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摘要：传统的双端测距法利用线路内部故障产生的初始行波，到达线路两测量端的绝对时间之差，计算配电自动化故障发生位置，存在故障检测准确率低的问题。因此，研究新的配电自动化故障智能检测方法，采用中性点不接地单向接地故障检测法，依据零序电压和电流夹角等因素来确定配电自动化系统故障发生位置，通过基于无线传感器的故障智能检测方法，对故障检测结果实施进一步优化，基于无线传感器消弧线圈参数的变动造成电抗值、配电自动化系统零序电压和零序电流改变的情况，若消弧线圈参数发生变动，并处于一致的零序电压下，故障发生点前的电流会显著降低，故障点后的电流不发生变化，依据该特点对配电自动化系统故障发生的位置实施精准判定。实验结果说明，所提方法能提高配电自动化系统的生命周期和安全性，增强故障检测结果的正确率。
关键词：配电自动化系统；故障智能检测技术
1、前言
配电网直接的受用者是广大用户，配电网在保证供电质量、提高电网运行效率和创新用户服务方面具有重要地位，配电网的故障检测与保护是保障配电网安全运行、实现配电网自动化不可缺少的组成部分。配电网自动化系统的结构越来越复杂，运用先进的无线传感网络技术构建电力无线通信网逐渐成为配电网自动化领域的重要研究方向。采用先进的故障智能检测技术，确保配电自动化系统的顺利运行，具有重要的应用意义回。传统的双端测距法利用线路内部故障产生的初始行波，到达线路两测量端的绝对时间之差，计算配电自动化故障发生位置，存在故障检测效果不明显，错误率较高的问题。因此，文章提出基于无线传感器的故障智能检测方法，提高故障检测结果的精度，增强配电自动化系统的稳定性。
2、配电自动化系统的故障智能检测技术
本文提出新的配电自动化系统故障智能检测技术，对配电自动化系统故障进行检测过程中，先采用中性点不接地单向接地故障检测法，获取配电自动化系统故障发生位置，再采用基于无线传感器的故障智能检测方法，对故障检测结果进行进一步优化，获取准确的故障位置检测结果。
2.1中性点不接地单向接地故障检测法
在配电自动化系统中当电网处于正常运行状态下，三相的电压值保持均衡，且该三相电压对应的电流值相加和为零。现假设某配电自动化系统为空载状态，将配电自动化系统中对地的泄露电导忽略不计，对配电自动化系统进行故障检测。
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当配电自动化系统处于正常运行状态时，过渡电阻Rf趋向于无穷大，中性点的位移电压，当配电自动化系统与地面发生金属性碰撞时配电自动化系统出现单向接地会有如下特点:
(1)各相的电压始终保持对称;
(2)当各相的电压对地的电压发生变动时，电压最高相的下一个相接地图;
(3)当某非接地线路首次出现零序电流时，其电流的数值与该线路对地的电容电流一致，且电容性无功功率的方向总是从母线指向该线路的方向;
(4)当接地线路首次出现零序电流，其电流值与所有非接地线路中零序电流值的总和保持一致因，同样电容性无功功率的方向为母线指向接地线路的方向。
因此，可以依照零序电压和电流夹角等因素来确定配电自动化系统中故障发生位置在电源位置方向还是线路位置方向回。以上分析的中性点不接地单向接地故障检测法检测到配电自动化系统中的故障点位置不准确，无法判断故障点位于电源附近还是线路附近，采用下文的基于无线传感器的故障智能检测方法，对基于无线传感器的故障智能检测实施进一步优化，得到精确的故障发生位置。
2.2基于无线传感器的故障智能检测方法
无线传感器可以进行数据采集、数据传输和数据处理等功能，其中传感器节点自身就具有对危险数据进行检测和收集的功能，各节点通过单跳或多跳的形式实现数据的交换，传感器还具有节点结构部署简单可以在恶劣环境中工作的特点，将无线传感器应用于配电自动化系统的智能故障检测中能够使其优点得到最大利用。
基于无线传感器配网自动化系统故障检测方法，依据无线传感器消弧线圈参数的变动造成电抗值、配电自动化系统零序电压和零序电流改变的情况，对配电自动化系统故障发生的位置实施判定。
3、实验分析
3.1配电系统的生命周期和安全性
实验为了检测应用本文方法进行故障智能检测时，某地区配电自动化系统的生命周期和安全性，在仿真环境为MATLAB的环境中，在400个故障节点随机分布在200*200的网络环境中进行实验分析，分别表示在检测时间轮数不同的情况下，双端测距方法、RD-DF方法和LEACH方法以及本文方法下的实验配电自动化系统的生命周期图和故障节接收虚假数据包情况。采用本文方法进行故障智能检测的配电自动化系统，无论在节点死亡个数，还是整体的生命周期都要好于其它三种方法，因为本文方法依照消弧线圈参数变动，使配电自动化系统网络负载更为均衡，提高了生命周期。从第一个节点死亡的时间可以看出，本文方法要明显要好于其它三种方法，说明本文方法可以提高故障节点的均衡负载能量，能效值较高，能够增强配电自动化系统的生命周期。
在配电自动化系统安全性的验证中，为简化实验的复杂度，实验假设完全可信任节点发送的数据不包括虚假数据且将数据包全部转发;而完全不可信节点一定存在虚假数据且不对其进行转发;不完全可信节点发送或接收虚假数据包的概率与不转发概率成反比。实验假设接收虚假数据包的故障节点均为完全可信任节点。四种方法在对配电自动化系统进行故障检测时，本文方法随着时间轮数的增加，接收到虚假数据包的比例一直维持在0.1%以下，说明虚假数据对故障节点的影响较低，本文方法对故障判断的安全性较高;而另外三种故障检测方法在时间轮数较低时，接收虚假数据包的比例就较高，且随着时间轮数的增加接收虚假数据包的增加速率较快，虚假数据对故障检测的影响较大，对故障检测的安全性影响较大。
3.2故障检测结果的正确率
为分析本文方法在实际配电自动化系统中故障智能检测结果的准确性，以传统的双端测距法为对比实验进行实验仿真，采用某地区的配电网自动化系统进行实例分析，选取10种不同的故障类型，为使故障点测试结果的代表性较强，对每种故障类型均选取100个测试故障点进行实际故障的智能检测。
用本文方法在进行配网自动化系统故障智能检测中，本文方法可以满足对不同类型故障发生位置的智能检测，且对故障点检测结果的正确率较高均为97%以上，故障智能检测结果正确率可以满足实际配电自动化系统对故障点发生位置的检测需要，应用实际效果较好;而传统的双端测距法对故障点检测时，对不同类型故障点检测结果的正确率均较低，应用于实际中无法得到故障准确发生的位置。
3.3稳定性分析
实验基于2.2故障检测结果平均正确率中涉及的10种故障类型，分析故障发生位置、故障类型和过渡电阻对本文方法应用于配电自动化系统中故障智能检测中测距的误差。
4、结束语
本文提出的新配电自动化系统的故障智能检测方法，对配电自动化系统进行故障检测时，可以解决传统双端测距法存在的检测准确率低的问题，提高配网自动化系统的安全性，增强配网自动化系统的运行效率。
参考文献
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论文作者:贾彬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/12
标签：故障论文; 自动化系统论文; 智能论文; 节点论文; 方法论文; 发生论文; 电流论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;