基于故障矩阵的配电网故障定位研究与实现

李波

摘 要：配电网络在矿井下的变电所馈出线路多，并且线路延伸很长，矿井下形成了复杂的供配电网络系统，配电网络出现接地或短路故障后，故障点的查找与定位十分困难。只有依靠人工逐条线路查找有明显的短路或接地故障点，才能切除故障线路确定准确的故障痕迹，不影响正常安全生产，给矿井迅速恢复供电带来了极大的困扰。为此，通过研究配电网拓扑结构，建立数学模型，提出基于此模型的故障矩阵定位算法，加快故障点的精确定位，提高检修效率，保证安全生产。

关键词：配电网；拓扑结构；故障矩阵；定位算法

引言

配电网络作为矿井的主要供电动力，自动化技术的应用推动了矿井的现代化水平的提高，配电网络的安全稳定运行对矿井的经济效益、人身安全起着十分重要的作用。像煤矿等企业直接与地底下恶劣环境打交道，各种机电设备长期处于阴暗潮湿多水的环境中，甚至一些设备还处于高浓度瓦斯和粉尘的危险环境，所有这些工作环境的特殊性和危险性，对矿产企业配电网络安全可靠性来说都是严峻的考验。

目前，我国矿山企业配电网故障定位主要依赖人工逐条线路巡查，当出现接故障后，只有通过人工查找才能确定故障线路，恢复剩余线路供电，这种方法只能让我们处于被动的等待，倘若故障点定位出现误差，再重新供电，就有可能加大配电网故障的范围，甚至造成整个配电网络的瘫痪，造成严重后果。人工巡查的方法耗时、费力，延长了停电时间，供电可靠性大大降低。因此通过对矿井配电网络拓扑结构和模型的分析，描述配电网络区域描述，研究一套符合矿山企业的故障定位算法十分必要和迫切。保证供电系统的稳定性和可靠性，降低由于故障原因所造成的经济损失。

1 矿井配电网拓扑结构简述

用节点和支路抽象的描述出矿井配电网络，通过此描述来突出配电网中各元件的相关联性，节点定义后支路也自然而然随之确定，基本步骤如下：绘制电器元件清单、编号支路首端和末端节点、绘制支路信息表，前面是对某一个系统支路的基本分析，最后对整个配电网系统分析从而得到节点导纳矩阵。整个系统网络分析过程先对整个网络分析确立各个节点，然后从电源端为起点逐步对整个网络的节点进行编号。

2 煤矿井下配电网络区域描述

对整个配电网络各区段进行统一编号，从而得出整个网络的区域描述：