配电网直接与用户相连,其供电可靠性和供电安全性均有着较高的要求。配电网采用小电流接地方式,发生单相接地故障时能继续运行一段时间,保证了供电的可靠性。然而,此情况下故障电流小、故障特征微弱以及易受环境因素如噪声的影响,造成故障线路误判,使故障难以及时切除,可能引发相间接地故障或长时间单相接地导致人畜跨步触电等事故,给供电安全性带来了严重隐患。特别是在采用经消弧线圈接地的谐振配网中,由于消弧线圈的补偿作用,使故障电流进一步减小,并使所有线路零序电流相位相同,进一步增加了选线难度。虽然国内外对谐振接地配电网单相接地故障选线已有大量研究,但实际效果仍不甚理想,究其原因,相对于输电网,配电网故障的复杂性是一个重要因素。现有选线方法对复杂故障的适应性差,故迫切需要研究复杂故障的模拟方法进而研究有效的选线方法来提高故障选线的可靠性。因此,本文主要从增加故障电弧仿真模型的复杂性和通过多次扰动后强化差异来构造更可靠的故障选线算法两方面开展研究,主要包括以下内容:(1)针对现有电弧故障建模方法视电弧为稳定规律的变化过程,导致仿真结果与实际情况不符,提出一种弧长随机变化的配电网电弧故障模型:根据燃熄弧条件初步确定初始弧长区间,根据置信区间确定弧长变化范围;通过拟合弧长变化速率,详细描述了故障电弧在空气中自由燃烧的现象,为后续对复杂故障特性和选线等研究所需的有效数字仿真打下基础。(2)考虑到配网故障类型复杂,需要大量不同故障条件的仿真数据用来对选线算法进行测试,提出一种批量生成带故障标签仿真数据样本方法,通过自动修改电磁暂态批量仿真产生的故障数据录波文件,以故障参数对其进行命名,为今后基于数据驱动的故障识别和选线提供数据支持。(3)针对谐振接地系统单相接地故障时,故障与非故障特征不明显导致选线正确性不高的难题,在消弧线圈并电阻选线的基础上,通过按照不同时序、不同强度和不同扰动方向投入分档并联电阻,提出区间综合互相关系数和区间变化趋势两个特征测度,用以线路零序电流趋势识别,进而构造判据实现选线。大量仿真表明该方法能够正确的识别区间变化趋势的方向和大小,可靠选出故障线路。该方法实现简单,能与现有的并电阻选线方法兼容,且相对于同方向顺序投切,该方法能产生不同方向强度上的差异扰动,使故障与非故障特征分化更加明显;多次的扰动为波形趋势比较提供了明确、清晰的区间,利用扰动区间内的相关、趋势等稳态量特征,更有利于判别故障过渡电阻时变的故障线路,无需设置阈值,提高选线的可靠性和有效性。本文的研究工作有助于提高复杂单相接地故障数字仿真的有效性和海量随机仿真数据样本的生成效率,为验证选线算法性能和研究基于数据驱动的选线算法提供数据支撑;基于多次扰动的区间变化趋势检测克服传统选线判据固定阈值选取之困难,有助于增强基于消弧线圈并电阻选线技术对复杂故障的适用性。