梁積儲

摘要：農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)故障是當前農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)研究的重要話題之一，加快配網(wǎng)故障的快速準確定位，提高故障查找效率，從而及時地恢復(fù)配網(wǎng)系統(tǒng)供電才能提高配網(wǎng)系統(tǒng)運行水平。本文重點分析了農(nóng)村配網(wǎng)特點以及故障定位方法，并對不同的定位方式的適應(yīng)性做出了具體分析。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村配網(wǎng);故障定位;適應(yīng)性分析

前言

農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)由于自動化水平較低，智能化開關(guān)的普及程度有限，導(dǎo)致故障發(fā)生后無法及時地定位故障，為了解決這一問題，就要選擇全新的故障定位原理與方法，然而，不同的定位方法具有一定的適應(yīng)性，需要深入分析其可適應(yīng)范圍，從而做出合理選擇。

1 農(nóng)村配電網(wǎng)特點分析

配網(wǎng)系統(tǒng)是輸電線路與用戶之間的中間過渡地帶，位于電網(wǎng)系統(tǒng)末端，與用電客戶之間的聯(lián)系最為緊密。配網(wǎng)系統(tǒng)有著相對繁瑣的網(wǎng)架構(gòu)造，其中用戶的類型較多，而且所面臨的環(huán)境也相對復(fù)雜，四周地形變化莫測，交通運輸條件也難以確定，最主要的是設(shè)備種類紛繁復(fù)雜，可能造成配網(wǎng)系統(tǒng)頻繁陷入故障狀態(tài)，而且其中的故障點難以定位，影響故障的高效識別。特別城區(qū)配網(wǎng)系統(tǒng)，其用戶群體對于供電質(zhì)量、供電安全性等提出了更高標準，整個配網(wǎng)系統(tǒng)安裝了很多智能開關(guān)、故障指示設(shè)備，這些設(shè)備負責配網(wǎng)運行狀態(tài)的監(jiān)督、監(jiān)測，其中的監(jiān)測目標為：開關(guān)狀態(tài)、系統(tǒng)故障信號，同時，也能收集來自于自動化主站的操作命令與其他相關(guān)信息，從而達到對配網(wǎng)設(shè)備、線路等的監(jiān)督、控制與檢測，從而達到設(shè)備故障的準確定位與高效隔離，也能促進非故障區(qū)域與線路的及時復(fù)電。

與城市對應(yīng)的就是農(nóng)村區(qū)域的配網(wǎng)系統(tǒng)，有著自身的特點，體現(xiàn)為：交通阻塞、環(huán)境復(fù)雜、供電范圍較大、用戶分散等，整個配網(wǎng)系統(tǒng)的自動化程度有限，故障跳閘會造成大面積停電，而且難以準確界定故障范圍，僅憑借人工巡查的方式來逐步查找，從而出現(xiàn)長時間停電、大面積停電的問題。

對此，必須結(jié)合農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)特點與現(xiàn)狀來做好故障定位工作，提高故障定位效率，促進快速復(fù)電。可以立足于農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、現(xiàn)狀以及其他特點，自動化設(shè)備的狀態(tài)、故障信號等來做好配網(wǎng)故障定位。其中基于統(tǒng)一矩陣算法的故障定位法具有顯著優(yōu)勢。

2 基于統(tǒng)一矩陣算法的配網(wǎng)故障定位原理

當配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，此故障上方的一切開關(guān)都將有故障電流流過，剩下的支線開關(guān)與位于故障區(qū)下級的開關(guān)則依然處于完好狀態(tài)，不會遭受故障電流的干擾，所以，此時就能憑借最后一個流經(jīng)故障電流的開關(guān)來判斷出故障影響的最小范圍。下圖1為配網(wǎng)系統(tǒng)電氣拓撲結(jié)構(gòu)圖：

上圖中圓的黑點------自動化開關(guān)，開關(guān)1與電源相連，如果在開關(guān)2和3中間出現(xiàn)故障，意味著前方的開關(guān)1、開關(guān)2都將有故障電流流經(jīng)，相反，位于開關(guān)3后方的其他開關(guān)，包括開關(guān)3則處于完好狀態(tài)，沒有故障電流流過。常規(guī)模式下，系統(tǒng)能聚集一切開關(guān)繼保信息以后獲得開關(guān)2后方各工段的故障，基于此條件來分析故障定位法，其中規(guī)定：有故障電流流過的開關(guān)，其狀態(tài)設(shè)置為1，相反，則為0，對應(yīng)能得出開關(guān)狀態(tài)的矩陣，從中發(fā)現(xiàn)開關(guān)中存在故障信號時，矩陣中的對角線元素則呈現(xiàn)為“1”，無故障信號的區(qū)域則都呈現(xiàn)為0，而且，也能得出不同開關(guān)之間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系拓撲矩陣，此時，可以將這兩個矩陣相乘，從而獲得故障信息的矩陣，所形成的新的矩陣雖然內(nèi)涵故障信號，然而，無法直接清晰地呈現(xiàn)出來，必須做出特殊處理，此時則應(yīng)按位實施異或運算，從而得到能夠用來判斷分析故障的全新矩陣。

事實證明，上述方法能夠準確高效地定位故障點，從而節(jié)省故障定位時間，也能輔助其他各個位置出現(xiàn)故障時的故障診斷。

3 統(tǒng)一矩陣算法的故障定位分析

統(tǒng)一矩陣算法的故障定位法能夠依托于當前的農(nóng)村配電網(wǎng)自動化開關(guān)、故障指示器等的保護數(shù)據(jù)、單線圖開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系等來更為直觀、清楚地鎖定故障位置，其優(yōu)勢體現(xiàn)在：節(jié)省投資、高效快速定位，定位精準等，然而，必須關(guān)注以下幾大方面：

3.1 適用范圍有限

以上所討論的故障定位方法有一個前提條件，那就是要求故障點上級、下級開關(guān)的繼保動作信息搭建起一個故障信息矩陣，一般適合于配設(shè)了故障指示器、以及基于FTU技術(shù)的智能化開關(guān)，一些農(nóng)村偏遠地區(qū)，如果未能實現(xiàn)配網(wǎng)智能化升級，沒有配設(shè)故障指示器等則不適應(yīng)此方法，會影響故障定位精度。

3.2 需GIS單線功能圖輔助

基于統(tǒng)一矩陣算法的故障定位分析法必須要在GIS單線圖的基礎(chǔ)上來構(gòu)建開關(guān)聯(lián)絡(luò)拓撲關(guān)系，因為配網(wǎng)系統(tǒng)和各個用戶直接聯(lián)系起來，必須及時參照用戶的需求來拓展網(wǎng)架，對此，配網(wǎng)的網(wǎng)架構(gòu)造則較為復(fù)雜、繁瑣，假設(shè)開關(guān)聯(lián)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖無法和配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)保持一致，則可能影響所得到的故障定位結(jié)果準確度。

3.3 運算效率難以確定

由于配網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置了各類開關(guān)，開關(guān)數(shù)量也十分龐大，選擇此方法最大的問題就是可能造成矩陣維數(shù)較大，從而影響運算效率，難以達到預(yù)期的標準。

4 高效定位故障的途徑與方法

4.1 加快智能化改造

因為農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)最顯著的特點就是自動化程度有限，從而阻礙了各種現(xiàn)代科技在故障快速定位中的應(yīng)用，要想達到快速、高效的故障定位的標準，則需先對農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)實施智能化改造，特別是要安裝智能化開關(guān)，以及做好故障指示器的布點，保證擁有充足的故障信息數(shù)據(jù)能輔助計算，從而提高故障定位效率。統(tǒng)一矩陣算法位數(shù)和線路的智能開關(guān)數(shù)量以及故障指示器的布設(shè)等密切相關(guān)，對此，必須積極地降低維數(shù)，提高計算效率。

4.2 接入分布式電源分析單相接地故障

傳統(tǒng)的分布式電源多選擇普通旋轉(zhuǎn)式，所傳出的故障電流與次暫態(tài)電式、電抗等相關(guān)，卻弱化了電源的出力與控制策略。對此可以選擇逆變型分布式電源，用于故障的深入分析，因為其故障特征和電源的控制策略緊密相連，同時，也對故障分析模型加以優(yōu)化，使其等效為一個壓控電流源模型分析，主要通過正序、負序、零序構(gòu)成復(fù)合序網(wǎng)，深層次剖析含分布式接入的配網(wǎng)單相接地故障特點。下圖2為含分布式電源的配網(wǎng)復(fù)合序圖：

Es---系統(tǒng)電源，Zs---等值阻抗，ZL1----PCC上游線路等值阻抗，Z∑0----零模阻抗，Zf-----故障電阻

經(jīng)過比較接入分布式電源與未接入分布式電源的復(fù)合序網(wǎng)，與對應(yīng)的公式，根據(jù)上面的公式（1），（2）能判斷出：因為DG接入導(dǎo)致正序網(wǎng)絡(luò)拓撲有所改變，從而對正序電流帶來很大干擾，公共連接點的上游正序電流發(fā)生變化，會很大程度減少，相反，位于連接點下游的正序電流則呈現(xiàn)顯著的遞增趨勢，更重要的是上游正序電流減小的程度要遠遠高出下游電流上升的程度。在零序分量方面，由于受到分布式電源等值模型的影響，PCC點上游、下游等的零序電流則沒有太大的浮動，和接入以后的下游正序電流大致相當。

所以，如果某一個分布式電源同配網(wǎng)系統(tǒng)連接，意味著只是局部調(diào)整了系統(tǒng)正序網(wǎng)絡(luò)拓撲，不會對零序電網(wǎng)帶來太大的干擾，也就是說分布式電源的接入不會對暫態(tài)零序電流帶來太大的干擾和影響，也就是有源配網(wǎng)零序電流實際的分布狀態(tài)和以往的配網(wǎng)沒有什么差別。依然可以采用傳統(tǒng)的基于零序電流的暫態(tài)定位分析法。

分布式電源接入后的故障定位方法也十分明確，如果配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)小電流接地故障，位于故障點一側(cè)的相鄰的兩大監(jiān)測點，其暫態(tài)零序電流近似熵大致相同，位于故障點兩側(cè)的兩大監(jiān)測點，他們的暫態(tài)零序電流的近似熵也沒有太大的不同，以近似熵理論作為參照標準，自出線口向符合側(cè)逐層判斷相鄰監(jiān)測點近似熵值是否存在較大不同，從中就能對比出故障區(qū)域。

通過對比接入分布式電源與不接入分布式電源的小電流接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時暫態(tài)電流的分量分布情況，最終得出：分布式電源的連接將對正序電流帶來很大的影響，相反，對于零序電流則沒有太大影響，因此，傳統(tǒng)的基于零序電流定位方法對于此研究依然可以被應(yīng)用。

5 結(jié)語

農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)由于自動化水平相對落后，導(dǎo)致配網(wǎng)故障識別難度較大，所以，必須要加大對農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)與改造力度，提高其自動化水平，無論選擇哪種方法都要努力提高其故障定位精度，控制故障查找時間，從而確保配網(wǎng)故障定位的可靠性、安全性，應(yīng)加大對自動化開關(guān)、智能化開關(guān)的普及力度，提高故障指示器等的自動化指示水平，以此來為故障的查找、運維等提供科學(xué)的參考。

參考文獻

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