【摘 要】常规的故障自动选线方法以电气参数特征信号提取为主，忽略了暂态电流对选线的影响，自动选线存在失误的问题。因此，本文设计了基于VMD 暂态电感电流特征的小电流接地线路故障自动选线方法。首先，提取小电流接地暂态电感电流特征，将消弧线圈作用考虑在内，确定消弧线圈回路方程，再推导出暂态电感电流特征。其次，基于VMD 暂态电感电流特征构建自动选线模型，根据VMD 法分解暂态电感电流，从多个角度实现故障自动选线，满足自动选线的准确性需求。求解小电流接地线路故障自动选线模分量，利用线模分量、零模分量，确定故障位置与首端的距离，辅助自动选线模型完成测距任务。最后，采用对比实验，验证了该方法的自动选线准确性更高，能够应用于实际生活中。

【关键词】VMD；暂态电感电流特征；小电流；接地线路；故障自动选线方法

引言

小电流接地线路是指：中性点不接地，或经过消弧线圈与高阻抗接地的三相系统。当某一相发生故障时，不能构成短路回路，能够降低故障电流，从而避免设备损坏的问题。当发生单相接地故障时，系统仍可以使用一段时间，避免了大规模停电问题。但是，如果不能及时发现和处理单相接地故障，故障点可能会持续存在并有可能导致更严重的后果，包括但不限于多相短路故障的发生，从而影响供电设备的运行。针对此类问题，相关研究人员设计了多种选线方法。

其中，陈虓等[1] 基于ZNy11-Dyn7 型无源降压消弧器件的小电流接地线路故障自动选线方法，主要是利用ZNy11-Dyn7 型无源降压消弧器件的特性，结合现代信号处理技术，实现了对故障线路的自动判断和快速定位。然而，该方法高度依赖于消弧器件的性能，一旦该器件出现失稳的问题，将会影响选线结果。卢杰等[2] 基于注意力机制的小电流接地线路故障自动选线方法，引入注意力机制，对故障信号进行深度学习和特征提取，实现了对故障线路的自动选择和快速定位。但是，该方法计算复杂度相对较高，在实时性要求较高的场合下，难以满足快速故障选线的需求。郝帅等[3]提出混合数据驱动的轻量化YOLOv5 选线方法，基于零序电流以区分故障与非故障线路，采用小波变换将零序电流信号转换为二维时频图。利用仿真模型生成多样化故障数据，通过检测网络颈部引入通道注意力模块，以减少背景噪声干扰并增强故障特征表达。最后，引入轻量化网络，提升了选线的实时性。但该方法依赖于特定的混合数据集，如果仿真模型与实际情况存在偏差，可能会影响模型的泛化能力，导致模型在实际应用中的性能下降。因此，本文结合了变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD）暂态电感电流特征优势，设计了小电流接地线路故障自动选线方法，通过考虑消弧线圈深入推导暂态电感电流特征，精准捕捉故障瞬间的动态变化。利用VMD 的自适应分解优势，能有效处理复杂暂态电流信号，从多模态角度挖掘故障信息，大幅提升选线准确性的同时降低计算复杂度。

一、小电流接地故障VMD 暂态特征自动选线方法设计

（一）提取小电流接地暂态电感电流特征

在发生小电流故障时，消弧线圈作用下，稳态特征基本消失，无法准确识别线路故障。接地故障作为一个瞬态过程，也是一个动态过程[4]。在短暂的暂态过程之后，才能进入稳态。本文将消弧线圈作用考虑在内，确定消弧线圈回路方程，再推导出暂态电感电流特征。以小电流接地故障为例，分析其故障后的暂态过程。暂态过程等效电路如图1 所示。

如图1 所示，U0 为零序电压，其大小和变化趋势与故障类型等因素相关；L 为消弧线圈，其电感值的大小直接影响着故障电流的补偿效果；RL、R0 为电阻，它们在电路中起到限流和分压的作用，其阻值的变化会改变电流的分布和大小；L0 为零序电路的电感，与系统的零序电抗特性相关；C 为对地电容，反映了线路对地的电容效应，在暂态过程中会对电流的充放电产生影响；iL 为零序回路的电感电流[5]。