含分布式電源配電網的故障定位解析

趙 丹，付振晶

（國網鎮江供電公司，江蘇 鎮江 212000）

0 引 言

含分布式電源配電網的故障定位分析，是提高配電網運行效率，有效解決配電網故障的重要前提。電力系統運行中，配電網是城市用電與電力銜接的關鍵紐帶，如果配電網故障不能及時定位與解決，則會影響到供電體系的正常運行，為生產生活用電帶來不便。配電網故障定位，能夠以最快速度定位故障，爭取及時解決故障，為電力系統的正常供電提供支撐。分布式電源是電力系統轉型的重要代表，可再生能源發展規劃的推進能夠加快分布式電源的滲透速度。目前，含分布式電源配電網的電力系統得到迅速普及，傳統配電網故障定位已經無法滿足新型電力系統配電網的故障定位需求。此時，以含分布式電源配電網的為載體，通過分析其特性探索創新故障定位方法，為含分布式電源配電網的安全可靠運行提供保障[1]。

1 含分布式電源配電網運行與故障特點

為精準定位含分布式電源配電網的運行故障，需要分析分布式電源的特點，全方位了解含分布式電源的配電網運行。目前，隨著科學技術迅速發展，分布式電源技術的發展不斷成熟，配電網運行體系漸趨完善，含分布式電源的配電網運行覆蓋范圍廣泛，并且構造模式升級，系統運行方式發生變化。該情況下，需要針對含分布式電源配電網特點與運行實況，提煉配電網故障定位經驗，進一步優化故障算法，完善含分布式電源配電網的故障定位與處理機制[2]。對于配電網故障定位與解決，必須綜合評估分布式電源，根據評估結果針對性處理配電網。分布式電源分類如表1所示，結合表1內容詳細了解分布式電源，并科學評估分布式電源黑啟動、孤島運行能力等。

表1 分布式電源分類表

1.1 電機類故障

配電網的運行必須以同步發電機為基礎，或者由異步發電機配合，形成穩定的配電網電源。該分布式電源應用模式主要集中于小型發電系統。借助同步發電機完成分布式電源的并網，其中常見故障以并網點短路、電機輸出短路等為主，造成這種故障的主要原因是電源安裝點的距離設計不科學，無法保證電網電流流通，故障發生的概率較高。

1.2 變流器類故障

變流器類電源主要是借助變電器裝置、并網燃料與光伏電池、儲存裝置與相關組件等。該類分布式電源在實際應用中，必須依靠調整變流器對電流進行限流或者保護。將變流器類電源與配電網連接后，運行調整核心為三相電壓源變流器，直流電通過配電網中的直流母線實時接收，經過電抗器對直流電的緩沖濾波處理，隨后輸入配電網[3]。因此，其常見故障主要體現在緩沖故障、濾波故障方面，導致配電網接入電流、電壓不穩，繼而引發一系列運行問題。

2 基于Lamdba算法下含分布式電源配電網的故障定位

2.1 構建配電網數學模型

Lamdba算法應用的基礎是構建數學模型。數學模型的構建中，需要結合含分布式電源配電網的故障定位實況，以故障狀態編碼引導公式為切入點，并展開函數計算。

2.1.1 編碼方式

分布式電源是分布式發電技術發展的重要成果，有效改善了傳統電源系統中能耗高、發電效率低等問題，并且對配電網拓撲結構做出調整，以發散狀結構替代點狀結構，創新潮流分布方式，提高配電網運行效率[2]。含分布式電源的配電網中，傳統故障編碼不能判斷出配電網故障電流方向，尤其是開關處電流復雜，故障判斷中極易被混淆。面對這種情況，必須以含分布式電源配電網為基礎，應用新的故障定位與判斷編碼，判斷故障電流方向[4]。明確含分布式電源配電網的電源正方向為負荷方向，隨后得到故障狀態編碼引導公式，其中電源流經開關的方向為Ij，具體公式為

2.1.2 開關函數計算

含分布式電源配電網的故障定位，節點狀態模型的構建，還需要借助開關函數計算幫助工作人員了解配電網開關、監控終端等狀態，同時梳理二者的運行關系。在此基礎上，對含分布式電源的配電網系統有效監測，并梳理出拓撲結構的復雜特點，保證所有開關處的監控與故障定位均準確有效。Lamdba算法重新解釋了含分布式電源配電網，并科學整理了開關函數因素，具體計算公式為

式中：Ij*(X)為第j個開關的運行狀態與故障期望函數；分別為第j個開關在不同分布位置下的配電網邏輯運算與故障狀態；KDG=0為含分布式電源配電網單獨運行；KDG=1為含分布式電源配電網并網運行；xjd為第j個開關上游的監控終端狀態；xju為第j個開關下游的監控終端狀態；配電開關監控終端正常聯通的基礎上，配電網顯示“0”，若聯通異常，則配電網顯示“1”。

2.1.3 適應度函數計算

結合配電網故障定位阻礙因素多的特點，此次模型構建與計算中，應用“最小值理論”展開適應度函數計算，及時修改傳統配電網故障定位中的適應度函數。工作人員以饋線故障電流Ij的整理，明確分段開關函數中故障電流的異常情況，借此幫助工作人員實時了解配電網饋線區間狀態，還可以升級適應度函數，并強化適應度函數容錯能力，計算公式為

式中：Ij為第j個開關位置的電流；M為配電網開關總量；xi為配電開關監控終端狀態；u為正則化參數，根據適應度函數計算與模型運行，得到u=0.5[5]。

2.2 配電網故障定位的具體流程

整理并分析配電開關監控終端的數據，根據數據分析結果明確故障區域，隨后利用區域返回過程中獲得的狀態碼，對故障具體區段進一步縮小與確定。應用Lamdba算法展開故障定位的詳細處理步驟如下。

第一步，對Lamdba算法進行初始化設置，利用整數變換算法，明確最小二乘法相關數值。

第二步，根據故障數據分析情況，及時對協方差矩陣做出調整，即對z降維。待降維處理完畢，應用親和度函數計算配電網損失。需注意，為提高故障定位效率與搜索精確度，需Lamdba算法及時改變搜索空間形狀，根據模糊度求解，針對性的搜索對應的維度。

第三步，得到親和度計算值后，對矩陣再次進行迭代初始運行，及時提煉整數解，以此獲取模糊度矢量。經過不斷重復后得到函數最優解，從而鎖定故障位置[6]。

2.3 Lamdba算法故障定位實例

此次研究主要對Lamdba算法故障定位的有效性進行證明，以含分布式電源配電網系統為載體，組織進行故障定位仿真實驗，構建多節點模型，具體配電網結構如圖1所示。

圖1 含分布式電源配電網的結構示意

配電網單節點故障定位仿真運行結果如表2所示。結合表2可以發現，故障案例1與故障案例2中，Lamdba算法對單節點故障的診斷算法可迅速鎖定故障區域，故障案例3與故障案例4中，Lamdba算法以突出的容錯能力優勢，克服配電開關監控終端故障困難，精準鎖定故障區域。

配電網多節點故障定位仿真運行結果如表3所示。結合表2可以發現，含分布式電源配電網拓撲網絡結構的影響因素多，多節點故障出現是常見情況。以Lamdba算法對配電網故障定位，發現配電網模型中存在2處以上的故障，依然能對故障準確定位，由此證明Lamdba算法在含分布式電源配電網中故障定位的實效性[7]。

表3 配電網多節點故障定位仿真運行結果

3 結 論

文章通過對含分布式電源配電網的故障定位研究，應用Lamdba算法構建數學模型，積極對協方差矩陣做出調整，深層次分析Lamdba算法中的開關函數、適應度函數，科學梳理故障定位流程，同時有效縮小故障定位空間，提高故障定位準確性，在此基礎上實現含分布式電源配電網故障迅速定位與高效解決，保障配電網運行安全性與可靠性。