故障定位技術在農村電網中的實踐

吳國霞

摘要：故障定位技術是提高農村電網故障處理效率的一種技術。文章結合青海西寧市城中區配電網故障發生情況，簡單介紹了故障定位技術的類型，敘述了主觀貝葉斯技術、反射行波分析技術在農村電網中的實踐過程及效果，希望為農村電網故障診斷工作的高效率開展提供一些參考。

關鍵詞：故障定位技術;農村電網;反射行波分析技術

前言：青海西寧市城中區配電網以架空線路為主，多采用單輻射的方式供電。區域內分布的配電線路超150條，分支線路眾多，分段開關數量較少。在前期農網改造時，因農村人口居住分散且負荷單一，一半以上的線路選擇了基于原線路行走路徑的低標準改造方式。受風雨雷擊、外力破壞、設備老化等因素影響，線路單相接地故障不時出現，對農村電力用戶正常用電造成了較大的不利影響。因此，探究故障定位技術在農村電網中的實踐應用具有非常重要的意義。

1 ?故障定位技術類型

1.1主觀貝葉斯技術

主觀貝葉斯技術是一種基于概率論的推理方法，包括充分性度量、證據、結論、必要性度量幾個部分，可以根據對特定節點投訴獲得對應節點故障后驗概率，進而推導出特定父節點故障后驗概率。

1.2反射行波分析技術

反射行波分析技術主要是針對線路單相接地故障的一種方法，即在故障發生后人工向故障線路發出脈沖信號，線路可根據接收的脈沖信號反射一定波長，根據正常線路、故障線路反射波長的差異，可以確定孤戰點位置。

2 ?故障定位技術在農村電網中的實踐過程

2.1主觀貝葉斯技術在農村電網故障定位中的應用

在主觀貝葉斯技術應用過程中，可以將農村電網饋線開關視為節點，其中終端節點為配電變壓器低壓源端，其他節點則為配電變壓器節點、電源開關節點、配電網分段開關節點等[1]。進而利用有向邊描述饋線，得出農村配電網拓撲結構如下：

如圖1所示，節點1表示變電出口開關，節點2、節點3表示主干真空斷路器;節點4表示分歧熔斷器;節點5表示配電變壓器。

在農村配電網拓撲結構構建完畢后，為了獲得準確的證據P（E/E′），可以利用后驗概率P（H/E′）表示推理獲得的結論（H為結論，E′為對證據的觀察結果）。此時，P（H）為先驗概率，即未發生電網故障的概率，為0.01。而充分性度量表示證據對后驗概率的支持程度，必要性度量表示證據對后驗概率的必要性程度，根據農村電網結構，可以利用規則將節點故障先驗概率更新為后驗概率。同時引入可信度C，C∈[-5，5]，C為正數表示故障信息，C為負數表示有電信息，C絕對值與信息可信度成正相關，C等于5時表示完全可信。此時，節點故障的后驗概率為：

式2中i表示第i個特征波;x表示1個特征波到達首端時刻20個離散點的幅值; 表示第i個特征波的歸一化局部能量;j表示特征波數量[2]。出于降低故障定位誤差需要，可以利用小波包多層分解原始信號，根據獲得的多頻帶組成的分解系數重構信號，進行局部頻帶信號能量計算，此時，不同頻帶特征波的局部能量可以表示為若干阻抗不連續點，根據各點表示的特征波信號，可以判定故障位置。比如，在架空線路上，從線路出線段發射一個寬度為2μs的三角形脈沖，行波在線路上傳播速度為3.0×108m/s，在發射點進行電壓行波反射波信號檢測，并利用小波包對波形進行分解，對分解后頻帶信號局部能量進行核算。進而在局部能量門限值為0.01時，匯總阻抗不連續點反射特征波的局部能量，若局部能量匯總值為0或者低于門限值的其他數值，則表示可以檢測到正常反射波，無法檢測故障反射波，表面線段正常;若局部能量匯總值為1或高于門限值的其他數值，則表示可以檢測到故障反射波，反射波對應節點為故障發生位置。

3 ?故障定位技術在農村電網中的實踐效果

3.1不同故障點位置的故障定位準確度

在故障線路已明確的情況下，若故障角為45°，故障類型為單相接地故障，過渡電阻為10Ω[3]。故障點分別位于距離母線0.8km、5.8km、10.8km位置，分別利用反向波分析技術、主觀貝葉斯技術確定不同故障點位置的定位結果，結果定位準確度如下：

如表1所示，在故障點距離母線位置小于5.8km時，反向波分析技術故障定位準確度較高，為92.32%～95.52%。在故障點距離母線位置大于5.8km但小于10.8km時，主觀貝葉斯技術故障定位準確度較高，為92.32%。表明故障點距離母線位置對故障定位技術應用具有一定影響。

3.2不同故障角下故障定位準確度

在故障線路已知的情況下，若故障線路距離母線5.8km位置發生A相接地短路故障，過渡電阻為10Ω，設定故障合閘角分別為0°、30°、45°、60°、90°，分別用反向波分析技術、主觀貝葉斯技術確定不同故障角的定位結果，得出結果如下：

由表2可知，隨著故障角的增大，反向波分析技術、主觀貝葉斯技術故障定位準確度下降，但均高于80%。其中反向波分析技術故障定位準確度高于主觀貝葉斯技術故障定位準確度。

總結：

綜上所述，農村電網具有配電線路長、分布范圍大、影響因素多的特點，配電故障發生概率較高。一旦發生電網故障，故障區段的快速定位對于壓縮停電面積、減少停電時間具有重要意義。而故障角大小、故障點距離母線位置對故障定位技術的應用均具有一定影響。因此，農村電網故障診斷人員應根據故障角大小、故障點距離母線位置的預估結果，合理利用反向波分析技術、主觀貝葉斯技術，完成農村電網故障的準確定位，解決農村電網定位不準確問題，保障農村電網穩定運行。

參考文獻：

[1]袁杰，王姝，王福利，孫曉輝.基于改進主觀貝葉斯方法識別電熔鎂爐異常工況[J].東北大學學報（自然科學版），2021，42（02）：153-159.

[2]喬維德.基于反向傳播神經網絡的故障電弧識別[J].南通大學學報（自然科學版），2020，19（03）：42-48.

[3]白鐸文.農村電網10 kV配電線路單相接地故障原因與對策分析[J].技術與市場，2020，27（11）：158-159.