陳建林+楊淑連+郭昊霖

摘 要：運用LabVIEW平臺實現(xiàn)配電網(wǎng)饋線自動化中的故障定位功能。故障定位系統(tǒng)核心是網(wǎng)形結構矩陣算法，網(wǎng)形矩陣算法采用改進算法，摒棄以往矩陣算法繁瑣的計算過程及定位結果不準確的缺點。LabVIEW平臺以數(shù)據(jù)采集卡為硬件基礎，確定配網(wǎng)故障數(shù)據(jù)，結合軟件中的網(wǎng)形結構矩陣算法判據(jù)條件對其判斷，得出故障區(qū)間。

關鍵詞：LabVIEW；故障定位；軟件編程；矩陣算法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.120

0 引言

配電自動化系統(tǒng)故障定位功能實現(xiàn)的過程如下：當配電網(wǎng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)通過故障定位算法對 FTU （Feeder Terminal Unit）上傳的故障信息進行定位計算，快速、精確地篩選出故障區(qū)間并將其隔離，保證停電范圍最小。配電網(wǎng)定位方法有很多，但大都處于理論狀態(tài)，這些方法中，已經(jīng)應用于實際操作的故障定位方法有基于注入信號定位法和基于故障指示器定位法。其中基于注入信號法不能對配電網(wǎng)中的線路斷線故障進行準確定位，在實際操作應用中效果不理想。另一種基于故障指示器的故障定位方法其應用廣泛，但它無法對單相接地短路故障進行故障定位，而實際上配電網(wǎng)中出現(xiàn)較多的故障就是單相接地短路故障。所以上述兩種故障定位方式難以滿足供電可靠性的要求。

1 LabVIEW開發(fā)矩陣算法的可行性分析

目前投入運行的故障定位算法及相關系統(tǒng)，部分算法需處理巨量數(shù)據(jù)、運算繁瑣；部分算法需故障數(shù)據(jù)上傳后運算不直觀，缺少平臺支撐。選擇LabVIEW作為算法的開發(fā)工具，其有著自身的優(yōu)勢，利用LabVIEW進行開發(fā)是可行的。

2 算法介紹

先以單電源配電網(wǎng)為例，如圖1是典型的單電源配電網(wǎng)網(wǎng)絡圖，黑色填充的圓框為分段開關，白色方框為斷路器。把開關和開關之間及末梢饋線定義為饋線區(qū)間。然后對饋線區(qū)間和開關進行編號，饋線區(qū)間編號為有圈數(shù)字①～ ⑤，開關編號為 1～5，兩者編號順序可以隨意。網(wǎng)絡中潮流方向如箭頭所示。

2.1 網(wǎng)絡描述矩陣M及故障判據(jù)矩陣Q

2.2 故障判據(jù)條件

根據(jù)故障判定矩陣 P 就可以判斷出故障發(fā)生的區(qū)間，判定條件如下。

（1）若，當所有且時，有或-1，則故障發(fā)生在節(jié)點i和j之間的饋線區(qū)間。

（2）若，當所有且時，有，則故障發(fā)生在節(jié)點i和j之間的饋線區(qū)間。

（3）若，當所有且時，則節(jié)點i為饋線末端點，故障發(fā)生在節(jié)點i之后的末端饋線區(qū)間。

根據(jù)故障判定矩陣Q和故障判定條件，有：；，可以判定故障發(fā)生在節(jié)點 3和節(jié)點 5 之間，即為饋線區(qū)間④。

2.3 多電源環(huán)網(wǎng)饋線區(qū)間故障定位

圖2所示為三電源環(huán)網(wǎng)。

3 基于LabVIEW的算法設計

在實際應用中，數(shù)據(jù)可通過采集系統(tǒng)獲得，在軟件測試環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)由MATLAB仿真獲得，采用lvm文件導入LabVIEW中進行分析運算。

3.1 網(wǎng)絡描述矩陣M及故障判據(jù)矩陣Q的實現(xiàn)

首先由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集配網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，判斷開關個數(shù)，生成相應的矩陣，當故障出現(xiàn)時，網(wǎng)絡描述矩陣M中開關位置需手動輸入，然后由程序進行判斷形成矩陣M，根據(jù)各個開關上的 FTU 上傳的故障信息，將網(wǎng)絡描述矩陣中對角線上的元素進行改寫，從而形成故障判定矩陣 Q 。

3.2 判據(jù)條件的實現(xiàn)

三條判據(jù)條件的實現(xiàn)主要用到LabVIEW編程軟件中的for循環(huán)函數(shù)，VI如下：

3.3 軟件主界面生成

在完成軟件的編程之后，需美化設計前面板，便于人為操作及查看數(shù)據(jù)。

4 軟件測試

使用MATLAB中的Simulink模塊建立圖2-1中的單電源配電網(wǎng)模型，電源為10kV三相交流電源，線路均采用100km輸電線模型。設置三相短路故障，采點頻率為1000。

得出故障前后各個開關（代表FTU）上的功率、電流及電壓波形，導入待測試的LabVIEW軟件，得出結果如圖5所示。

由結果可知，故障發(fā)生在開關3和5之間的饋線區(qū)間，符合算法結果。

5 結束語

介紹了用LabVIEW平臺實現(xiàn)改進網(wǎng)形結構矩陣算法的具體過程，經(jīng)測試可得此軟件可應用到實際現(xiàn)場中，本算法可配合基于LabVIEW的饋線自動化分析平臺，在實現(xiàn)配網(wǎng)運行數(shù)據(jù)實時監(jiān)測的基礎下，可以及時反映配網(wǎng)中發(fā)生的各種故障。

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作者簡介：陳建林（1993-），男，學生，研究方向：配電網(wǎng)自動化。endprint