農村配電網故障定位適應性研究

摘 要：配網故障是影響用戶用電體驗的重要因素，如何提高配網故障定位效率，降低配網故障影響范圍，是未來配網發展的方向?，F結合農村配電網運行情況，提出了基于自動化設備的配網故障定位技術，分析了該技術的優缺點及改進方法，為農村配電網的故障定位提供了參考。

關鍵詞：配網故障;故障定位;供電可靠性;矩陣算法

0 引言

配電網作為連接輸電網和用戶的橋梁，是電網中直接面對用戶的末端電網。

配電網具有網架結構復雜、用戶種類多、周圍地形多樣、設備類型繁多的特點，導致配電網故障發生概率大，且難以確定故障發生點。

對于城市配電網或城鎮配電網，因用戶對供電可靠性要求高，配電網配備了較多的智能型開關或故障指示器，可實現配網運行監測，包括監測開關狀態、故障信息，并接收自動化主站下發的操作信息，對配網設備進行監管和控制，可實現設備故障定位、隔離和非故障線路的快速復電[1-3]。農村地區配電網因線路通道、周邊環境、供電范圍、用戶供電可靠性需求等問題，自動化程度偏低，故障跳閘停電范圍大，故障范圍難以確定，只能依靠人工逐一查找確認，導致故障停電時間長、影響范圍廣。

如何提高農村配電網故障定位效率，提升復電效率，是本文的研究重點。

本文從農村配電網現狀出發，結合配電網網絡拓撲結構、自動化設備裝備情況、故障信息等因素，提出了基于統一矩陣算法的故障定位方法。

1 基于統一矩陣算法的配網故障定位原理

若配網發生故障，則該故障所有的上一級開關均流過故障電流，其余支線開關或故障下一級開關均未流過故障電流，可以通過最后一個流過故障電流的開關，確定故障影響的最小范圍。

圖1為某個配電網電氣拓撲結構圖，圓黑點為自動化開關，開關1連接電源。假如在開關2、3之間發生故障，則開關1、2都流過故障電流，而其余開關未有故障電流。在正常情況下，系統集合所有開關繼保信息后得出開關2后段有故障。以此為條件說明本文的故障定位方法，規定流過故障電流的開關狀態為1，反之為0，則開關狀態的矩陣D為：

D=100000 010000000000000000000000000000（1）

其中，開關有故障信息，則矩陣D對角線元素為1，其余為0。同時，各開關之間的聯絡關系拓撲矩陣G為：

G=100000 101010010100001000010001000010（2）

所以，將開關聯絡矩陣G和開關狀態矩陣D相乘，得到故障信息的矩陣P：

P=G×D=100000 100000000000000000000000000000（3）

其中，矩陣P包含有故障信息，但是還不能直觀展示，需要進行處理，將矩陣P及其轉置矩陣按位進行異或運算[4]，得到故障判定矩陣P：

P=P？茌PT=000000 001000010000000000000000000000（4）

根據式（4）可以看出，只有開關2、3之間的區段有故障信息，得知故障點在開關2、3之間。通過此方法，可以得到準確的故障位置。假定其他位置發生故障，可得到同樣的結果。

2 統一矩陣算法的故障定位分析

本文提出故障定位方法，可以利用現有農村配電網自動化開關或故障指示器的保護信息、單線圖開關的網絡拓撲關系，直接定位故障，具有不增加投資，定位快速、準確的特點，但是需要注意以下幾點：

第一，本文故障定位方法需要故障點上、下級開關的繼保動作信息構建故障信息矩陣，能滿足該條件的目前有故障指示器或基于FTU技術的智能開關。對于尚未開展配電網智能化改造、未安裝故障指示器或者故障指示器安裝不足的農村線路，該方法故障定位精度難以滿足要求。

第二，該方法需要借助GIS單線圖功能構建開關聯絡拓撲關系。配電網是直接與用戶聯系的電網，經常需要根據用戶需求擴展網架，所以配電網的網架結構變化較為頻繁，如果開關聯絡拓撲結構圖未能同步配電網網架結構，會導致得到的結果與實際不符。

第三，配電網開關數量較多，采用該方法可能導致矩陣維數巨大，造成運算效率低下，無法滿足要求。

3 提高故障定位效率的方法

基于農村線路自動化程度較低的現狀，為滿足故障快速定位需求，應優先開展智能開關改造工程，或者開展故障指示器布點工作，確保有足夠的故障信息量作為計算依據。

統一矩陣算法維數與線路的智能開關、故障指示器數量有關，所以如何降低維數，提升計算效率成為關鍵。本文提出的按智能開關為界，將配電網分為多個小電網，分別利用統一矩陣算法開展故障定位工作。

圖2為某個配網網絡區域劃分圖，白色圓為智能開關，黑色圓為故障指示器，以智能開關為界劃分區域，可劃分成3個區域，區域A包含設備1、2、3、7、8、9、10，區域B包含設備4、5、6、12，區域C包含設備10、11。當開關3和故障指示器4之間有故障時，開關1、3有繼保信息，故障指示器2有信息，故障指示器4、5、6沒有信息，所以系統只根據區域B的設備數量開展故障定位計算，以降低計算維度，提升運算速度。

4 結語

農村配電網建設相對滯后，故障率相對較高，故障范圍較大，在現有基礎上，采取何種手段提供精度較高的故障定位，減少故障查找時間，提高農村配電網供電可靠性，是值得研究的問題。利用農村配電網現有的自動化開關、故障指示器等自動化設備、電網拓撲結構以及統一矩陣算法可實現故障定位，為線路運維人員查找故障提供參考。同時，加快農村配電網自動化改造是農村配電網的發展方向，也是配網自動化建設的重要內容。

[參考文獻]

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[2] 陳炳燦.智能配網故障快速定位方法研究[J].中國高新技術企業（中旬刊），2016（12）：1-2.

[3] 王建明.淺談配網自動化故障定位問題的研究與應用[J].科技視界，2017（34）：80-81.

[4] 馮偉杰.智能配網故障快速定位方法的研究與實現[D].廣州：華南理工大學，2011.

收稿日期：2019-12-30

作者簡介：何桂麟（1992—），男，廣東清遠人，助理工程師，研究方向：配網運行、配網自動化。