基于配電自動化終端的故障定位優化算法分析

鐘興躍

摘要：本文以矩陣通用算法作為研究基礎，結合終端掉線問題進行矩陣算法的改進設計，基于終端數量、線路分段與故障電流方向建立網絡關系矩陣與告警狀態向量，完成故障定位優化算法的設計，并將算法分別應用于單環網、含分支多聯絡線路與終端設備斷線三種工況，實現對算法適用價值的有效論證，以供參考。

關鍵詞：配電自動化;站所終端;故障定位;改進矩陣

配電自動化建設與供電可靠性密切相關，當前饋線終端、站所終端數量的持續增多、應用范圍的不斷擴大，將增加電網運行的風險性因素，而光纖通信、智能分布式FA策略的普及雖在一定程度上能夠提升終端通訊效率，但也同時帶來終端頻繁掉線等問題，對于故障精確定位與配電網供電質量提出了更高要求。

1矩陣通用算法原理與改進設計

1.1算法原理

當前電網線路結構、饋線自動化策略的日漸復雜化，對于故障定位效率與精確度提出了較高要求。矩陣通用算法在演算過程、研判依據、網絡描述等方面存在復雜性、特殊性特點，未能結合FTU、DTU終端掉線情況進行具體分析，缺少通用價值。基于此，應面向配電自動化終端進行矩陣算法的改進設計，結合多電源網絡結構中的點位分布、線路分段條件完成網絡結構的重構，以此實現對故障區域的準確定位，為終端掉線故障的檢修提供重要信息。在算法原理設計上，由于在配電網故障類型中以短路故障居多，FTU、DTU終端通常可測得故障電流大小、判斷電流方向，線路各區段分別與兩開關實現對應，因此可選取區段、開關作為描述指標，完成網絡關系描述矩陣的建立;再以電流參考方向為基準進行方向對比，完成故障告警狀態向量與矩陣的建立，以此實現對故障區間的有效判斷。

1.2網絡關系描述

以某雙電源單環配電網為例，在環網柜內設有DTU終端，用于實現FA策略。由于電網建設要求中規定環網柜出線應采用故障就地速斷、過流保護策略，由DTU終端將跳閘信號上傳至主站，因此僅需選取位于環網進出線處的負荷開關進行算法檢驗，即可完成對網絡關系的描述。將負荷開關依照1～10進行編號，10個開關將線路劃分為9個區段、分別記為L1～L9，設開關節點、區段的編號分別為i和j，則i開關節點相對于j區段的關系表示為：

針對故障定位向量中的元素進行分析，其中位于第3位的元素記為0，由此可確定該元素所處的區段中發生短路故障，與預設結果保持一致。

2.3終端設備斷線

2.3.1信號報送缺失類型

現階段我國城市配電網建設多采用2進4出的一二次回路，與戶外環網箱配合完成主環網的連接，以DTU作為終端。而DTU終端通常將環網柜6個間隔的通信信號進行集成處理，其對應的斷路器信號同比FTU終端更加復雜，導致其信號報送缺失的影響因素更為多元。對此需針對信號報送缺失故障進行分類，其一是環網柜中某一間隔的二次回路發生故障，導致該間隔處的信號報送缺失;其二是DTU終端自身的通信線路出現故障，導致各間隔處均發生信號報送缺失的問題。

2.3.2二次回路故障

以該雙電源單環配電網為例，依照由左至右的方向，設由第一臺環網柜對應的開關1至DTU終端二次回路線出現異常情況，影響到開關正常報送故障電流信號，并且將開關1連接的區段設為0，將該區段與下一開關連接處設為1，由此生成網絡描述矩陣：

針對故障定位向量中的各元素進行分析，從中可以發現僅有位于第6位的元素記為0，由此可推斷出故障發生在第6個區間內，符合上述推斷出的第5-7區段的條件，因此證明該算法具備良好的適用價值，可提高故障定位精度。

結論：

通過配電網故障定位問題進行分析，本文提出了一種矩陣改進優化算法，將其應用于實際線路及工況環境下可實現對故障區段的準確定位。依據算例驗證結果可知，該算法能夠有效精簡研判流程、保障定位精度，且滿足單環網、含分支多環網等不同結構線路下的功能性要求，能夠收獲良好的應用效果。