(广西电网有限责任公司南宁供电局 广西南宁 530032)
摘要：配电网结构复杂，分支多，故障点定位困难。配电网故障定位功能在配电网故障后立即给出故障点精确位置，便于故障点查找和恢复供电，有利于减少停电时间，因此对复杂配电网故障行波矩阵网络定位研究，对于提升供电可靠性具有重要意义。
关键词：复杂配电网故障；行波矩阵网络；定位研究；应用
1 配电网故障行波定位系统
1.1 配电网故障行波定位系统的构架和原理
配电网故障行波选线和定位系统由行波传感器、GPS时钟模块、行波采集装置和通讯子站构成，其中故障行波采集装置与通讯子站由行波采集与调理模块、GPS时钟标定模块、行波幅值和极性记录模块、行波数据录波模块和通讯模块构成。其工作原理为当线路发生故障时，故障行波沿线路向双端传输，变电站容性设备和变压器的接地线上套接行波传感器，采用硬件行波提取法提取故障行波，通过同轴电缆传输到行波采集与调理模块，记录行波信号的幅值和极性，高速采集故障行波波形，同时GPS同步时钟标定信号的绝对时间，各个子站通过以太网或GPRS将各种数据上传到主站系统，对行波、3U0等多种信息进行融合，运用广域网络行波定位算法，实现线路故障定位，并将故障定位结果及故障点位置发送到运维自动化平台。
1.2 硬件行波提取原理
配网变电站母线的电压互感器、线路变压器等容性设备的接地线中，当线路正常运行时，接地线无电流信号，当线路发生故障时，电压行波将在容性设备处产生电流行波，行波电流沿容性设备的接地线流入大地，穿接在接地线的行波传感器将采集此电流行波。微分关系使电流突变信号的波头陡度大于相应电压行波。行波采集装置的硬件电路再次对电流行波信号进行陡化和数字化处理，同时 FPGA 融合GPS时间，标记行波波头绝对时间、极性和幅值等波形特征，实现故障行波波头的提取，减少复杂录波和小波分析。
2区段线路调整和行波时差数组法
2.1 区段模拟故障标准波速和线路长度调整数组
对于区段架空 - 电缆混合线路，对行波采集装置安装点进行模拟故障，根据网络线路对区段波速进行计算，考虑到行波波速标准化，需要对线路长度进行调整，将形成调整后的线路长度数组。
4.2 故障精确定位
根据公式（1），计算线路区段行波速度如表3所示，根据公式（2），计算线路区段线路长度调整如表4所示。因已确定故障区段在1-3，将复杂配电网线路网络进行包括故障区段直线化，则去掉区段1-2 和1-4。对区段 1-1、1-3、1-5 进行故障网络定位，直线线路故障行波时差表如表5所示，故障网络定位结果如表6所示，因表6线路长度为调整后长度，需要进行线路长度还原，真实故障网络定位线路长度如表7所示。表7中，以D1为起点，在1-1区段定长度为 6.03km, 因1-1区段长度为6 km, 为线路全长，属于区外故障；1-1和 1-3区段定位长度为 6.98 km, 因 1-1 区段长度为6 km, 故障为距离D2的 0.98 km；1-1、1-3 和 1-5区段定位长度为6.97 km, 因1-1区段长度为6 km, 故障为距离 D2 的 0.97 km；真实故障距离D2的1 km，定位误差为30m。以 D2 为起点 , 在 1-3 区段定位长度为 1.01km, 在 1-2和 1-5 区段定位长度为 0.99 km, 真实故障距离 D2 的1km，定位误差为10m。以 D4 为起点，在1-5区段定位长度为 6.07km, 因1-5区段长度为6 km, 为线路全长，属于区外故障。
5 现场应用
配电网故障行波定位系统采用故障行波矩阵网络定位算法，在广西玉林良村变电站云良线配电线路台区安装行波采集装置，并进行配电网 A 相接地故障试验，作为对算法的工程校验。良村变电站云良线为典型的 YJV22-10-3-400和 LGJ-150 混合线路，行波定位试验主要分支拓扑如图 5所示。故障位置和行波定位结果见表6所示，定位误差在200米以内。结果表明，该算法极大提高了定位精度，方法设计合理，具备工程实用性和可操作性，可推广使用。
结语
在实际应用中要综合配电网的实际结构和现场条件来确定故障定位方案。配电网故障定位技术的进步，对提高供电可靠性具有重要意义。
参考文献:
[1] 李骏 , 范春菊 基于小波分析的电缆 - 架空线混合线路行波故障测距方法 [J]电网技术 ,2006,30(9):92-97.
[2] 李泽文，姚建刚，曾祥君，等 基于整个电网行波时差的故障定位方法 [J]中国电机工程学报，2009，29(4)：60-64.
论文作者:黄雯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/14
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