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农村配电网故障定位适应性研究

2020-06-27何桂麟

机电信息 2020年2期
关键词:故障定位供电可靠性

摘 要:配网故障是影响用户用电体验的重要因素,如何提高配网故障定位效率,降低配网故障影响范围,是未来配网发展的方向。现结合农村配电网运行情况,提出了基于自动化设备的配网故障定位技术,分析了该技术的优缺点及改进方法,为农村配电网的故障定位提供了参考。

关键词:配网故障;故障定位;供电可靠性;矩阵算法

0 引言

配电网作为连接输电网和用户的桥梁,是电网中直接面对用户的末端电网。

配电网具有网架结构复杂、用户种类多、周围地形多样、设备类型繁多的特点,导致配电网故障发生概率大,且难以确定故障发生点。

对于城市配电网或城镇配电网,因用户对供电可靠性要求高,配电网配备了较多的智能型开关或故障指示器,可实现配网运行监测,包括监测开关状态、故障信息,并接收自动化主站下发的操作信息,对配网设备进行监管和控制,可实现设备故障定位、隔离和非故障线路的快速复电[1-3]。农村地区配电网因线路通道、周边环境、供电范围、用户供电可靠性需求等问题,自动化程度偏低,故障跳闸停电范围大,故障范围难以确定,只能依靠人工逐一查找确认,导致故障停电时间长、影响范围广。

如何提高农村配电网故障定位效率,提升复电效率,是本文的研究重点。

本文从农村配电网现状出发,结合配电网网络拓扑结构、自动化设备装备情况、故障信息等因素,提出了基于统一矩阵算法的故障定位方法。

1 基于统一矩阵算法的配网故障定位原理

若配网发生故障,则该故障所有的上一级开关均流过故障电流,其余支线开关或故障下一级开关均未流过故障电流,可以通过最后一个流过故障电流的开关,确定故障影响的最小范围。

图1为某个配电网电气拓扑结构图,圆黑点为自动化开关,开关1连接电源。假如在开关2、3之间发生故障,则开关1、2都流过故障电流,而其余开关未有故障电流。在正常情况下,系统集合所有开關继保信息后得出开关2后段有故障。以此为条件说明本文的故障定位方法,规定流过故障电流的开关状态为1,反之为0,则开关状态的矩阵D为:

D=100000 010000000000000000000000000000(1)

其中,开关有故障信息,则矩阵D对角线元素为1,其余为0。同时,各开关之间的联络关系拓扑矩阵G为:

G=100000 101010010100001000010001000010(2)

所以,将开关联络矩阵G和开关状态矩阵D相乘,得到故障信息的矩阵P:

P=G×D=100000 100000000000000000000000000000(3)

其中,矩阵P包含有故障信息,但是还不能直观展示,需要进行处理,将矩阵P及其转置矩阵按位进行异或运算[4],得到故障判定矩阵P:

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

根据式(4)可以看出,只有开关2、3之间的区段有故障信息,得知故障点在开关2、3之间。通过此方法,可以得到准确的故障位置。假定其他位置发生故障,可得到同样的结果。

2 统一矩阵算法的故障定位分析

本文提出故障定位方法,可以利用现有农村配电网自动化开关或故障指示器的保护信息、单线图开关的网络拓扑关系,直接定位故障,具有不增加投资,定位快速、准确的特点,但是需要注意以下几点:

第一,本文故障定位方法需要故障点上、下级开关的继保动作信息构建故障信息矩阵,能满足该条件的目前有故障指示器或基于FTU技术的智能开关。对于尚未开展配电网智能化改造、未安装故障指示器或者故障指示器安装不足的农村线路,该方法故障定位精度难以满足要求。

第二,该方法需要借助GIS单线图功能构建开关联络拓扑关系。配电网是直接与用户联系的电网,经常需要根据用户需求扩展网架,所以配电网的网架结构变化较为频繁,如果开关联络拓扑结构图未能同步配电网网架结构,会导致得到的结果与实际不符。

第三,配电网开关数量较多,采用该方法可能导致矩阵维数巨大,造成运算效率低下,无法满足要求。

3 提高故障定位效率的方法

基于农村线路自动化程度较低的现状,为满足故障快速定位需求,应优先开展智能开关改造工程,或者开展故障指示器布点工作,确保有足够的故障信息量作为计算依据。

统一矩阵算法维数与线路的智能开关、故障指示器数量有关,所以如何降低维数,提升计算效率成为关键。本文提出的按智能开关为界,将配电网分为多个小电网,分别利用统一矩阵算法开展故障定位工作。

图2为某个配网网络区域划分图,白色圆为智能开关,黑色圆为故障指示器,以智能开关为界划分区域,可划分成3个区域,区域A包含设备1、2、3、7、8、9、10,区域B包含设备4、5、6、12,区域C包含设备10、11。当开关3和故障指示器4之间有故障时,开关1、3有继保信息,故障指示器2有信息,故障指示器4、5、6没有信息,所以系统只根据区域B的设备数量开展故障定位计算,以降低计算维度,提升运算速度。

4 结语

农村配电网建设相对滞后,故障率相对较高,故障范围较大,在现有基础上,采取何种手段提供精度较高的故障定位,减少故障查找时间,提高农村配电网供电可靠性,是值得研究的问题。利用农村配电网现有的自动化开关、故障指示器等自动化设备、电网拓扑结构以及统一矩阵算法可实现故障定位,为线路运维人员查找故障提供参考。同时,加快农村配电网自动化改造是农村配电网的发展方向,也是配网自动化建设的重要内容。

[参考文献]

[1] 高赟,郭琪.10 kV智能配网故障定位系统研究[J].电气自动化,2018(3):53-56.

[2] 陈炳灿.智能配网故障快速定位方法研究[J].中国高新技术企业(中旬刊),2016(12):1-2.

[3] 王建明.浅谈配网自动化故障定位问题的研究与应用[J].科技视界,2017(34):80-81.

[4] 冯伟杰.智能配网故障快速定位方法的研究与实现[D].广州:华南理工大学,2011.

收稿日期:2019-12-30

作者简介:何桂麟(1992—),男,广东清远人,助理工程师,研究方向:配网运行、配网自动化。

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