故障定位技術(shù)在農(nóng)村電網(wǎng)中的實(shí)踐

吳國霞

摘要：故障定位技術(shù)是提高農(nóng)村電網(wǎng)故障處理效率的一種技術(shù)。文章結(jié)合青海西寧市城中區(qū)配電網(wǎng)故障發(fā)生情況，簡單介紹了故障定位技術(shù)的類型，敘述了主觀貝葉斯技術(shù)、反射行波分析技術(shù)在農(nóng)村電網(wǎng)中的實(shí)踐過程及效果，希望為農(nóng)村電網(wǎng)故障診斷工作的高效率開展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：故障定位技術(shù);農(nóng)村電網(wǎng);反射行波分析技術(shù)

前言：青海西寧市城中區(qū)配電網(wǎng)以架空線路為主，多采用單輻射的方式供電。區(qū)域內(nèi)分布的配電線路超150條，分支線路眾多，分段開關(guān)數(shù)量較少。在前期農(nóng)網(wǎng)改造時(shí)，因農(nóng)村人口居住分散且負(fù)荷單一，一半以上的線路選擇了基于原線路行走路徑的低標(biāo)準(zhǔn)改造方式。受風(fēng)雨雷擊、外力破壞、設(shè)備老化等因素影響，線路單相接地故障不時(shí)出現(xiàn)，對農(nóng)村電力用戶正常用電造成了較大的不利影響。因此，探究故障定位技術(shù)在農(nóng)村電網(wǎng)中的實(shí)踐應(yīng)用具有非常重要的意義。

1 ?故障定位技術(shù)類型

1.1主觀貝葉斯技術(shù)

主觀貝葉斯技術(shù)是一種基于概率論的推理方法，包括充分性度量、證據(jù)、結(jié)論、必要性度量幾個(gè)部分，可以根據(jù)對特定節(jié)點(diǎn)投訴獲得對應(yīng)節(jié)點(diǎn)故障后驗(yàn)概率，進(jìn)而推導(dǎo)出特定父節(jié)點(diǎn)故障后驗(yàn)概率。

1.2反射行波分析技術(shù)

反射行波分析技術(shù)主要是針對線路單相接地故障的一種方法，即在故障發(fā)生后人工向故障線路發(fā)出脈沖信號(hào)，線路可根據(jù)接收的脈沖信號(hào)反射一定波長，根據(jù)正常線路、故障線路反射波長的差異，可以確定孤戰(zhàn)點(diǎn)位置。

2 ?故障定位技術(shù)在農(nóng)村電網(wǎng)中的實(shí)踐過程

2.1主觀貝葉斯技術(shù)在農(nóng)村電網(wǎng)故障定位中的應(yīng)用

在主觀貝葉斯技術(shù)應(yīng)用過程中，可以將農(nóng)村電網(wǎng)饋線開關(guān)視為節(jié)點(diǎn)，其中終端節(jié)點(diǎn)為配電變壓器低壓源端，其他節(jié)點(diǎn)則為配電變壓器節(jié)點(diǎn)、電源開關(guān)節(jié)點(diǎn)、配電網(wǎng)分段開關(guān)節(jié)點(diǎn)等[1]。進(jìn)而利用有向邊描述饋線，得出農(nóng)村配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

如圖1所示，節(jié)點(diǎn)1表示變電出口開關(guān)，節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3表示主干真空斷路器;節(jié)點(diǎn)4表示分歧熔斷器;節(jié)點(diǎn)5表示配電變壓器。

在農(nóng)村配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建完畢后，為了獲得準(zhǔn)確的證據(jù)P（E/E′），可以利用后驗(yàn)概率P（H/E′）表示推理獲得的結(jié)論（H為結(jié)論，E′為對證據(jù)的觀察結(jié)果）。此時(shí)，P（H）為先驗(yàn)概率，即未發(fā)生電網(wǎng)故障的概率，為0.01。而充分性度量表示證據(jù)對后驗(yàn)概率的支持程度，必要性度量表示證據(jù)對后驗(yàn)概率的必要性程度，根據(jù)農(nóng)村電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以利用規(guī)則將節(jié)點(diǎn)故障先驗(yàn)概率更新為后驗(yàn)概率。同時(shí)引入可信度C，C∈[-5，5]，C為正數(shù)表示故障信息，C為負(fù)數(shù)表示有電信息，C絕對值與信息可信度成正相關(guān)，C等于5時(shí)表示完全可信。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)故障的后驗(yàn)概率為：

式2中i表示第i個(gè)特征波;x表示1個(gè)特征波到達(dá)首端時(shí)刻20個(gè)離散點(diǎn)的幅值; 表示第i個(gè)特征波的歸一化局部能量;j表示特征波數(shù)量[2]。出于降低故障定位誤差需要，可以利用小波包多層分解原始信號(hào)，根據(jù)獲得的多頻帶組成的分解系數(shù)重構(gòu)信號(hào)，進(jìn)行局部頻帶信號(hào)能量計(jì)算，此時(shí)，不同頻帶特征波的局部能量可以表示為若干阻抗不連續(xù)點(diǎn)，根據(jù)各點(diǎn)表示的特征波信號(hào)，可以判定故障位置。比如，在架空線路上，從線路出線段發(fā)射一個(gè)寬度為2μs的三角形脈沖，行波在線路上傳播速度為3.0×108m/s，在發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行電壓行波反射波信號(hào)檢測，并利用小波包對波形進(jìn)行分解，對分解后頻帶信號(hào)局部能量進(jìn)行核算。進(jìn)而在局部能量門限值為0.01時(shí)，匯總阻抗不連續(xù)點(diǎn)反射特征波的局部能量，若局部能量匯總值為0或者低于門限值的其他數(shù)值，則表示可以檢測到正常反射波，無法檢測故障反射波，表面線段正常;若局部能量匯總值為1或高于門限值的其他數(shù)值，則表示可以檢測到故障反射波，反射波對應(yīng)節(jié)點(diǎn)為故障發(fā)生位置。

3 ?故障定位技術(shù)在農(nóng)村電網(wǎng)中的實(shí)踐效果

3.1不同故障點(diǎn)位置的故障定位準(zhǔn)確度

在故障線路已明確的情況下，若故障角為45°，故障類型為單相接地故障，過渡電阻為10Ω[3]。故障點(diǎn)分別位于距離母線0.8km、5.8km、10.8km位置，分別利用反向波分析技術(shù)、主觀貝葉斯技術(shù)確定不同故障點(diǎn)位置的定位結(jié)果，結(jié)果定位準(zhǔn)確度如下：

如表1所示，在故障點(diǎn)距離母線位置小于5.8km時(shí)，反向波分析技術(shù)故障定位準(zhǔn)確度較高，為92.32%～95.52%。在故障點(diǎn)距離母線位置大于5.8km但小于10.8km時(shí)，主觀貝葉斯技術(shù)故障定位準(zhǔn)確度較高，為92.32%。表明故障點(diǎn)距離母線位置對故障定位技術(shù)應(yīng)用具有一定影響。

3.2不同故障角下故障定位準(zhǔn)確度

在故障線路已知的情況下，若故障線路距離母線5.8km位置發(fā)生A相接地短路故障，過渡電阻為10Ω，設(shè)定故障合閘角分別為0°、30°、45°、60°、90°，分別用反向波分析技術(shù)、主觀貝葉斯技術(shù)確定不同故障角的定位結(jié)果，得出結(jié)果如下：

由表2可知，隨著故障角的增大，反向波分析技術(shù)、主觀貝葉斯技術(shù)故障定位準(zhǔn)確度下降，但均高于80%。其中反向波分析技術(shù)故障定位準(zhǔn)確度高于主觀貝葉斯技術(shù)故障定位準(zhǔn)確度。

總結(jié)：

綜上所述，農(nóng)村電網(wǎng)具有配電線路長、分布范圍大、影響因素多的特點(diǎn)，配電故障發(fā)生概率較高。一旦發(fā)生電網(wǎng)故障，故障區(qū)段的快速定位對于壓縮停電面積、減少停電時(shí)間具有重要意義。而故障角大小、故障點(diǎn)距離母線位置對故障定位技術(shù)的應(yīng)用均具有一定影響。因此，農(nóng)村電網(wǎng)故障診斷人員應(yīng)根據(jù)故障角大小、故障點(diǎn)距離母線位置的預(yù)估結(jié)果，合理利用反向波分析技術(shù)、主觀貝葉斯技術(shù)，完成農(nóng)村電網(wǎng)故障的準(zhǔn)確定位，解決農(nóng)村電網(wǎng)定位不準(zhǔn)確問題，保障農(nóng)村電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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