李浦
国网山西太原供电公司，山西太原030010
摘要：随着电力工程的不断发展与进步，技术的不断创新，促使配电网不断提高。因此，现有技术对该问题也做了一定的研究，其中采用二进制粒子群算法来实现复杂配电网的故障定位，构造了故障评价函数，以IEEEE33节点配电网为例，分别对单点故障和多点故障定位进行仿真，验证结果表明该算法具有高效性和高容错性，但是该算法的准确性不高；文献也采用二进制粒子群算法来对配电网的故障进行定位，在其基础上提出了一种免疫二进制粒子群优化算法，通过免疫系统信息处理机制对算法进行一定的改进，建立记忆细胞单元存储优质抗体，从而避免了抗体种群更新后的群体退化，引入抗体浓度调节机制与免疫选择操作来保持抗体种群多样性，强化算法的全局搜索能力，防止算法早熟，但是由于引入的免疫机制，算法的性能会受到抗体较大影响。
关键词：配电网故障;自动定位技术
引言
配电网故障大致分为短路故障和接地故障两类。短路故障由于故障期间的短路电流较大，应用继电保护、配电自动化等技术已经实现对故障的快速定位与隔离。接地故障由于国内各地电网结构与运行方式差异较大，中性点接地方式不同，各地采用的接地故障研判技术也不同；由于多样的技术选择和应用的不统一，导致当前没有一种公认的接地故障定位技术应用。当中性点经小电阻接地时，接地故障的零序电流较大，故障可以通过继电保护技术实现快速切除，中性点经小电阻接地方式在国内部分地区正在试点；当中性点不接地或经消弧线圈接地时，接地故障的故障电流较小。接地故障后非故障相线路的对地电压将升高为线电压，会对线路和设备的绝缘造成较大的威胁和负担，甚至有可能发展成多点接地故障或人身伤亡事故。因此，如何实现快速进行接地故障识别、定位以及及时恢复供电尤为重要。
1故障识别判断
故障特征微弱情况（小电流接地方式单相接地故障）下，为使现场设备能够采集并上传故障信息，区段定位还需解决好现场设备对故障的识别判断问题。此时可借鉴故障选线的诸多方法，但为便于现场实现，故障识别判断算法应尽量基于本地信息。目前提出的方法有基于注入法，稳态量方法中的残流增量法、零序电流相位法、故障电阻测量法、负序电流法、谐波法，暂态量方法中的小波法等。基于注入法在发生接地故障时，向故障线路发出具有明显特征的电流信号，现场设备对检测到的电流信号解码，判断是否为信号源注入的特征电流信号以确定故障区段。残流增量法在故障发生后调节消弧线圈的补偿电流，利用调节前后现场设备或移动式设备测量到的零序电流变化量信息确定故障区段。零序电流相位法一般利用零序电流与电压在故障路径与非故障路径的不同，通过磁场检测及现代通信等技术定位故障区段。故障电阻测量法通过测量接地故障电阻来保护高阻接地，可用于现场设备的故障识别判断以进行区段定位。
2配电网常用的故障自动定位技术
（1）继电保护。现阶段配电网应用继电保护技术除了部分应用差动保护或网络保护以外，大部分地区使用三段式电流保护或反时限保护，在可以做到有效级差配合的地区，采用继电保护技术定位短路故障效果不错，并且作为就地隔离故障点的继电保护技术，可以不需要通信参与故障研判。（2）配电自动化。配电自动化从2009年在国内开始试点工作，至2017年国家电网有限公司（简称“国网”）印发《运检三{2017}6号国网运检部关于做好“十三五”配电自动化建设应用工作的通知》，规范了配电自动化专业工作，国网总部也在不断修改一二次融合技术规范书，配电自动化技术不断完善，日趋成熟。配电自动化通过部署自动化终端实现故障定位，对于应用较理想的地区，可以实现故障快速定位。但是不管是依靠主站研判的集中式，还是不依赖主站研判的就地式，甚至是更极致的智能分布式，通信系统是配电自动化技术的基础，没有安全、稳定、高速的通信系统，配电自动化就不能可靠、快速、准确地故障定位。通信系统不可靠成为国内大部分地区配电自动化技术应用效果不理想的原因。（3）故障指示器故障指示器最早源于20世纪70年代的德国，20世纪90年代时国内出现短路型故障指示器设备应用。
故障指示器是一种能指示线路故障的电磁感应设备，安装在线路开关或分支线路处，可实时采集到线路电流、电场数据，并对数据进行处理分析，核查故障特征，通过翻牌或闪灯等形式指示故障区段。
3基础二进制粒子群算法
二进制粒子群算法是Kennedy和Eberhart于1997年在粒子群算法的基础上提出的，主要是改变了粒子群算法的速度和位置更新过程
，在二进制粒子群算法中，粒子的位置变化是通过区间［0，1］上的概率值来表示的。二进制粒子群算法的粒子速度更新公式为（1）vij（t+1）=wvij（t）+c1r1（pbesttj（t）-xij（t））+c2r2（gbesttj（t）-xij（t））（2）式中：t为第t次迭代次数；i，j为1～N中的整数，N为种群数量；w为惯性权重；c1，c2为学习因子，用来削弱全局最优或者局部最优在搜索中的影响；r1，r2为大小在0～1之间的随机数；vij（t）为粒子i在第j维上的第t次迭代的速度；xij（t）为粒子i在第j维上的第t次迭代的位置。S型映射函数的公式为[5]S（vij）=11+e-vij（3）式中：S（vij）为xij取1的概率。根据式（2），可以得到粒子位置的更新公式为xij=1，rand＜S（vij）0，rand≥S（vij≥）
4研究的难点和建议
目前区段定位已有部分产品应用于现场，但尚不成熟，其难点在于：故障特征微弱、不稳定故障电弧以及随机因素的干扰给现场设备对故障的识别判断带来诸多问题；配电网接线方式复杂、结构改变频繁等给区段定位算法带来了适用性等问题；现场设备上传的故障信息出现信息畸变时造成的定位问题。针对以上难点并综合已有研究成果，认为区段定位技术应主要从以下方面展开深入研究。a.借鉴故障选线技术，研究小电流接地方式单相接地故障时，现场设备对故障的识别判断方法，应尽量基于本地信息，必要时可使用本线路相邻现场设备的信息，但应尽量避免使用其他线路上的现场设备信息。b.融合矩阵法和各智能算法，提高区段定位的综合性能。矩阵法和各智能算法有各自的优缺点，将它们有选择地组合运用，有望在故障区段判断准确迅速的前提下具备较高的容错能力。c.结合基于现场设备采集的故障信息和基于故障投诉电话的区段定位方法，提高定位的容错能力、适用范围等。基于现场设备采集的故障信息区段定位方法对通信通道及现场设备要求高，在硬件设施不充分的情况下，可结合基于故障投诉电话的区段定位方法定位故障区段。d.研究适应分布式电源接入下的配电网区段定位方法。随着智能电网的发展，配电网中分布式电源的比重将逐步增加，故障情况下的电流分布将发生变化，对故障区段定位方法提出了新的要求。
结语
对于供电可靠性要求高的城市或区域，需要更快速、更智能化、更可靠的配电网故障定位技术，如智能配电物联网。以故障指示器为主的故障定位应用，以其现场实用、成本低、运维简单的特性，更适用于国内三、四线的中小城市。
参考文献
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