基于馈线终端单元的馈线故障定位矩阵算法研究

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２ ０ １ ４ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｅ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
基于馈线终端单元的馈线故障定位矩阵算法研究
孔 永超 董张卓 李养俊
（ 西安石油大学电子工程 学院 ， 西安 ７ １ ０ ０ ６ ５ ； 甘肃电力科学研究院 ， 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ）
摘
要
为提高馈 线 自动化 故障定位 的准确性和时效性 ， 总结 了目前馈线 自动化 故障定位 的几种应用模 式； 并分 析 了常用 的
一
电网馈线末端 的故障定位 问题 ， 但其算法依然需要 做多次矩阵乘法运算 ， 当电源数增多时其效率很低 。 文献 ［ １ ４ ］ 将多 电源故 障定位转化为单一 电源故 障
２ ０ １ ３年 ｌ ０月 １ ２日收到 第一作者简介 ： 孔 永超 （ １ ９ ８ ８ 一） ， 男， 陕西西 安人 ， 硕 士研究 生 。研 究方向 ： 配电网 自动化 、 数据库 。Ｅ — ｍａ ｉ １ ： ９ １ ２ ２ ５ Ｏ ３ ２ ７ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
高对馈线故障定位的实时性也提 出了更高的要求 。 目 前， 利用 Ｆ ｒ Ｉ １ ｕ （ 馈线终端单元） 上报的信息并采用 定 的算法来定位故障点 ， 是馈线故 障定位 的主要 方法… 。因此 ， 基于 ｎ’ ｕ设计 一种可靠性高 、 实时
一
性强 的定位算法对提高配电网供 电可靠性具有重要
１ Ｆ Ａ 故 障处 理 模 式
馈 线 自动化 的主要 功 能是对 配 电 网中发生 的故 障进 行 诊断 、 定位、 隔 离 以及 非 故 障 区 域 的供 电恢 复， 目前 馈线 自动 化 有 四种 不 同 的 应 用 模 式 ， 分 别
会造成故障区问的误判 ， 尚需进行规格化处理 。这 类方法需要矩阵相乘且规格化处理相当繁琐 ， 随 着 配 电网 的扩 展 ， 计算 量将 急剧 增 大 ， 会 给实 时处 理 带来 麻烦 。文 献 ［ １ ２ ］ 根 据 电 网 的运 行 状 态 和 网 络 结构， 提出 了基 于开关 有 向树 型 网络 描述 矩 阵 ， 虽然 避免 了矩 阵 相乘 且规 格 化 的处 理 ， 但 是 它 在 多 电源 复 杂 网络 中应 用 受 到 了 限制 ， 并且 不 能 很 好 的反 映 网络馈线末端故 障信息 。文献 ［ １ ３ ］ 虽然解决 了配
意义 。
定位矩阵算法 ， 该算法采用有 向边邻接矩阵来描述 电网信 息 ， 使 电 网结构 清 晰 、 直观 ， 算法 复杂 度低 、 计 算速度快 ， 可满 足多 电源配 电 网的在线 故 障定位 要求 。
目前 ， 基于 Ｆ Ｔ ｕ 的馈 线 故 障 定 位 算 法 研 究 较 多 。 ＿ ， 其 中矩 阵算 法 因其 描 述 直 观 、 计 算 简单 、 占 用 内存 小而 被广 泛采用 。然而 各种 矩 阵定 位 算法 由 于 原理 不 同 ， 会 导致 在 准 确 性 、 时效 性 、 计 算 复 杂 度 等 多方 面 出现差 异 。文献 ［ ９ —１ １ ］ 将 配 电 网视 作 一 种无 向图 ， 不 能较 好 的反 映配 电 网的运行 方 式 ， 往往
是： 集中智能式 Ｆ Ａ、 半 自动 Ｆ Ａ、 分布智能式 Ｆ Ａ、 重 合器 Ｆ Ａ 。 集中智能式 Ｆ Ａ ， 由配电子站或配电主站实现信 息的收集与处理 ， 通过其快速收集 区域 内 Ｆ Ｔ ｕ及其 他智能子站的运行信息 ， 依 据收集 的信息判 断系统 的运行 状态 ， 独 立 的进 行 馈 线 自动 化 的 实 时 处 理 。 半 自动 Ｆ Ａ， 由配 电主站 实 现 信 息 的收 集 与处 理 ， 根 据 收集 的故 障信 息进 行 自动 故 障 的定 位 ， 而故 障 的 隔离和恢复 由调度员根据故障 的定位结果 ， 人工将 控制指令下发到配电终端 的遥控接 口， 完成故 障的 隔离和恢 复供 电。分布智 能式 Ｆ Ａ ， 基于 Ｆ Ｔ ｕ之 间 信息交换实现 Ｆ Ａ功能， 一般用于对 等式通信方式 ， 不需要配电主站和配电子站 的控制和协 调， 只需要 事后 将 处理 的结 果上 报 即可 。重 合 器 Ｆ Ａ， 不需 要通 信 系统 ， 直接 由带 重合 器 的断路 器根 据一 定 的时序 ， 依次跳开完成故 障的隔离和非故 障区域恢复供 电 功能。
故障定位矩 阵算法 的基本 思想。在 此基 础上 ， 依靠 Ｆ Ｔ Ｕ（ 馈 线终端单元 ） 智 能设备 ， 提 出 了一种 新的馈 线故 障定 位矩 阵算法 ； 该算法采用有 向边邻接 矩阵来描述 网络结构信息 ， 通过 多个矩 阵 的运 算处理 ， 可实现单 电源树状 网络 、 多电源开环运 行 网络 以及馈线末端 的故障准 确定 位。为验证算法的正确性 ， 以一个多电源并列运行的复杂 网络 为例 ， 在ｖ ｓ ２ ０ ０ ８环境 下采用 Ｃ＋ ＋ 语言编写 了该定位 算法程序。程序测试结果表 明， 该 算法设 计的正确、 合理 ， 能够实现馈线 区段故障 的准确定位。 关键词 配 电网 自动化 馈线 自动化 馈线终端单元 （ ｆ ｅ ｅ ｄ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ａ ｌ ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ） 故障定 位 矩阵算法
第 １ ４卷
第 ６期
２ ０ １ ４年 Βιβλιοθήκη 月 科学技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ．１ ４ Ｎｏ ． ６ Ｆｅ ｂ．２０１ ４
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ ｆ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ — ０ １ ５ ９ — ０ ５
Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
中图法分类号
Ｔ Ｍ ７ ３ ４ ；
文献标志码
Ａ
配电线路 （ 馈线） 常因雷击 、 鸟害 、 大风 、 树木等
外力 影 响 ， 会造 成 瞬时 故 障和永 久性 故 障 ， 影 响配 电 网的供 电可靠 性 。另 外 ， 随 着 配 电 网管 理 水 平 的 提
定位 来处 理 ， 需 要 为每一 个 电源假 设一 次正 方 向 ， 如 果 网络有 个 电 源则要 分别 形成 ． ｒ ／ 个 网络 描述矩 阵 和 个 故障判 断矩 阵 ， 运 算 量 增 加 会影 响故 障定 位 的实 时性 。 针 对 以上 问题 ， 本 文提 出 了一种 新 的馈线 故 障