探討智能配電網(wǎng)故障快速定位與故障恢復(fù)

葉國(guó)豪

摘 要：隨著現(xiàn)代化智能技術(shù)的發(fā)展，配電網(wǎng)系統(tǒng)正在朝著先進(jìn)化、智能化方向發(fā)展。智能配電網(wǎng)最顯著的特征在于能夠?qū)崿F(xiàn)故障的自動(dòng)化定位、自動(dòng)化隔離，同時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)故障，從而減少大范圍斷電問(wèn)題。本文探討了智能電網(wǎng)故障快速定位技術(shù)以及故障恢復(fù)策略。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；故障定位；恢復(fù)

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

智能配電網(wǎng)具有智能化特征，配網(wǎng)出現(xiàn)故障以后要對(duì)故障進(jìn)行快速定位，對(duì)此需要研究科學(xué)的故障定位方法，提高故障定位的精準(zhǔn)度，在此基礎(chǔ)上來(lái)采用技術(shù)措施來(lái)恢復(fù)故障，從而維護(hù)并確保智能電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，減少因?yàn)楣收蠁?wèn)題所帶來(lái)的不良影響。

一、智能配網(wǎng)故障定位的流程和步驟

對(duì)于智能化配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)其處于故障狀態(tài)時(shí)，要按照一定的流程和步驟進(jìn)行故障定位，具體流程為：

1.分析故障類別。憑借觀察、分析負(fù)序電流、零序電流來(lái)對(duì)應(yīng)得出結(jié)論，該故障屬于相間短路故障，還是相接地故障。

2.判斷故障相。通常應(yīng)該通過(guò)計(jì)算三相電流的小波能量之和來(lái)對(duì)應(yīng)明確故障相，這是因?yàn)椴煌墓收舷嗄芰亢偷臄?shù)值不同。例如：?jiǎn)蜗嘟拥毓收舷?，小波能量和為最大，相間接地故障則相反。

3.故障定位。明確故障類別、以及相以后，則要進(jìn)行故障定位，通常情況下應(yīng)該逐個(gè)級(jí)別、逐個(gè)層次地開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)分析有無(wú)故障。

4.故障的準(zhǔn)確定位。對(duì)發(fā)生故障的大致范圍大致估算后，再進(jìn)行精準(zhǔn)化定位。

二、智能配網(wǎng)故障定位的技術(shù)和方法

1.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

這是一種全新的配網(wǎng)故障定位方法，其技術(shù)原理為分布式并行對(duì)應(yīng)進(jìn)行信息處理，對(duì)各相的電氣量加以采集，并深入分析，對(duì)應(yīng)來(lái)確定故障大概的范圍，再逐步精確定位。

首先應(yīng)該創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)模型，立足于現(xiàn)實(shí)參數(shù)，來(lái)進(jìn)行模擬計(jì)算，對(duì)應(yīng)得出測(cè)試與訓(xùn)練的樣本，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)記錄信息，同時(shí)，深入學(xué)習(xí)這一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，再對(duì)應(yīng)展開(kāi)具體的測(cè)試與監(jiān)測(cè)工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式出現(xiàn)變化時(shí)，則要再次檢測(cè)，相反，則可以啟動(dòng)配網(wǎng)饋線終端設(shè)備對(duì)應(yīng)定位故障。

2.行波法

現(xiàn)階段，智能配網(wǎng)系統(tǒng)最常見(jiàn)的故障定位方法為行波法，通常能夠根據(jù)故障的具體列別以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之間的區(qū)分度等來(lái)進(jìn)行故障定位，行波法又包括A/B/C/D/E/F幾大方法，每一類方法有著自身的工作原理。

例如：A方法主要是依托于波的反射，通過(guò)測(cè)量從注入行波到反射波返回這一區(qū)段的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)對(duì)應(yīng)定位故障。

B和D則是雙端檢測(cè)法，簡(jiǎn)單說(shuō)就是當(dāng)故障出現(xiàn)后，向兩端發(fā)射行波波頭，憑借行波抵達(dá)的時(shí)間來(lái)對(duì)應(yīng)鎖定故障的區(qū)位。

C方法則是把某一脈沖信號(hào)添加到故障回路內(nèi)，再對(duì)應(yīng)記下脈沖反射過(guò)程中的時(shí)長(zhǎng)，憑借反復(fù)的記錄最后更加準(zhǔn)確地定位故障。

E和F方法則是根據(jù)重合閘分閘與合閘的原理進(jìn)行故障測(cè)量，相比之下精準(zhǔn)度較高，然而其中的投資則較多。要想有效確保故障精準(zhǔn)定位，可以嘗試行波法來(lái)定位故障區(qū)段，采用交流定位法來(lái)精準(zhǔn)定位，具體的過(guò)程如下：

行波信號(hào)注入線路→注入信號(hào)的采集→行波特征分析→明確故障區(qū)域→確定故障點(diǎn)位置→區(qū)域內(nèi)信號(hào)檢測(cè)→線路首端交流信號(hào)注入。

3.和聲算法故障定位

一般來(lái)說(shuō)，配網(wǎng)故障主要采用二進(jìn)制編碼，其中0代表無(wú)故障，1則代表有故障，-1則代表負(fù)方向過(guò)電流。

此方法的運(yùn)行原理為：根據(jù)分區(qū)域處理法來(lái)對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行劃分，其中包括：無(wú)源樹(shù)枝、有源樹(shù)枝兩大類，上傳故障電流的相關(guān)信號(hào)，排除無(wú)源樹(shù)枝，并明確維數(shù)，這樣各個(gè)變量值都能以0或1的形式表示出來(lái)，對(duì)應(yīng)呈現(xiàn)出線路的工作狀態(tài)，再對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，判斷目標(biāo)函數(shù)。

由于配網(wǎng)通常開(kāi)環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，各個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)均能充當(dāng)獨(dú)立閉合環(huán)，和各個(gè)開(kāi)關(guān)開(kāi)合狀態(tài)之間交換，這其中網(wǎng)絡(luò)依然處于輻射狀態(tài)。單聯(lián)絡(luò)環(huán)配網(wǎng)的基礎(chǔ)上，可以優(yōu)化配網(wǎng)達(dá)到控制解碼維度的目的。各個(gè)單聯(lián)絡(luò)環(huán)都要編碼處理，閉合各個(gè)開(kāi)關(guān)，讓出度和入度之合小于2的節(jié)點(diǎn)連接支路，合成一個(gè)支路組，能夠達(dá)到相同的解環(huán)效果，如圖1所示。

三、配電網(wǎng)故障快速恢復(fù)法

1.單聯(lián)絡(luò)環(huán)網(wǎng)連通恢復(fù)

配網(wǎng)故障時(shí)，分段開(kāi)關(guān)將自動(dòng)將故障分隔開(kāi)來(lái)，據(jù)此應(yīng)該閉合一切單聯(lián)絡(luò)環(huán)所對(duì)應(yīng)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，以此來(lái)重新讓網(wǎng)絡(luò)連通起來(lái)。因?yàn)楦鱾€(gè)分段開(kāi)關(guān)設(shè)置了多個(gè)環(huán)，相鄰環(huán)間也有著公共開(kāi)關(guān)，對(duì)此，則可以根據(jù)單聯(lián)絡(luò)環(huán)矩陣來(lái)做出故障判斷。第一步明確聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的數(shù)目，用n表示，故障分段開(kāi)關(guān)則分別用S1，S2，S3……表示，零矩陣則定義成：Bnxc，找到Si單聯(lián)絡(luò)環(huán)關(guān)聯(lián)矩陣中所對(duì)的xi，同時(shí)，把相關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)等拷貝至矩陣B的第i行，對(duì)應(yīng)的矩陣則用以下關(guān)系式：B（i，：）=A（xi，：）來(lái)代表，再對(duì)應(yīng)分析B內(nèi)相同行，試著去掉其中一行，同時(shí)，分析B矩陣內(nèi)有無(wú)非零元素，當(dāng)發(fā)現(xiàn)非零元素后，則應(yīng)該讓其充當(dāng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)號(hào)碼，保存至P，同時(shí)讓一切非零元素變成0，并發(fā)現(xiàn)和最小元素相對(duì)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，同時(shí)明確轉(zhuǎn)供裕度最大的開(kāi)關(guān)支路。

2.切負(fù)荷故障恢復(fù)法

網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)可能無(wú)法徹底消滅線路過(guò)電壓，同時(shí)，當(dāng)電壓超出某一限度，則需要在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解，依靠其進(jìn)行負(fù)荷切除，以此來(lái)更為高效、及時(shí)地恢復(fù)配網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

其中的原理為：在重構(gòu)中獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌饘臃纸怆娫淳€路，其中和電源最近的設(shè)置為第一層支路，再順著輻射網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)鎖定線路末尾，對(duì)應(yīng)得出剩余層，可以自最大層入手，來(lái)逐層分析檢查各層內(nèi)支路有無(wú)過(guò)載現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)明確過(guò)載功率，自過(guò)載支路入手，進(jìn)行搜尋，從而明確負(fù)荷切除位置，一般來(lái)說(shuō)要保證所切除的負(fù)荷量，大于過(guò)載功率。

3.配網(wǎng)重構(gòu)恢復(fù)

根據(jù)和聲算法，可以重新構(gòu)架配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具體的步驟為：

（1）聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的設(shè)置。為發(fā)出動(dòng)作的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)安裝于能夠操動(dòng)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)范圍內(nèi)，分別用L1，L2，L3，L4……來(lái)標(biāo)號(hào)，同時(shí)，對(duì)應(yīng)明確維數(shù)2n。

（2）初始化HS算法參數(shù)。這其中既包括解維數(shù)又包括和聲記憶庫(kù)，用HM來(lái)代表，同時(shí)也包括微調(diào)概率，迭代次數(shù)等。其中來(lái)自于HM的HMS初始解并非有規(guī)律，而是任意產(chǎn)生，能夠回歸至HM，對(duì)應(yīng)計(jì)算得出各個(gè)目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)，生成新解。可以從中任選機(jī)數(shù)r1，當(dāng)發(fā)現(xiàn)r1的值較小，小于HMCR時(shí)，就能夠于HM內(nèi)部任選一變量，或者從HM內(nèi)抽選以隨機(jī)值。

無(wú)論是哪一個(gè)變量，都應(yīng)該根據(jù)以上的規(guī)律、規(guī)則成熟來(lái)對(duì)應(yīng)生成一個(gè)新解，并計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，不斷更新HM，并判斷出fitness，檢查分析該數(shù)是否是最優(yōu)解，當(dāng)發(fā)現(xiàn)是優(yōu)解時(shí)，則應(yīng)換成HM內(nèi)的差解，而且還要判斷分析出能否達(dá)到特定條件，達(dá)到特定條件終端循環(huán)。

結(jié)語(yǔ)

配網(wǎng)智能化建設(shè)能夠提高配網(wǎng)運(yùn)行水平，減少故障對(duì)配網(wǎng)的威脅，提高配網(wǎng)供電恢復(fù)率，有效控制配網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。智能化條件下要積極研究故障快速定位的方法，采用先進(jìn)的故障定位方法，及時(shí)精準(zhǔn)地找到故障，同時(shí)，采取措施來(lái)恢復(fù)配網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高配網(wǎng)的運(yùn)行水平，為配網(wǎng)創(chuàng)造一個(gè)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

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