基于故障指示器多信息融合的簡易配電網故障定位方法

吳孝彬+徐士華+張偉

摘 要：為解決簡易配電網故障定位問題，提出了一種基于故障指示器多信息融合的簡易配電網故障定位方法。建立了電流突變信息邏輯陣、電場突變信息邏輯陣、翻牌變化信息邏輯陣分別描述故障發生時，故障指示器上送的簡易配電網相關，并通過多信息融合方法提出了一種綜合故障判定和定位方法，并給出了詳細計算公式和計算步驟。實例分析表明，該方法對基于故障指示器的簡易配電網的故障定位具有重要的工程實用價值。

關鍵詞：簡易配電網；故障指示器；信息融合；故障定位

中圖分類號：TM711 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）02-0075-02

Abstract： In order to solve the problem of simple distribution network fault location， a simple fault location method based on multi-information fusion of fault indicator is proposed. The current mutation information logic matrix， the electric field mutation information logic matrix and the flip change information logic matrix are established to describe the simple distribution network correlation when the fault occurs when the fault indicator is sent up. A comprehensive fault determination and location method is proposed by multi-information fusion method， and the calculation formula and calculation steps are given in detail. The analysis of examples shows that this method has important practical value for fault location of simple distribution network based on fault indicator.

Keywords： simple distribution network； fault indicator； information fusion； fault location

引言

簡易配電網是適用于經濟欠發達地區和城鄉地區的一種以提高供電可靠性實現電網可觀為目的的配電網，其投資少，見效快，非常符合當前部分地區配電網基礎投資少，而供電可靠性要求較高的地區。故障指示器作為簡易配電網的重要組成部分，以其體積小，價格低，帶電安裝無需停電，對短路及接地故障皆有較好的適應性等特點在當前簡易配電網中被廣泛應用[1-2]。

在實際應用中，由于現場環境多變，例如溫度、濕度變化大，沙塵及灰塵多，維護不及時等都會導致采集裝置準確度受損，而簡易配電網多為架空線路，故障指示器能夠采集電流信息、電場信息和翻牌信息，但是由于運行環境的問題和設備質量問題，這些信息不一定完全準確，故此運用多種信息的融合進行故障定位具有重要實際意義。

1 簡易配電網故障定位模型建立

在簡易配電網中，故障指示器是重要的自動化設備，是實現故障判定和定位的關鍵設備。故障發生時，一般伴隨著故障電流的突變、饋線對地場強的突變，故障饋線上游斷路器開關跳閘，故障饋線失壓等一系列的事件發生。

建立電流突變信息邏輯陣ATIL，并以該陣記錄故障指示器采集的饋線電流突變信息，具體為（見公式1）。

其中，每一行表示一條饋線，n為簡易配電網所包含的饋線總條數，m為簡易配網中所含故障指示器數最多的饋線所含的故障指示器數。ALij為第i條饋線的第j個故障指示器采集的饋線電流突變邏輯值，1表示電流發生突變，0表示電流未發生突變，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i條饋線的第j個故障指示器不存在，則ALij為取值為-1。

建立電場突變信息邏輯陣ETIL，并以該陣記錄故障指示器采集的饋線電場突變信息，具體為：

其中，每一行表示一條饋線，n為簡易配電網所包含的饋線總條數，m為簡易配網中所含故障指示器數最多的饋線所含的故障指示器數。ELij為第i條饋線的第j個故障指示器采集的饋線電場突變邏輯值，1表示電場發生突變，0表示電場未發生突變，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i條饋線的第j個故障指示器不存在，則ELij為取值為-1。

建立翻牌變化信息邏輯陣FTIL，并以該陣記錄故障指示器采集的翻牌變化信息，具體為：

其中，每一行表示一條饋線，n為簡易配電網所包含的饋線總條數，m為簡易配網中所含故障指示器數最多的饋線所含的故障指示器數。FLij為第i條饋線的第j個故障指示器采集的翻牌信息變化，1表示發生翻牌，0表示未發生翻牌，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i條饋線的第j個故障指示器不存在，則FLij為取值為-1。

綜上所述，電流突變信息邏輯陣ATIL，電場突變信息邏輯陣ETIL，翻牌變化信息邏輯陣FTIL這三個矩陣基本表征了故障時饋線的相關信息量。

2 多信息融合的故障定位方法

由于故障指示器安裝位置和數據采集質量的多種問題，故障指示器采集的電流、電場和翻牌信息不一定準確，故此運用多信息融合原則對信息進行過濾。endprint

建立故障指示器融合信息陣CTIL，并以該陣記錄故障指示器采集的電流電場及翻牌綜合信息：

其中，每一行表示一條饋線，n為簡易配電網所包含的饋線總條數，m為簡易配網中所含故障指示器數最多的饋線所含的故障指示器數。CLij為第i條饋線的第j個故障指示器采集的故障信息融合值，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i條饋線的第j個故障指示器不存在，則CLij為取值為-1。

根據故障指示器融合信息陣CTIL對簡易配電網各饋線的故障情況進行主動故障研判，并確定故障區間，具體為：

第1步，取電流突變信息邏輯陣CTIL的1行，若該行數據全為0和-1，則表示該行代表的饋線無故障發生，若該行數據含有1和2，則進入第2步。

第2步，若某行數據含有1和2，則將所有是1和2的元素代表的故障指示器根據電流流向的順序進行排序，則故障發生在最后一個故障指示器的下游區域。

第3步，重復第1步到第2步，直到故障指示器融合信息陣CTIL的所有行都被分析完成。

3 實例分析

如圖1所示，其中A～L為具有電流采集功能的故障指示器終端，M、N為具有聯絡開關遙信遙測采集功能的饋線終端，S1、S2、S3為變電站出線開關采集終端，假設故障發生在Fault1、Fault2兩處，則故障定位過程分析如下：

根據判定方法，第1行邏輯值為1和2的故障指示器為A、B、C、D，按照電流方向排序是ABCD，故此故障發生在故障指示器D的下游。第2行邏輯值為1和2的故障指示器為H、I、J，按照電流方向排序是JIH，則故障發生在故障指示器H的下游區域。第3行邏輯值全為0和-1，故此該饋線無故障發生。

4 結束語

建立了電流突變信息邏輯陣、電場突變信息邏輯陣、翻牌變化信息邏輯陣分別描述故障發生時，故障指示器上送的簡易配電網相關，并通過多信息融合方法提出了一種綜合故障判定和定位方法，并給出了詳細計算公式和計算步驟。實例分析表明，該方法對基于故障指示器的簡易配電網的故障定位具有重要的工程實用價值。

參考文獻：

[1]張偉，徐士華.一種提高分布式饋線自動化故障判定可靠性方法[J].電力系統保護與控制，2012，35（8）：35-39.

[2]鄭國華，黃朵，王軍鋒，等.基于最差原則的故障指示器故障判定方法[J].工礦自動化.2015，41（11）：39-43.

[3]李波.基于故障矩陣的配電網故障定位研究與實現[J].科技創新與應用，2014（13）：21.

[4]鄭佳，張文靜，朱能翰.城鎮中壓配電網單相接地故障定位方法探討[J].科技創新與應用，2012（28）：29.

[5]張杰.配網自動化故障定位技術探討[J].科技創新與應用，2015（13）：162.endprint