基于配电自动化终端的故障定位优化算法分析

钟兴跃

摘要：本文以矩阵通用算法作为研究基础，结合终端掉线问题进行矩阵算法的改进设计，基于终端数量、线路分段与故障电流方向建立网络关系矩阵与告警状态向量，完成故障定位优化算法的设计，并将算法分别应用于单环网、含分支多联络线路与终端设备断线三种工况，实现对算法适用价值的有效论证，以供参考。

关键词：配电自动化;站所终端;故障定位;改进矩阵

配电自动化建设与供电可靠性密切相关，当前馈线终端、站所终端数量的持续增多、应用范围的不断扩大，将增加电网运行的风险性因素，而光纤通信、智能分布式FA策略的普及虽在一定程度上能够提升终端通讯效率，但也同时带来终端频繁掉线等问题，对于故障精确定位与配电网供电质量提出了更高要求。

1矩阵通用算法原理与改进设计

1.1算法原理

当前电网线路结构、馈线自动化策略的日渐复杂化，对于故障定位效率与精确度提出了较高要求。矩阵通用算法在演算过程、研判依据、网络描述等方面存在复杂性、特殊性特点，未能结合FTU、DTU终端掉线情况进行具体分析，缺少通用价值。基于此，应面向配电自动化终端进行矩阵算法的改进设计，结合多电源网络结构中的点位分布、线路分段条件完成网络结构的重构，以此实现对故障区域的准确定位，为终端掉线故障的检修提供重要信息。在算法原理设计上，由于在配电网故障类型中以短路故障居多，FTU、DTU终端通常可测得故障电流大小、判断电流方向，线路各区段分别与两开关实现对应，因此可选取区段、开关作为描述指标，完成网络关系描述矩阵的建立;再以电流参考方向为基准进行方向对比，完成故障告警状态向量与矩阵的建立，以此实现对故障区间的有效判断。

1.2网络关系描述

以某双电源单环配电网为例，在环网柜内设有DTU终端，用于实现FA策略。由于电网建设要求中规定环网柜出线应采用故障就地速断、过流保护策略，由DTU终端将跳闸信号上传至主站，因此仅需选取位于环网进出线处的负荷开关进行算法检验，即可完成对网络关系的描述。将负荷开关依照1～10进行编号，10个开关将线路划分为9个区段、分别记为L1～L9，设开关节点、区段的编号分别为i和j，则i开关节点相对于j区段的关系表示为：

針对故障定位向量中的元素进行分析，其中位于第3位的元素记为0，由此可确定该元素所处的区段中发生短路故障，与预设结果保持一致。

2.3终端设备断线

2.3.1信号报送缺失类型

现阶段我国城市配电网建设多采用2进4出的一二次回路，与户外环网箱配合完成主环网的连接，以DTU作为终端。而DTU终端通常将环网柜6个间隔的通信信号进行集成处理，其对应的断路器信号同比FTU终端更加复杂，导致其信号报送缺失的影响因素更为多元。对此需针对信号报送缺失故障进行分类，其一是环网柜中某一间隔的二次回路发生故障，导致该间隔处的信号报送缺失;其二是DTU终端自身的通信线路出现故障，导致各间隔处均发生信号报送缺失的问题。

2.3.2二次回路故障

以该双电源单环配电网为例，依照由左至右的方向，设由第一台环网柜对应的开关1至DTU终端二次回路线出现异常情况，影响到开关正常报送故障电流信号，并且将开关1连接的区段设为0，将该区段与下一开关连接处设为1，由此生成网络描述矩阵：

针对故障定位向量中的各元素进行分析，从中可以发现仅有位于第6位的元素记为0，由此可推断出故障发生在第6个区间内，符合上述推断出的第5-7区段的条件，因此证明该算法具备良好的适用价值，可提高故障定位精度。

结论：

通过配电网故障定位问题进行分析，本文提出了一种矩阵改进优化算法，将其应用于实际线路及工况环境下可实现对故障区段的准确定位。依据算例验证结果可知，该算法能够有效精简研判流程、保障定位精度，且满足单环网、含分支多环网等不同结构线路下的功能性要求，能够收获良好的应用效果。