基于故障指示器多信息融合的简易配电网故障定位方法

2018-01-19吴孝彬徐士华张伟

科技创新与应用 2018年2期

吴孝彬+徐士华+张伟

摘要：为解决简易配电网故障定位问题，提出了一种基于故障指示器多信息融合的简易配电网故障定位方法。建立了电流突变信息逻辑阵、电场突变信息逻辑阵、翻牌变化信息逻辑阵分别描述故障发生时，故障指示器上送的简易配电网相关，并通过多信息融合方法提出了一种综合故障判定和定位方法，并给出了详细计算公式和计算步骤。实例分析表明，该方法对基于故障指示器的简易配电网的故障定位具有重要的工程实用价值。

关键词：简易配电网；故障指示器；信息融合；故障定位

中图分类号：TM711 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）02-0075-02

Abstract： In order to solve the problem of simple distribution network fault location， a simple fault location method based on multi-information fusion of fault indicator is proposed. The current mutation information logic matrix， the electric field mutation information logic matrix and the flip change information logic matrix are established to describe the simple distribution network correlation when the fault occurs when the fault indicator is sent up. A comprehensive fault determination and location method is proposed by multi-information fusion method， and the calculation formula and calculation steps are given in detail. The analysis of examples shows that this method has important practical value for fault location of simple distribution network based on fault indicator.

Keywords： simple distribution network； fault indicator； information fusion； fault location

引言

简易配电网是适用于经济欠发达地区和城鄉地区的一种以提高供电可靠性实现电网可观为目的的配电网，其投资少，见效快，非常符合当前部分地区配电网基础投资少，而供电可靠性要求较高的地区。故障指示器作为简易配电网的重要组成部分，以其体积小，价格低，带电安装无需停电，对短路及接地故障皆有较好的适应性等特点在当前简易配电网中被广泛应用[1-2]。

在实际应用中，由于现场环境多变，例如温度、湿度变化大，沙尘及灰尘多，维护不及时等都会导致采集装置准确度受损，而简易配电网多为架空线路，故障指示器能够采集电流信息、电场信息和翻牌信息，但是由于运行环境的问题和设备质量问题，这些信息不一定完全准确，故此运用多种信息的融合进行故障定位具有重要实际意义。

1 简易配电网故障定位模型建立

在简易配电网中，故障指示器是重要的自动化设备，是实现故障判定和定位的关键设备。故障发生时，一般伴随着故障电流的突变、馈线对地场强的突变，故障馈线上游断路器开关跳闸，故障馈线失压等一系列的事件发生。

建立电流突变信息逻辑阵ATIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电流突变信息，具体为（见公式1）。

其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数。ALij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电流突变逻辑值，1表示电流发生突变，0表示电流未发生突变，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则ALij为取值为-1。

建立电场突变信息逻辑阵ETIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息，具体为：

其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数。ELij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变逻辑值，1表示电场发生突变，0表示电场未发生突变，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则ELij为取值为-1。

建立翻牌变化信息逻辑阵FTIL，并以该阵记录故障指示器采集的翻牌变化信息，具体为：

其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数。FLij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的翻牌信息变化，1表示发生翻牌，0表示未发生翻牌，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则FLij为取值为-1。

综上所述，电流突变信息逻辑阵ATIL，电场突变信息逻辑阵ETIL，翻牌变化信息逻辑阵FTIL这三个矩阵基本表征了故障时馈线的相关信息量。

2 多信息融合的故障定位方法

由于故障指示器安装位置和数据采集质量的多种问题，故障指示器采集的电流、电场和翻牌信息不一定准确，故此运用多信息融合原则对信息进行过滤。endprint

建立故障指示器融合信息阵CTIL，并以该阵记录故障指示器采集的电流电场及翻牌综合信息：

其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数。CLij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的故障信息融合值，i=1，2，3，…，n；j=1，2，3，…，m。若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则CLij为取值为-1。

根据故障指示器融合信息阵CTIL对简易配电网各馈线的故障情况进行主动故障研判，并确定故障区间，具体为：

第1步，取电流突变信息逻辑阵CTIL的1行，若该行数据全为0和-1，则表示该行代表的馈线无故障发生，若该行数据含有1和2，则进入第2步。

第2步，若某行数据含有1和2，则将所有是1和2的元素代表的故障指示器根据电流流向的顺序进行排序，则故障发生在最后一个故障指示器的下游区域。

第3步，重复第1步到第2步，直到故障指示器融合信息阵CTIL的所有行都被分析完成。

3 实例分析

如图1所示，其中A～L为具有电流采集功能的故障指示器终端，M、N为具有联络开关遥信遥测采集功能的馈线终端，S1、S2、S3为变电站出线开关采集终端，假设故障发生在Fault1、Fault2两处，则故障定位过程分析如下：

根據判定方法，第1行逻辑值为1和2的故障指示器为A、B、C、D，按照电流方向排序是ABCD，故此故障发生在故障指示器D的下游。第2行逻辑值为1和2的故障指示器为H、I、J，按照电流方向排序是JIH，则故障发生在故障指示器H的下游区域。第3行逻辑值全为0和-1，故此该馈线无故障发生。