王鹍 陳磊

摘 ?要： 電路的故障診斷在實(shí)際工程應(yīng)用中占有重要地位，而故障定位是電路故障診斷的主要內(nèi)容。本文對(duì)故障定位的經(jīng)典方法進(jìn)行了詳盡的研究。首先將配電網(wǎng)設(shè)備物理模型轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)模型，然后再依據(jù)配電網(wǎng)拓?fù)涿枋龇?，?duì)數(shù)學(xué)模型的分析推演而解決實(shí)際問(wèn)題。應(yīng)用結(jié)果表明，針對(duì)單故障源，該方法方便、快速、可行，但不適用于大規(guī)模設(shè)備的接入。

關(guān)鍵詞： 故障定位;配電網(wǎng);拓?fù)涿枋龇?/p>

中圖分類號(hào)： TP206+.3 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.04.025

本文著錄格式：王鹍，陳磊. 簡(jiǎn)析配網(wǎng)拓?fù)涿枋龇ㄔ诠收隙ㄎ恢械膽?yīng)用[J]. 軟件，2019，40（4）：116119

【Abstract】： The fault diagnosis for electronic circuitry is very important in practical engineering applications-while fault localization is the maincontent of faultdiagnosis of circuitry， thus the fault localization is studied. Firstly， the physical model of the distribution network is transformed into a mathematical model， and then according to the to-pology description of the distribution network， the practical problems are solved by analyzing the mathematical model. The results show that this method is convenient， fast and feasible for single fault source， but it is not suitable for large-scale equipment intervention.

【Key words】： Fault location; Distribution network; Topology description

0 ?引言

目前，配電網(wǎng)在我國(guó)電力系統(tǒng)中占有重要比重。配電線路故障發(fā)生率較高，不能及時(shí)排除故障，會(huì)對(duì)人員身體、電網(wǎng)設(shè)備等造成很大的威脅，因此研究配電線路故障定位對(duì)于保障電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行以及保護(hù)人身安全具有很重要的意義。本文基于傳統(tǒng)的故障定位矩陣算法的大背景下，具體闡述有向圖及無(wú)向圖方法，并將兩種描述法運(yùn)用至故障定位算法中進(jìn)行對(duì)比分析。其具體做法是將復(fù)雜的配網(wǎng)系統(tǒng)的各個(gè)單元抽象成不同的“點(diǎn)”，用直線將各“點(diǎn)”依次連接，模擬成配電線路，總的來(lái)說(shuō)就是將具體的配網(wǎng)系統(tǒng)物理模型簡(jiǎn)化成數(shù)學(xué)模型，對(duì)所構(gòu)成數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推演分析，從而得到所需結(jié)果，更方便更直接地解決實(shí)際問(wèn)題。

配網(wǎng)拓?fù)涿枋龇ú恍枰芫_的數(shù)學(xué)模型，配網(wǎng)拓?fù)涿枋龇ǖ膬?yōu)勢(shì)在于迅速建立模型和快速故障定位等方面，其運(yùn)用到實(shí)際中，有很好的快速效果。由于配網(wǎng)拓?fù)涿枋龇ㄊ轻槍?duì)單故障源的，在此假設(shè)所發(fā)生的故障都是單故障源[1-4]。

1 ?無(wú)向圖描述及其在配電網(wǎng)線路中的故障定位方法

運(yùn)用無(wú)向圖法進(jìn)行故障定位，其具體做法是首先運(yùn)行無(wú)向圖法對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，得到一種能表示配網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣;其次將配電線路上所安裝的故障指示器發(fā)出的故障信息進(jìn)行收集，并進(jìn)行數(shù)學(xué)方法處理，組成一種具有線路故障信息的矩陣;緊接著將所得的兩種矩陣，即網(wǎng)絡(luò)描述矩陣及故障信息矩陣，進(jìn)行如式（1）～（4）的矩陣運(yùn)算，從而得到線路中具體的故障點(diǎn)，以便于快速解決故障問(wèn)題[5-8]。

如圖1所示，基于無(wú)向圖定位描述法，只考 ? 慮代表配電監(jiān)測(cè)設(shè)備的節(jié)點(diǎn)，與相互連接這些節(jié)點(diǎn)的邊。

根據(jù)判別矩陣P的元素判定，若 則i與j之間可能存在故障。因?yàn)?、 、 、 、 均為1所以分析可得。故障區(qū)間可能在2與5，3與5，3與4，3與7，3與8之間。在此再進(jìn)行進(jìn)一步判定，進(jìn)一步排除一些區(qū)間。判據(jù)為若耦合點(diǎn)周圍的節(jié)點(diǎn)有2個(gè)以上節(jié)點(diǎn)上報(bào)，這故障不在該耦合點(diǎn)所在區(qū)域，若耦合點(diǎn)周圍的節(jié)點(diǎn)只有1個(gè)節(jié)點(diǎn)上報(bào)，這故障一定在該耦合點(diǎn)所在區(qū)域。所以故障區(qū)間排除2與5，3與5。此時(shí)判定結(jié)束[9-10]。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，配網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，并加之多種電氣設(shè)備，需要更精準(zhǔn)的定位系統(tǒng)才可對(duì)配電線路的故障進(jìn)行定位，運(yùn)用無(wú)向圖進(jìn)行故障定位，無(wú)論對(duì)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的描述，還是對(duì)于故障信息的表示的難度都變得越來(lái)越大，顯然無(wú)法滿足正常的故障定位。而且，該方法所考慮的元器件均處于理想化條件，而實(shí)際的電氣設(shè)備會(huì)受到天氣，通信等多種因素的印象，這些因素有些許變化，都會(huì)對(duì)定位結(jié)果造成很大的影響。因此，綜上所述，運(yùn)用無(wú)向圖法進(jìn)行故障定位無(wú)法滿足如今配網(wǎng)系統(tǒng)所需要求。

2 ?有向圖描述及其在配電網(wǎng)線路中的故障定位方法

若判別矩陣 且 所在行的其他元素都為0，則 對(duì)應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)為故障電流流過(guò)的末梢點(diǎn)。例如 、 ，則對(duì)應(yīng)的故障末梢點(diǎn)為A子網(wǎng)的2節(jié)點(diǎn)與C子網(wǎng)的3節(jié)點(diǎn)，與假設(shè)相符。

無(wú)向圖法是以元器件為單元，對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行連接，模擬出配網(wǎng)系統(tǒng)。而有向圖法并未考慮具體的元器件，而是將配網(wǎng)系統(tǒng)看作一個(gè)整體網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)故障電流的流動(dòng)脈絡(luò)，對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分割，得到各種不同的子網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需考慮子網(wǎng)中復(fù)雜的線路結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)備狀態(tài)，運(yùn)算更加直觀明了。此外，根據(jù)功率方向?qū)ε潆娋€路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述，得到網(wǎng)基矩陣的方法，也符合實(shí)際線性應(yīng)用的要求。但是，正是因?yàn)槲纯紤]具體的電氣設(shè)備的狀態(tài)，運(yùn)用該方法時(shí)，不可接入大規(guī)模的設(shè)備。

3 ?結(jié)論

配電線路在電網(wǎng)系統(tǒng)中處于核心地位，是連接輸電線路和用戶設(shè)備的橋梁，若在配電線路某一處出現(xiàn)故障，不僅會(huì)影響影響正常的生產(chǎn)生活，甚至?xí)＜罢麄€(gè)電力系統(tǒng)，因此研究故障定位算法，對(duì)配電線路進(jìn)行快速定位，排除故障問(wèn)題具有非常大的實(shí)際意義。有向圖描述法是對(duì)無(wú)向圖描述法的改進(jìn)。無(wú)向圖描述法之所以無(wú)法滿足如今的配網(wǎng)系統(tǒng)，是因?yàn)槠錈o(wú)法描述復(fù)雜配電線路，且存在理想化元器件，忽略各種外界因素，容易導(dǎo)致故障區(qū)間的誤判，且運(yùn)算量巨大，耗時(shí)久，操作難度可想而知。改進(jìn)之后的有向圖描述法，忽略了復(fù)雜的配電線路結(jié)構(gòu)以及線路上電氣設(shè)備狀態(tài)，將配網(wǎng)系統(tǒng)看作一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，分割成不同的子網(wǎng)部分，運(yùn)算量大大減小。但是正式因?yàn)榇致缘亩ㄎ环?，無(wú)法對(duì)于故障子網(wǎng)中存在的故障點(diǎn)進(jìn)行定位，還需對(duì)故障子網(wǎng)部分進(jìn)行進(jìn)一步的排查，進(jìn)而確定故障點(diǎn)。因此這種方法工作量大，故障檢測(cè)定位速度有待提高[10]。因此，必須加強(qiáng)配電線路的可靠性，做好日常維護(hù)，積極研究新的技術(shù)和方法來(lái)保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

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