基于故障指示器多信息融合的簡易配電網(wǎng)故障定位方法

吳孝彬+徐士華+張偉

摘 要：為解決簡易配電網(wǎng)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(wǎng)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(fā)生時(shí)，故障指示器上送的簡易配電網(wǎng)相關(guān)，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(xì)計(jì)算公式和計(jì)算步驟。實(shí)例分析表明，該方法對基于故障指示器的簡易配電網(wǎng)的故障定位具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：簡易配電網(wǎng)；故障指示器；信息融合；故障定位

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(wǎng)是適用于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)和城鄉(xiāng)地區(qū)的一種以提高供電可靠性實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)可觀為目的的配電網(wǎng)，其投資少，見效快，非常符合當(dāng)前部分地區(qū)配電網(wǎng)基礎(chǔ)投資少，而供電可靠性要求較高的地區(qū)。故障指示器作為簡易配電網(wǎng)的重要組成部分，以其體積小，價(jià)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(yīng)性等特點(diǎn)在當(dāng)前簡易配電網(wǎng)中被廣泛應(yīng)用[1-2]。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場環(huán)境多變，例如溫度、濕度變化大，沙塵及灰塵多，維護(hù)不及時(shí)等都會(huì)導(dǎo)致采集裝置準(zhǔn)確度受損，而簡易配電網(wǎng)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(yùn)行環(huán)境的問題和設(shè)備質(zhì)量問題，這些信息不一定完全準(zhǔn)確，故此運(yùn)用多種信息的融合進(jìn)行故障定位具有重要實(shí)際意義。

1 簡易配電網(wǎng)故障定位模型建立

在簡易配電網(wǎng)中，故障指示器是重要的自動(dòng)化設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)故障判定和定位的關(guān)鍵設(shè)備。故障發(fā)生時(shí)，一般伴隨著故障電流的突變、饋線對地場強(qiáng)的突變，故障饋線上游斷路器開關(guān)跳閘，故障饋線失壓等一系列的事件發(fā)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(wǎng)所包含的饋線總條數(shù)，m為簡易配網(wǎng)中所含故障指示器數(shù)最多的饋線所含的故障指示器數(shù)。ALij為第i條饋線的第j個(gè)故障指示器采集的饋線電流突變邏輯值，1表示電流發(fā)生突變，0表示電流未發(fā)生突變，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i條饋線的第j個(gè)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(wǎng)所包含的饋線總條數(shù)，m為簡易配網(wǎng)中所含故障指示器數(shù)最多的饋線所含的故障指示器數(shù)。ELij為第i條饋線的第j個(gè)故障指示器采集的饋線電場突變邏輯值，1表示電場發(fā)生突變，0表示電場未發(fā)生突變，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i條饋線的第j個(gè)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(wǎng)所包含的饋線總條數(shù)，m為簡易配網(wǎng)中所含故障指示器數(shù)最多的饋線所含的故障指示器數(shù)。FLij為第i條饋線的第j個(gè)故障指示器采集的翻牌信息變化，1表示發(fā)生翻牌，0表示未發(fā)生翻牌，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i條饋線的第j個(gè)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(gè)矩陣基本表征了故障時(shí)饋線的相關(guān)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(shù)據(jù)采集質(zhì)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(zhǔn)確，故此運(yùn)用多信息融合原則對信息進(jìn)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(wǎng)所包含的饋線總條數(shù)，m為簡易配網(wǎng)中所含故障指示器數(shù)最多的饋線所含的故障指示器數(shù)。CLij為第i條饋線的第j個(gè)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(gè)故障指示器不存在，則CLij為取值為-1。

根據(jù)故障指示器融合信息陣CTIL對簡易配電網(wǎng)各饋線的故障情況進(jìn)行主動(dòng)故障研判，并確定故障區(qū)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(shù)據(jù)全為0和-1，則表示該行代表的饋線無故障發(fā)生，若該行數(shù)據(jù)含有1和2，則進(jìn)入第2步。

第2步，若某行數(shù)據(jù)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(jù)電流流向的順序進(jìn)行排序，則故障發(fā)生在最后一個(gè)故障指示器的下游區(qū)域。

第3步，重復(fù)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(shí)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(lián)絡(luò)開關(guān)遙信遙測采集功能的饋線終端，S1、S2、S3為變電站出線開關(guān)采集終端，假設(shè)故障發(fā)生在Fault1、Fault2兩處，則故障定位過程分析如下：

根據(jù)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(fā)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(fā)生在故障指示器H的下游區(qū)域。第3行邏輯值全為0和-1，故此該饋線無故障發(fā)生。

4 結(jié)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(fā)生時(shí)，故障指示器上送的簡易配電網(wǎng)相關(guān)，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(xì)計(jì)算公式和計(jì)算步驟。實(shí)例分析表明，該方法對基于故障指示器的簡易配電網(wǎng)的故障定位具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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

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