練 寅 王 榮 王昆倫

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司興義供電局，貴州 興義562400）

隨著配電網(wǎng)的發(fā)展，如何提高配電網(wǎng)故障的快速處理與恢復(fù)，提高供電可靠性，在配網(wǎng)自動(dòng)化主站應(yīng)用方面需要進(jìn)一步探索和研究。目前，配電自動(dòng)化主站功能實(shí)用化是主要面臨的問(wèn)題，主站缺少配電網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)與饋線自動(dòng)化的綜合應(yīng)用，當(dāng)配電網(wǎng)故障時(shí)，變電站自動(dòng)化饋線保護(hù)、配網(wǎng)線路自動(dòng)化終端（DTU/FTU)、故障指示器、小電流接地選線等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集各自的量測(cè)、故障特征信息上送主站，依靠調(diào)控人員人工方式進(jìn)行故障的排查和處理，導(dǎo)致了故障處理過(guò)程復(fù)雜、故障定位不夠精確、恢復(fù)供電時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題，影響了用戶的供電可靠性。與此同時(shí)，配網(wǎng)主站接入了大量的量測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)配網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，這些接入的數(shù)據(jù)可提供很多有效的信息用于故障的定位和處理，但目前這些接入的量測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立，沒(méi)有相應(yīng)的故障研判方法能夠?qū)⑦@些量測(cè)數(shù)據(jù)組織起來(lái)，用于故障的定位和處理，因此有必要開(kāi)展基于主站多源信息的配網(wǎng)綜合故障判別方法研究與應(yīng)用。

1 故障定位方法要求

配電網(wǎng)故障定位方法須滿足下列要求：

1.1 為縮小停電范圍和減少停電時(shí)間，提高供電可靠性，當(dāng)故障發(fā)生后，故障定位的方法要求盡量簡(jiǎn)單快捷，以保證在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行故障定位，便于快速隔離故障后恢復(fù)供電。

1.2 發(fā)生故障時(shí)，配電自動(dòng)化主站接收到的故障信息依賴于安裝在戶外配網(wǎng)線路上的配電終端（FTU、DTU）或故障指示器進(jìn)行上送，受限于惡劣的戶外環(huán)境、天氣等因素影響，終端或故障指示器上送的故障信息易發(fā)生畸變，更有甚者，終端或故障指示器與配電主站的通信狀態(tài)出現(xiàn)中斷，所以要求故障定位方法具有一定的容錯(cuò)性，在部分終端或故障指示器通信中斷或接收到畸變信息的情況下仍然確保能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障定位。

2 多源信息故障定位模型與算法

配電網(wǎng)多采用開(kāi)環(huán)運(yùn)行的方式運(yùn)行，通過(guò)饋線上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)（開(kāi)口點(diǎn)）的位置狀態(tài)變化，可將多電源的配電網(wǎng)劃分為多個(gè)獨(dú)立的輻射狀網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況進(jìn)行逐一分析。當(dāng)配電網(wǎng)饋線上發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)對(duì)安裝在戶外配網(wǎng)線路上的配電終端（FTU、DTU）或故障指示器上送至配電主站的故障電流、保護(hù)或翻牌等信息進(jìn)行分析，可以找出發(fā)生故障的區(qū)域。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，總能在兩個(gè)開(kāi)關(guān)之間找到故障點(diǎn)，根據(jù)電流的連續(xù)性，故障點(diǎn)上游區(qū)域（即電源側(cè)）會(huì)流過(guò)較大的故障電流，故障點(diǎn)下游區(qū)域（聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)側(cè)）則不會(huì)有故障電流流過(guò)，而非故障點(diǎn)上、下游區(qū)域有無(wú)故障電流流過(guò)的情況是保持一致。

2.1 多源信息故障定位模型。建立故障電流矩陣A，記錄故障發(fā)生時(shí)饋線上配電終端及故障指示器所檢測(cè)到的故障電流值。其中Aij 為第i 條饋線上的第j 個(gè)配電終端，可為FTU，DTU或故障指示器中的任意一種。當(dāng)檢測(cè)到故障電流時(shí)，Aij=1；當(dāng)未檢測(cè)到故障電流時(shí)，Aij=0；若第j 個(gè)配電終端不存在時(shí)，Aij=-1。建立故障信息矩陣B，記錄故障發(fā)生時(shí)饋線上配電終端及故障指示器所上送至配電主站的故障信息，其中FTU、DTU上送的一般是過(guò)流、零序告警，故障指示器上送的是故障翻牌信息。Bij 為第i 條饋線上的第j 個(gè)配電終端，可為FTU，DTU或故障指示器中的任意一種。當(dāng)終端上送故障信息時(shí)，Bij=1；當(dāng)終端未上送故障信息時(shí)，Bij=0；若第j 個(gè)配電終端不存在時(shí)，Bij=-1。建立通信狀態(tài)矩陣C，記錄故障發(fā)生時(shí)饋線上配電終端及故障指示器與配電主站通信狀態(tài)信息。Cij 為第i 條饋線上的第j 個(gè)配電終端，可為FTU，DTU或故障指示器中的任意一種。當(dāng)終端通信正常時(shí)，Cij=1；當(dāng)終端通信中斷或第j 個(gè)配電終端不存在時(shí)，Cij=0。由于配電終端或故障指示器安裝在戶外環(huán)境中，容易受惡劣天氣等因素影響，導(dǎo)致其檢測(cè)上送的故障電流、故障信息（過(guò)流、零序）、翻牌信息可能出現(xiàn)偏差，所以考慮配電主站在能正確接收到多源故障信息的基礎(chǔ)上，建立綜合的故障定位矩陣，對(duì)故障進(jìn)行定位。其中Dij=（Aij+Bij）*Cij，第i 行代表配電網(wǎng)中的第i 條饋線,第j 列代表配電網(wǎng)所有饋線上包含配電終端及故障指示器數(shù)量的最大值。

2.2 故障定位流程與算法。通過(guò)故障定位矩陣對(duì)配電網(wǎng)各饋線上的故障情況進(jìn)行判斷，故障區(qū)間定位的具體流程如下：Step1.根據(jù)故障發(fā)生時(shí)，配電終端（FTU、DTU）、故障指示器所檢測(cè)上送至配電主站的故障電流、保護(hù)或翻牌等信息，及與配電主站的通信狀態(tài)，分別建立故障電流矩陣A、故障信息矩陣B、通信狀態(tài)矩陣C。Step2.為提高配電終端（FTU、DTU）、故障指示器所檢測(cè)上送的準(zhǔn)確性，在配電主站接收到多源故障信息的基礎(chǔ)上，將多源信息進(jìn)行融合運(yùn)算，生成故障定位矩陣，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：D=(A+B).*C。Step3.對(duì)故障定位矩陣D的每一行進(jìn)行比較，若該行的元素全為0 或1，則表示該行所對(duì)應(yīng)的饋線上無(wú)故障；若該行的元素出現(xiàn)2，則表示該行所對(duì)應(yīng)的饋線上出現(xiàn)故障，且故障定位于最后一個(gè)值為2 的元素后端。Step4.重復(fù)Setp1～3，遍歷故障定位矩陣所有行。

3 實(shí)例分析

圖1 簡(jiǎn)單配電網(wǎng)示意圖

如上圖所示，該配電網(wǎng)運(yùn)行方式為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)惠實(shí)花園1362 開(kāi)關(guān)處斷開(kāi)狀態(tài)，110kV A 變10kVⅠ母帶10kV 金水路線運(yùn)行，110kVB變10kVⅠ母帶10kV花月線運(yùn)行。故障分別發(fā)生故障指示器10 與惠實(shí)花園1362 開(kāi)關(guān)之間，及金水北路1364開(kāi)關(guān)與金水南路1363 開(kāi)關(guān)之間，故障電流矩陣為：

其中第一行代表10kV金水路線，第二行代表10kV花月線，元素1 表示檢測(cè)有故障電流，0 表示無(wú)故障電流，方向?yàn)樽冸娬境鼍€至饋線開(kāi)口點(diǎn)。

故障信息矩陣為：

元素1 表示有故障信息上送，0 表示無(wú)故障信息；

網(wǎng)絡(luò)上所有配電終端及故障指示器通信狀態(tài)正常，通信狀態(tài)矩陣為：

由上述算法可知：D=(A+B).*C

則故障定位矩陣D為：

依據(jù)定位判據(jù)，每一行故障存在于該行中最后一個(gè)元素2 所表示的終端后端，矩陣第一行即10kV金水路線故障發(fā)生在第三個(gè)終端，即故障指示器10 的后端，矩陣第二行即10kV金水路線故障發(fā)生在第四個(gè)終端，即金水北路1364 開(kāi)關(guān)后端，此時(shí)因?yàn)榈谖鍌€(gè)元素為0，則可判斷故障發(fā)生在金水北路1364 開(kāi)關(guān)與金水南路1363 開(kāi)關(guān)之間。

4 結(jié)論

本文基于地區(qū)電網(wǎng)配電自動(dòng)化主站建設(shè)實(shí)際情況，充分利用配電自動(dòng)化主站接入的多源量測(cè)信息與故障特征，設(shè)計(jì)了一種故障定位模型與算法，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，可及時(shí)準(zhǔn)確地定位出故障位置，減少人為因素對(duì)故障定位的影響，減輕調(diào)控人員的壓力，對(duì)提升地區(qū)電網(wǎng)配電自動(dòng)化實(shí)用化水平及供電可靠性有積極的推動(dòng)作用。