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摘要：文章分析和介绍了各种单相接地定位原理的两值性和分化性特征及处理方法以满足主站定位判据的要求，论述了利用来自各个位置的单相接地定位信息之间的相互关联性，以及多种定位原理上报的定位信息的冗余性并采用贝叶斯方法实现容错定位的原理。所提方法无需改变已有配电自动化系统主站，也无需传送波形信息，即能正确实现单相接地定位。结合具体工程实例给出了现场测试和实际应用情况。
关键词：配电网；配电自动化系统；主站；单相接地定位；容错性
1利用相间短路定位判据的配电网单相接地定位
配电自动化系统广泛采用的相间短路故障定位判据如下。
1)开环运行时，若一个最小相间故障定位区域的一个端点上报了短路电流信息，并且其他所有端点均未上报短路电流信息，则反映该区域内发生了相间短路故障；若其他端点中至少有一个也上报了短路电流信息，则反映故障不在该区域内。
2)闭环运行时，若一个最小相间故障定位区域所有经历了短路电流的端点的故障功率方向都指向该区域内部，则反映该区域内发生了相间短路故障；若至少有一个经历了短路电流的端点的故障功率方向指向该区域外部，则反映故障不在该区域内。
上述相间短路故障定位判据的关键如下。
1)故障电流信息的“两值性”。即只存在“经历了故障电流”和“没有经历故障电流”两种状态或“故障功率方向指向内部”和“故障功率方向指向外部”两种状态。
2)故障所在区域的故障信息的“分化性”。即相间短路故障所在区域是故障信息的“两值性”状态发生变化之处。
对于分散安装了大量具有单相接地检测功能的装置并能够将相关信息发送至配电自动化系统主站的配电网，如果也能使单相接地定位特征信息具有如同相间短路故障信息的“两值性”和“分化性”，则可直接利用相间短路故障定位判据进行单相接地定位。首先需要在已有配电网模型中扩展“最小单相接地定位区域”的概念：对于一个配电网，将由安装了具有单相接地检测功能的装置围成的、其中不再包含具有单相接地检测功能的装置的子网络称作最小单相接地定位区域，它是利用这些具有单相接地检测功能的装置所能对单相接地位置进行定位的最小范围。在通过第2节及附录A中介绍的处理方法使单相接地定位信息具有“两值性”和“分化性”的特征后，配电自动化主站根据所收集到的具有单相接地检测功能的终端或装置发送的相关信息进行单相接地定位的判据为：若一个最小单相接地定位区域的所有上报了单相接地信息的端点的定位方向都指向该区域内部，则该区域内发生了单相接地；若至少有一个上报了单相接地信息的端点的定位方向指向该区域外部，或没有端点上报定位信息，则单相接地不在该区域内。
2单相接地检测信息的两值性和分化性处理方法
已有的绝大多数单相接地选线原理的单相接地定位信息都具备两值性和分化性特征，基于暂态分量的参数识别原理为例，对故障选线判据进行推广和延伸后不难得到如下判据：若单相接地故障检测装置识别出的电容值为负，则可发出单相接地故障发生在其下游的信息；若识别出的电容值为正，则可发出单相接地故障发生在其上游的信息，故障区域即是电容识别值的正负特征发生变化之处，从而满足两值性和分化性特征的要求。
3容错单相接地定位
对于中性点非有效接地系统，反映单相接地的信号检测存在一定的难度，终端的单相接地定位信息难以确保100%准确；加之通信和电源障碍在所难免，有时还会发生单相接地定位信息漏报(或主站未收到)的现象。也即，配电自动化系统在进行单相接地定位时面临的故障信息不健全问题比相间短路定位更加突出，如果配电自动化主站不能建立容错定位机制，将明显影响单相接地定位功能的实际效果。
对于给定的配电网拓扑结构，来自各个位置的单相接地定位信息之间存在相互关联；一些高性能的单相接地定位装置还同时具有多种定位原理，可以上报基于多种原理的定位信息。充分利用定位信息的上述冗余性，配电自动化主站可以实现容错定位，即使在少量定位信息漏报或错报的情况下，也有较大概率获得正确的定位结果。
基于贝叶斯估计的容错方法已经被成功地应用于相间短路故障容错定位，在单相接地检测装置采取两值化处理方法后，可直接采用已有的基于贝叶斯估计的容错方法实现单相接地容错定位。
与相间短路的情形不同，单相接地检测装置一般可同时具有不止一种的检测方法，并且在间歇电弧接地的情况下，每一次弧光接地都可启动一次检测过程，进一步增大了单相接地检测信息的冗余，有利于提高容错能力。
若配电自动化主站收到了第i个单相接地检测装置上报单相接地故障在其下游的信息，假设其正确上报概率为pc1，i，错报概率为pM，i，则有：
pc1，i=1-pM，i （1）
若配电自动化主站未收到第i个单相接地检测装置上报单相接地故障在其下游的信息，假设其正确上报概率为pc2，i，漏报概率为pL，i，则有：
pc2，i=1-pL，i （2）
一般情况下，正确上报概率是个大值，错报和漏报概率是个小值，可以根据同类设备的历史运行记录统计得出。
假设单相接地检测装置同时可以上报多种原理得出的定位信息，并且在间歇电弧接地的情况，配电自动化主站收到了单相接地检测装置发来的多轮定位信息，假设同时获得了N组定位信息，则对于k区域发生单相接地的假设，收到的基于第n组定位信息与应该出现的现象相符的概率为：
（3）
式中：Ω为收到定位信息且与单相接地发生在区域k的假设相符的单相接地检测装置的集合；Λ为未收到定位信息且与单相接地发生在区域k的假设相符的单相接地检测装置的集合；Π为收到定位信息但与单相接地发生在区域k的假设不相符的单相接地检测装置的集合；Γ为未收到定位信息但与单相接地发生在区域k的假设不相符的单相接地检测装置的集合。k=0表示没有发生单相接地。
收到的N组信息都与k区域发生单相接地的假设相符的概率为：
（4）
则在单处接地假设下，第k个区域发生单相接地的可能性Pk为：
（5）
式中：K为可能发生单相接地的区域的总数。
实际应用中，可选择应该收到的单相接地定位信息与实际收到的单相接地定位信息最相符的单相接地假设区域作为最可能的定位结果。当若干个区域发生单相接地的可能性都相差不大时，则可认为这几种可能性都存在，也为查找工作提供了重要线索。
例如，对于图1所示的配电线路，假设在由开关B，C，D所围成的区域(B-C-D)(其余表述与此类似)内发生了单相接地，在开关S1，A，B，C和D安装了同时具备基于暂态分量的参数识别原理和相电流突变原理的单相接地定位装置，并能向配电自动化主站上报定位信息，图中箭头表示配电自动化主站收到信息正确时各终端的单相接地故障检测结果，S1，A，B应上报单相接地故障发生在其下游的信息。
假设配电自动化主站收到的基于参数识别原理上报的定位信息在A处存在漏报；配电自动化主站收到的基于相电流突变原理上报的定位信息在B处也存在漏报，设配电自动化主站收到某个单相接地检测
装置的定位信息且正确的概率为0.9，未收到某个单相接地检测装置的定位信息且未发生漏报的概率为0.8，则容错故障定位计算过程如下。
图1 一条发生单相接地的馈线
基于参数识别原理上报定位信息与各区域故障假设相符的概率分别为：
（6）
式中：D0表示没有故障区域；C-为开关C下游的区域；D-为开关D下游的区域。
基于相电流突变原理上报定位信息与各区域故障假设相符的概率分别为：
（7）
综合两种原理上报定位信息与各区域故障假设相符的概率分别为：
（8）
将上述计算结果代入式(5)则可计算得到基于贝叶斯估计的各个区域发生单相接地的概率为：
（9）
可见，尽管基于参数识别原理和基于相电流突变原理的单相接地定位装置上报的信息都存在差错，但融合两种原理的信息后，区域(B-C-D)发生单相接地的可能性显著高于其他区域，可正确得出定位结果。
4结语
单相接地定位装置的定位信息可以直接传送至配电自动化系统主站，而不必再单独建设集中主站。暂态分量参数辨识法、相电流突变法、首半波法等绝大多数单相接地定位原理的定位信息都具备取值两值性和单相接地所在区域分化性的特征，从而可以直接采用已经成熟的配电自动化系统主站进行相间短路故障定位的判据进行单相接地区域定位，而不必更改其应用软件。
利用来自各个位置的单相接地定位信息之间的相互关联性，以及多种定位原理上报的定位信息的冗余性，采用贝叶斯方法可以实现容错定位，即使在定位信息漏报和错报情况下，也有很大的概率获得正确的定位结果。
参考文献
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论文作者:李剑1,邵星兴2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/27
标签：单相论文; 信息论文; 故障论文; 区域论文; 装置论文; 主站论文; 概率论文; 《电力设备》2018年第23期论文;