；通过比较父节点与子节点的暂态零模电流偏态特性，若满足偏态特性计算模块中的故障判据，则判定本次搜索的终止节点包络区域为故障区段，否则按故障搜索算法继续向下搜索。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、现有有源配电网单相故障定位技术主要包括比较工频零序电流的方法和比较短暂时间窗内暂态特征信号的方法。比较工频零序电流方法在中性点经消弧线圈接地系统中的定位准确性和灵敏度难以满足要求。比较短暂时间窗内暂态特征信号的方法受过渡电阻、故障位置等多种因素的影响，难以准确确定满足故障特征的时间窗，实用性较差。本发明利用暂态零模电流的偏态系数实现故障定位，解决了现有有源配电网单相故障定位灵敏度不足、实现困难的问题。

2、与现有有源配电网故障定位技术受通信异常影响大相比，本发明考虑了通信时延的影响，借助故障点上下游特征暂态零模电流极性始终相反且呈振荡衰减的特性，通过独立确定特征频段滤波器的采样窗口开启时刻，就地完成特征暂态零模电流偏态特性计算，实时拓扑相邻的节点间仅需交互简单逻辑信号，抗通信干扰能力强。

3、本发明采用“偏态系数”用于刻画特征暂态零模电流的振荡衰减特性，计算量小，对数字处理芯片要求低。

4、本发明的故障定位判据简洁，与网络拓扑、系统参数无关，无需复杂整定计算，尤其适用于节点数众多的有源配电系统。

5、本发明实施方式明确，所需信息量仅为节点处的暂态零模电流瞬时值，易于获取，实现简单，保证了本发明的可行性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法的流程图；

图2是本发明一个实施例的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法中一种中性点经消弧线圈接地的有源配电网结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供了一种基于暂态零模电流的有源配电网单相故障定位方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S101：采集有源配电网的母线零序电压幅值；

S102：根据母线零序电压幅值的大小判定是否启动故障定位程序；

是否启动故障定位程序的判定依据为：

U₀≥U_0.set (1)；

其中，U₀为母线零序电压幅值，U_0.set为母线零序电压整定值。

S103：启动故障定位程序后，采集有源配电网的暂态零模电流，利用特征频段滤波器采样节点中满足容性约束条件的暂态零模电流；

每一节点对应一个特征频段滤波器，容性约束条件包括上限截至频率、下限截至频率、采样窗口开启时刻、采样完成时间：

特征频段滤波器的下限截止频率f_L.set按可能故障线路的串联谐振频率最大值整定：

f_L.set＝max{f_L.1,f_L.2...f_L.k...f_L.n} (2)；

其中，f_L.k为线路k发生单相故障时的首次串联谐振频率，k＝1,2,…,n，n为线路数量；

故障线路首次串联谐振频率的计算方法如下：

其中，C_eq.k为除故障线路k外所有非故障线路的等效零模电容，L_p为消弧线圈的等效电感。

特征频段滤波器的上限截止频率f_H.set按0.8倍的线路串联谐振频率最小值进行整定：

f_H.set＝0.8min{f_s.1,f_s.2...f_s.k...f_s.n} (4)；

其中，min{f_s.1,f_s.2...f_s.k...f_s.n}表示线路串联谐振频率最小值。f_s.k为线路k的首次串联谐振频率，计算方法如下：

其中，L_k为线路k的长度，l_0.k为线路k的单位长度零模电感，c_0.k为线路k的单位长度零模电容。

特征频段滤波器的采样窗口开启时刻t_i,0确定方法包括以下步骤：

S501、采集并记录暂态零模电流值，比较本次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值与上一次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值大小；

S502、若第j次采集的暂态零模电流x_i,j的绝对值小于第j-1次采集的暂态零模电流x_i,j-1的绝对值，则第j-1次采集的时刻t_i,j-1为模极大值时刻，采样窗口在模极大值时刻开启，即：

t_i,0＝t_i,j-1 (6)；

若第j次采集的暂态零模电流x_i,j的绝对值大于或等于第j-1次采集的暂态零模电流x_i,j-1的绝对值，返回S501。

特征频段滤波器的采样维持时间T按如下方法选取：

T＝4max{1/δ₁,1/δ₂...1/δ_k...1/δ_n} (7)；

其中，δ_k为线路k发生单相故障时暂态零模电流主谐振分量衰减因子最小值，计算方法如下：

其中，R₁、L₁、R₀、L₀分别为线路k发生金属性单相故障时复合模网络中的线模电阻、线模电感、零模电阻、零模电感。

S104：计算暂态零模电流偏态系数，根据区段类型选择故障定位算法，比较各区段内父节点和子节点的暂态零模电流偏态特性，通过比较结果，确定故障位置；

特征频段滤波器i采集的暂态零模电流的偏态系数SK_i计算方法如下：

其中，x_i.j为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样值，为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样平均值，n_i为特征频段滤波器i的采样点数，S_i为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样值标准差。

各区段内父节点和子节点的暂态零模电流偏态特性的比较方法如下：

其中，若S为“0”，则故障不在该节点所包络的区段内；若S为“1”，则特征频段滤波器的包络区段为故障区段；M为区段内子节点个数，K_par为父节点的零模电流偏态特性，K_fil.m为子节点m的零模电流偏态特性，计算方法如下：

其中，SK_par为父节点暂态零模电流的偏态系数；SK_fil.m为第m个子节点暂态零模电流的偏态系数，m＝1,2,…,M。

根据区段类型选择故障定位算法：

当区段无分支馈线时，自头节点开始搜索，至第一个偏态特性相反(即S＝1时)节点为止，实时拓扑中两个偏态特性相反的相邻节点包络区域为最小故障区段。

当区段存在分支馈线时，联合判断父节点、子节点的暂态零模电流偏态特性，若子节点均与父节点偏态特性相反，可确定故障区段为T接位置；否则继续向与父节点偏态特性相同的子节点一侧搜索，至第一个偏态特性相反节点为止，实时拓扑中相邻两个偏态特性相反的节点包络区域为最小故障区段。

S105：输出故障区段位置，发出告警信号或故障区段隔离指令。

本发明提供了一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位装置，应用于上述一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，故障定位装置与线路连接，包括采集模块、启动模块、滤波模块、偏态特性计算模块和输出模块，其中：

采集模块用于采集有源配电网的母线零序电压幅值和暂态零模电流；

启动模块与采集模块连接，通过比较母线零序电压与母线零序电压整定值驱动滤波模块；

滤波模块分别与采集模块和启动模块连接，利用特征频段滤波器获取满足容性约束条件的暂态零模电流；

偏态特性计算模块与滤波模块连接，用于计算暂态零模电流偏态特性，通过比较父节点、子节点的零模电流偏态特性驱动输出模块；

输出模块与偏态特性计算模块，用于输出偏态特性计算模块计算结果，输出故障区段位置，发出告警信号或故障区段隔离指令。

具体实施例

本具体实施例中，如图2所示的有源配电网中馈线2于f处发生金属性单相接地故障。测量10kV母线的零序电压，记作U₀，该有源配电网共设有5条馈线，线路长度依次为L₁、L₂、L₃、L₄、L₅；另外共设有15处馈线故障定位装置(STU)，故障定位装置位置为节点位置。T1为主变压器，T2为接地变压器，TDG.1、TDG.2分别为分布式电源DG1、DG2的并网变压器。

本具体实施例中，系统正常运行时三相对称，10kV母线零序电压几乎为零，未达到启动模块的母线零序电压整定值，返回S101，继续采集数据。在馈线2发生单相接地故障后，母线零序电压迅速上升，U₀超过整定值U_0.set，判定有源配电网发生单相故障，故障定位立即启动，实施S103。

采集有源配电网的暂态零模电流，滤波模块利用特征频段滤波器采样节点中满足容性约束条件的暂态零模电流：

本具体实施例中，特征频段滤波器的下限截止频率f_L.set按可能故障线路的串联谐振频率最大值整定：

f_L.set＝max{f_L.1,f_L.2,f_L.3,f_L.4,f_L.5} (1)；

式中，f_L.1、f_L.2、f_L.3、f_L.4、f_L.5分别为馈线1-5发生单相故障时的首次串联谐振频率，按如下公式计算：

式中，C_eq.k为除故障线路k外所有非故障线路的等效零模电容，k＝1,2,…,5；L_p为消弧线圈的等效电感。

特征频段滤波器的上限截止频率f_H.set按0.8倍的线路串联谐振频率最小值进行整定：

f_H.set＝0.8min{f_s.1,f_s.2,f_s.3,f_s.4,f_s.5} (3)；

式中，f_s.1、f_s.2、f_s.3、f_s.4、f_s.5分别为馈线1-5的首次串联谐振频率，按如下公式计算：

其中，L_k为线路k的长度，l_0.k为线路k的单位长度零模电感，c_0.k为线路k的单位长度零模电容。

每一台故障定位装置的特征频段滤波器i(i＝1,2,...,15)的采样窗口开启时刻t_i,0确定方法包括以下步骤，分别记为t_1.0、t_2.0…t_15.0：

S501、利用故障定位装置i采集并记录暂态零模电流值，比较本次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值与上一次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值大小；

S502、若故障定位装置i第j次采集的暂态零模电流x_i,j的绝对值小于第j-1次采集的暂态零模电流x_i,j-1的绝对值，则第j-1次采集的时刻t_i,j-1为模极大值时刻，采样窗口在模极大值时刻开启，即：

t_i,0＝t_i,j-1 (5)；

若第j次采集的暂态零模电流x_i,j的绝对值大于或等于第j-1次采集的暂态零模电流x_i,j-1的绝对值，返回S501，直至本次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值小于上一次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值。

特征频段滤波器的采样维持时间T按如下方法选取：

T＝4max{1/δ₁,1/δ₂,1/δ₃,1/δ₄,1/δ₅} (6)；

式中，δ₁、δ₂、δ₃、δ₄、δ₅分别为馈线1-5发生单相故障时暂态零模电流主谐振分量衰减因子的最小值。δ_k是故障点位置的函数，可通过模拟计算确定线路k的暂态零模电流主谐振分量衰减因子的最小值。

计算方法如下：

其中，R₁、L₁、R₀、L₀分别为线路k发生金属性单相故障时复合模网络中的线模电阻、线模电感、零模电阻、零模电感。

S104：偏态特性计算模块计算暂态零模电流偏态系数，根据区段类型选择故障定位算法，比较各区段内父节点和子节点的暂态零模电流偏态特性，通过比较结果，确定故障位置；

特征频段滤波器i采集的暂态零模电流的偏态系数SK_i计算方法如下：

其中，x_i.j为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样值，为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样平均值，n_i为特征频段滤波器i的采样点数，S_i为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样值标准差。

根据区段类型选择故障定位算法：

当区段无分支馈线时，自头节点开始搜索，至第一个偏态特性相反(即S＝1时)节点为止，实时拓扑中两个偏态特性相反的相邻节点包络区域为最小故障区段。

当区段存在分支馈线时，联合判断父节点、子节点的暂态零模电流偏态特性，若子节点均与父节点偏态特性相反，可确定故障区段为T接位置；否则继续向与父节点偏态特性相同的子节点一侧搜索，至第一个偏态特性相反节点为止，实时拓扑中相邻两个偏态特性相反的节点包络区域为最小故障区段。

本具体实施方式中，结合图2所示有源配电网无分支馈线，应按下式，自各馈线头节点开始搜索，至第一个偏态特性相反节点为止，实时拓扑中相邻两个偏态特性相反的节点包络区域为最小故障区段。

进一步地，父节点和子节点的偏态特性按如下公式计算：

其中，SK_par为父节点暂态零模电流的偏态系数；SK_fil.m为第m个子节点暂态零模电流的偏态系数，结合图2所示有源配电网无分支馈线故m＝1。

以馈线2为例，首先以STU5为父节点，直接搜索下一级子节点STU6，逻辑判断元件运算过程为：

其中，K₅为STU5的暂态零模电流偏态特性，K₆为STU6的暂态零模电流偏态特性。

运算结果S为“0”，则故障不在当前判断区段内，应继续向下搜索。而后以STU6为父节点，直接搜索下一级子节点STU7，逻辑判断元件运算过程为：

其中，K₇为STU7的暂态零模电流偏态特性。

运算结果S为“1”，说明单相故障发生在当前判断区段内，故障定位装置STU6和STU7所包络区段为故障区段，不再继续向下搜索。

其他馈线的搜索方法与馈线2相同。

S105：输出模块输出故障区段位置，发出告警信号或故障区段隔离指令。

本具体实施方式中，比较实时拓扑中相邻节点的暂态零模电流偏态特性，第2回馈线STU6和STU7的偏态特性相反(S为“1”)，满足故障定位判据。同时，其他相邻节点偏态特性相同(S为“0”)，不满足故障定位判据。由此，判定STU6和STU7包络区域为发生单相故障最小区域，执行元件发出告警信号指示STU6和STU7包络区域发生单相故障，或发出隔离STU6和STU7包络区域的命令。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：采集有源配电网的母线零序电压幅值；

S102：根据母线零序电压幅值的大小判定是否启动故障定位程序；

S103：启动故障定位程序后，利用特征频段滤波器采样节点中满足容性约束条件的暂态零模电流；

S104：计算暂态零模电流偏态系数，比较各区段内父节点和子节点的暂态零模电流偏态特性，通过比较结果，确定故障位置；

S104中，特征频段滤波器i采集的暂态零模电流的偏态系数SK_i计算方法如下：

其中，x_i.j为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样值，为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样平均值，n_i为特征频段滤波器i的采样点数，S_i为特征频段滤波器i的暂态零模电流采样值标准差；

S104中，各区段内父节点和子节点的暂态零模电流偏态特性的比较方法如下：

其中，若S为“0”，则故障不在区段内；若S为“1”，则特征频段滤波器的包络区段为故障区段；M为区段内子节点个数，K_par为父节点的零模电流偏态特性，K_fil.m为子节点m的零模电流偏态特性，计算方法如下：

其中，SK_par为父节点暂态零模电流的偏态系数；SK_fil.m为第m个子节点暂态零模电流的偏态系数，m＝1,2,…,M；

S104中，需根据区段类型选择故障定位算法：

当区段无分支馈线时，自头节点开始搜索，至第一个偏态特性相反节点为止，实时拓扑中两个偏态特性相反的相邻节点包络区域为最小故障区段；

当区段存在分支馈线时，联合判断父节点、子节点的暂态零模电流偏态特性，若子节点均与父节点偏态特性相反，可确定故障区段为T接位置；否则继续向与父节点偏态特性相同的子节点一侧搜索，至第一个偏态特性相反节点为止，实时拓扑中相邻两个偏态特性相反的节点包络区域为最小故障区段；

S105：输出故障区段位置，发出告警信号或故障区段隔离指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，其特征在于，S102中是否启动故障定位程序的判定依据为：

U₀≥U_0.set (4)；

其中，U₀为母线零序电压幅值，U_0.set为母线零序电压整定值。

3.根据权利要求1所述的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，其特征在于，S103中，特征频段滤波器的下限截止频率f_L.set为：

f_L.set＝max{f_L.1,f_L.2...f_L.k...f_L.n} (5)；

其中，f_L.k为线路k发生单相故障时的首次串联谐振频率，k＝1,2,…,n，n为线路数量；

f_L.k的计算方法如下：

其中，C_eq.k为除故障线路k外所有非故障线路的等效零模电容，L_p为消弧线圈的等效电感。

4.根据权利要求1所述的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，其特征在于，S103中，特征频段滤波器的上限截止频率f_H.set为：

f_H.set＝0.8min{f_s.1,f_s.2...f_s.k...f_s.n} (7)；

其中，min{f_s.1,f_s.2...f_s.k...f_s.n}表示线路首次串联谐振频率最小值，k＝1,2,…,n，n为线路数量；f_s.k为线路k的首次串联谐振频率，计算方法如下：

其中，L_k为线路k的长度，l_0.k为线路k的单位长度零模电感，c_0.k为线路k的单位长度零模电容。

5.根据权利要求1所述的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，其特征在于，特征频段滤波器的采样窗口开启时刻t_i,0确定方法包括以下步骤：

S501、采集并记录暂态零模电流值，比较本次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值与上一次采集的暂态零模电流瞬时值的绝对值大小；

S502、若第j次采集的暂态零模电流x_i,j的绝对值小于第j-1次采集的暂态零模电流x_i,j-1的绝对值，则第j-1次采集的时刻t_i,j-1为模极大值时刻，采样窗口在模极大值时刻开启，即：

t_i,0＝t_i,j-1 (9)；

若第j次采集的暂态零模电流x_i,j的绝对值大于或等于第j-1次采集的暂态零模电流x_i,j-1的绝对值，返回S501。

6.根据权利要求1所述的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，其特征在于，S103中，特征频段滤波器的采样维持时间T按如下方法选取：

T＝4max{1/δ₁,1/δ₂...1/δ_k...1/δ_n} (10)；

其中，δ_k为线路k发生单相故障时暂态零模电流主谐振分量衰减因子最小值，k＝1,2,…,n，n为线路数量；计算方法如下：

其中，R₁、L₁、R₀、L₀分别为线路k发生金属性单相故障时复合模网络中的线模电阻、线模电感、零模电阻、零模电感。

7.一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位装置，应用于权利要求1至6中任一项所述的一种基于暂态零模电流的有源配电网故障定位方法，其特征在于，包括采集模块、启动模块、滤波模块、偏态特性计算模块和输出模块，其中：

采集模块用于采集有源配电网的母线零序电压幅值和暂态零模电流；

启动模块与采集模块连接，通过比较母线零序电压与母线零序电压整定值驱动滤波模块；

滤波模块分别与采集模块和启动模块连接，利用特征频段滤波器获取满足容性约束条件的暂态零模电流；

偏态特性计算模块与滤波模块连接，用于计算暂态零模电流偏态特性，通过比较父节点、子节点的零模电流偏态特性驱动输出模块；

输出模块与偏态特性计算模块，用于输出偏态特性计算模块计算结果，输出故障区段位置，发出告警信号或故障区段隔离指令。