(陕西省地方电力（集团）有限公司绥德县供电分公司 陕西榆林 718000)
摘要：经济的发展，促进各个行业和人们用电需求量的不断增多。国家电力公司明确提出了供电可靠性达到99.96%的目标。配电自动化是实现这一目标的重要手段，其中，馈线自动化是配电自动化的主要功能之一，即配电网故障后，它应能根据馈线终端单元上报的故障信息快速找到故障区段并有效隔离，及时恢复非故障失电负荷的供电。可见，配电网的故障区段定位是整个馈线自动化的基础，对于提高供电可靠性具有重要意义。本文就配电自动化主站的容错故障定位方法 展开探讨。
关键词：故障指示器；故障定位；加性策略计算；容错
引言
配电自动化系统的监控对象数量众多且工作在户外恶劣条件下，有时会因为辅助接点氧化、受到干扰、短暂通信障碍等原因，造成上报到配电自动化主站的数据采集信息漏报、误报或错报现象。准确采集开关状态信息才能正确反映配电网的运行方式，而可靠地掌握配电网的运行方式，是包括故障定位、供电恢复和运行方式优化等在内的高级应用的基础，因此需要深入研究开关状态的容错方法。
1故障决策表
决策表是指一个以行、列形式来描述和表示决策规则和知识信息的表，其主要由条件属性和决策属性组成。现将故障指示器作为条件属性，把线路故障区段作为决策属性。配电网单电源辐射状运行，当线路发生短路故障时，处在故障上游的故障指示器会有过流，而处在故障下游的故障指示器没有过流，故障指示器监测到有过流信号，会闪光(翻牌)就地指示同时上送故障动作信息。根据图1中故障指示器的安装位置，则原始故障决策表如表1所示。从表1可以看出，样本3中的FI3为动作状态、FI4为不动作状态是唯一的一种组合且其他样本都没有的组合，也就是说只要出现FI3为动作状态、FI4为不动作状态就可以断定W3区段发生了故障。利用基于可辨识矩阵的约简算法对表1进行处理，新的故障决策表如表3所示。
注:“1”表示有故障动作信息，“0”表示无故障动作信息，“～”表示不关心。
由表2可得基于故障动作信息约简决策表的故障判定规则:处于某区段上游最近的故障指示器有动作信息，其下游最近的故障指示器无动作信息时，则认为该区段发生故障。随着故障指示器技术的不断升级，故障指示器在发生故障时，不单单只上送故障动作信息，还会将短路故障电流和故障录波文件等信息上送给配电运维主站。当线路发生故障时，处在故障上游的故障指示器才有短路电流流过，处在故障下游的故障指示器没有短路电流流过，因此故障上游的故障指示器才会向配电主站上送故障电流信息。同理可得基于故障电流信息的约简故障决策表，见表3。
表3 基于故障电流信息的约简决策
注:“1”表示有故障电流信息，“0”表示无故障电流信息，“～”表示不关心。
由表3可得基于故障电流信息约简决策的故障判定规则:处于某区段上游最近的故障指示器有故障电流信息，且其下游最近的故障指示器无故障电流信息时，则认为该区段发生故障。目前，新型的故障指示器已具备线路发生故障时录波的功能，其录波的启动条件包括电流突变、相电场强度突变等，可实现同组触发，阈值可设。线路发生短路故障或单相接地故障时均能使故障指示器启动录波。其中发生短路故障时故障启动条件为电流突然上升超过设定的阈值，因此处在短路故障点上游的故障指示器才会启动录波;处在短路故障点下游则不会启动录波，而单相接地故障时，线路上所有故障指示器因相电场强度的突降超过阈值均会启动录波。由此当发生短路故障时，基于故障录波文件上送信息的约简决策如表4所示。
表4 基于故障录波文件上送信息的约简决策
注:“1”表示有故障录波文件上送信息，“0”表示无故障录波文件上送信息，“～”表示不关心。
为了区别出不是线路发生单相接地故障启动的录波，结合表4，基于故障录波文件上送信息约简表的故障判定规则为:当整条线路有故障指示器上送故障动作信息或故障电流信息时，处于某区段上游最近的故障指示器有故障录波文件上送信息，且其下游最近的故障指示器无故障录波文件上送信息时，则认为该区段发生故障。
2开关状态的容错方法
2.1未收到变位信息时利用电气量的关联实现容错
对于未收到变位信息的情形，也可以利用电气量的关联实现开关状态容错。1)实际合闸开关误判为分闸的纠错设p2(0)=1，当前序号为k，当前未误判概率为p2(k)，每当符合下列场景之一时，更新未误判概率p2(k+1)=p2(k)pC，k=k+1：(1)该开关流过显著大于零漂值的负荷，当流过其的负荷变化为L时，流过其上游开关的负荷也同步变化大致相同的数值。(2)当流过该开关下游开关的负荷变化为L时，流过该开关的负荷也同步变化大致相同的数值。当前误判的概率p1(k)为p1(k)=1-p2(k)(1)当满足式(2)时，则可认为将实际合闸开关误判为分闸了，可将该开关纠正为合闸状态。p1(k)>Pset(2)例如，主站反映某开关处于分闸状态，但观测到流过其上的负荷有时显著大于零漂。设pc=0.6，Pset=0.99。某时刻观测到当其增大230kW时，流经其上游开关的负荷也增大223kW，相对偏差小于5%，符合(1)，则：p2=1×0.6=0.6，p1=0.4。一段时间后，又观测到流经该开关的负荷减小623kW时，流经其上游开关的负荷也减小601kW，相对偏差小于5%，此时：p2=0.60.6=0.36。观测到10次类似的符合1)的证据后，有：p1=0.994>Pset。此时可认为将实际合闸开关误判为分闸了，可以将该开关纠正为合闸状态。2)实际分闸开关误判为合闸的纠错与1)类似，每当符合如下场景时，更新未误判概率：该开关流过的负荷始终小于零漂值，且一侧电压在零漂值以下，相应侧存在相邻开关，且相邻开关断口两侧的电压以及流过的负荷都在零漂值以下。例如，主站反映某开关处于合闸状态，且一侧电压在零漂值以下，相应侧存在相邻开关，且相邻开关断口两侧的电压以及流过的负荷都在零漂值以下，因此符合纠错场景，此时：p2=10.6=0.6，p1=0.4。观测到10次类似的符合纠错场景的证据后，有：p1=0.994>Pset。此时可认为将实际分闸开关误判为合闸了，可以将该开关纠正为分闸状态。
2.2利用开关变位前后电气量的关联实现容错
对于开环运行的配电网，在配电自动化系统主站收到开关变位信息时，利用开关变位前后电气量的关联关系可以实现一定的容错。1)采集到开关由合闸到分闸时的容错。假设采集到一台原本处于合闸状态且有负荷L(可以是有功功率或各相电流)流过的开关由合闸到分闸变位信息，当符合下列场景之一时，可以确认发生了开关分闸。(1)该开关上游侧带电、下游侧同步失电，且流过开关的负荷同步降至零漂值以下。(2)流过位于该开关上游的开关的负荷同步减少与L大致相同的数值。(3)若该开关下游存在相邻开关，且相邻开关断口两侧的电压以及流过的负荷同步降至零漂值以下。实际当中，“同步”可取主站的两个遥测数据刷新周期；“大致相同”一般可取为L的5%~10%。例如，主站收到某开关跳闸信息，有功功率由632kW同步降至0，但由于其两侧TV配置错误，主站收到的来自开关的遥测信息与(1)不完全相符，据此不能确认该开关确实分闸。但是，流经该开关上游的开关的有功功率由1804kW同步降至1145kW，负荷减少659kW，相对632kW的误差为4.2%<5%，因此根据(2)可以确认该开关确实发生了分闸。2)采集到开关由分闸到合闸时的容错假设采集到一台原本处于分闸状态且只有一侧带电的开关由分闸到合闸变位信息，当符合下列场景之一时，可以确认发生了开关合闸。(1)该开关下游侧同步带电，且流过开关的负荷同步上升至L明显大于零漂。(2)流过位于该开关上游的开关的负荷同步增加与L大致相同的数值。(3)若该开关下游存在相邻开关，且相邻开关在与该开关相连侧的断口与该开关同步带电。例如，主站收到某开关合闸信息，由于该开关下游负荷很轻遥测值接近零漂，且下游侧TV断线，主站收到的来自开关的遥测信息与(1)和(2)不完全相符，据此不能确认该开关确实合闸。但是，该开关下游存在相邻开关，主站收到的该相邻开关的遥测信息表明它的断口在与该开关相连侧同步带电，因此根据(3)可以确认该开关确实合闸。
结语
利用新型故障指示器在故障时上送的大量信息形成对应的故障决策表，从而得到多个故障定位结果，然后利用加性策略对结果进行合成，得到最终的定位结果。利用开关变位前后电气量的关联能够实现开关状态信息容错，即使对于未收到开关变位信息的情形，也可以利用电气量的关联实现开关状态容错。
参考文献：
[1]刘健,刘东,张小庆，等.配电自动化系统测试技术[M].北京:中国水利水电出版社,2015.
[2]刘健,张志华,张小庆,等.继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理[J].电力系统保护与控制,2015,39(16):53-57.
论文作者:高利军
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/28
标签：故障论文; 指示器论文; 信息论文; 负荷论文; 下游论文; 电流论文; 状态论文; 《河南电力》2018年11期论文;