智能配電網(wǎng)快速選線與故障診斷分析

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中國社會經(jīng)濟(jì)水平自改革開放以來實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，在這一社會形勢的推動下，人民群眾的生活水平也得到了大幅提高，但是優(yōu)質(zhì)的生活質(zhì)量使得用電需求開始不斷增大，為國家電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展帶來了極大的壓力與挑戰(zhàn)。中國電網(wǎng)發(fā)展在近幾年中一直處于快速提升階段，其中配電網(wǎng)作為電力建設(shè)中極為關(guān)鍵的組成部分，與用電住戶之間具有緊密的聯(lián)系，它可以實(shí)現(xiàn)對用電住戶電能的直接分配，所以，配電網(wǎng)系統(tǒng)的有效運(yùn)行是影響國家電網(wǎng)供電效果和安全供電可靠性的一項重要因素。現(xiàn)代化科技的發(fā)展使得中國配電網(wǎng)系統(tǒng)逐漸趨于智能化，由此對電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量能夠起到更好的保障，尤其對于農(nóng)村地區(qū)，智能配電網(wǎng)可以通過快速選線和故障的快速診斷大幅減少地區(qū)斷電問題，以充分滿足農(nóng)村居民的用電需求。本文以《農(nóng)村電力需求評價和電網(wǎng)規(guī)劃》一書作為參考讀本，深入探析農(nóng)村智能配電網(wǎng)快速選線與故障診斷的相關(guān)內(nèi)容，力求進(jìn)一步了解和學(xué)習(xí)國家電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展情況。由陳擁軍、姜憲編著，中國水利水電出版社2009年3月出版的《農(nóng)村電力需求評價和電網(wǎng)規(guī)劃》，是一部圍繞農(nóng)村電力需求綜合評價方法和電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用展開詳盡闡述的科研教育圖書。全書共六章，主要分為三大部分：第1章對農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃和電力需求綜合評價進(jìn)行了綜合性敘述；第2-4章分別介紹了農(nóng)村電力需求綜合評價方法、電力需求指數(shù)設(shè)計方法、電力需求預(yù)測改進(jìn)方法等多種評估農(nóng)村電力需求的有效方法；第5-6章則重點(diǎn)探究基于GIS的農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的作用及其功能擴(kuò)展。總體來看，該書邏輯思路清晰、專業(yè)知識嚴(yán)謹(jǐn)、結(jié)構(gòu)框架分明，在內(nèi)容結(jié)構(gòu)方面十分注重理論與實(shí)踐的有效結(jié)合，適合作為電網(wǎng)規(guī)劃工作者及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)研究人員的參考讀本，也可作為高校電力相關(guān)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)輔助教材。

一、農(nóng)村智能配電網(wǎng)快速選線的重要意義

智能配電網(wǎng)系統(tǒng)是一種集電子、通訊、信息、計算機(jī)等多項技術(shù)于一體的新興科技產(chǎn)物，智能配電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化水平較高，其有效應(yīng)用有助于實(shí)現(xiàn)對全網(wǎng)電力設(shè)備的線上遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時操作。智能配電網(wǎng)快速選線作為推進(jìn)智能配電網(wǎng)系統(tǒng)自動化程度的重點(diǎn)研究技術(shù)，主要具有以下實(shí)踐意義：一是提高供電可靠性。實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)快速選線可以更好地實(shí)施遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控，進(jìn)而全面優(yōu)化配電網(wǎng)系統(tǒng)管理質(zhì)量，減少故障發(fā)生頻率，與此同時，由于農(nóng)村地區(qū)電力設(shè)備相隔較遠(yuǎn)、故障點(diǎn)模糊等問題，在明確故障問題和處理故障等方面將消耗大量的人力、物力及時間，而采用智能配電網(wǎng)快速選線不僅有利于快速明確故障點(diǎn)，還能夠有效保障其他區(qū)域的穩(wěn)定供電。二是提高電能質(zhì)量。智能配電網(wǎng)快速選線能夠?qū)﹄娏υO(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并且可以根據(jù)電壓變化、電路諧波含量等監(jiān)測信息及時明確電路情況與問題，再通過遠(yuǎn)程操作實(shí)現(xiàn)快速選線，合理調(diào)節(jié)線路運(yùn)行情況，以此促進(jìn)供電效率和電能質(zhì)量的有效提升。

二、農(nóng)村智能配電網(wǎng)快速選線的相關(guān)概述

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)指的是星星聯(lián)結(jié)和發(fā)電機(jī)中的中性點(diǎn)，該點(diǎn)在電力系統(tǒng)中涉及范圍較為廣泛、復(fù)雜程度頗高，因此在整個配電網(wǎng)系統(tǒng)中，中性點(diǎn)接地與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)，對于中國農(nóng)村智能配電網(wǎng)系統(tǒng)而言，目前主要采用不接地和經(jīng)消弧線圈接地兩種中性點(diǎn)接地方式。結(jié)合中性點(diǎn)對配電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測分析來看，故障線路與正常線路的零序電流存在明顯差異，由此可以采用造成零序電流差的小波能量值數(shù)據(jù)分析對比來實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)快速選線。首先求出每條線路的零序電流差值，并基于小波變換求得每層系數(shù)的小波能量，再通過小波能量值的差異明確最優(yōu)分解層，最后根據(jù)最優(yōu)分解層每條線路的能量占比數(shù)據(jù)判斷出故障線路。農(nóng)村智能配電網(wǎng)快速選線的準(zhǔn)確性及靈敏程度較高，可以有效避免接地距離、電阻大小等各類因素的影響，具有極大的實(shí)用價值。

三、農(nóng)村智能配電網(wǎng)故障診斷的有效方法

當(dāng)農(nóng)村智能配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)根據(jù)規(guī)定流程及步驟進(jìn)行科學(xué)診斷，以明確故障定位。首先可以通過對系統(tǒng)零序電流和負(fù)序電流的觀察與分析來判斷故障類別，常見故障一般為相接地故障、短路故障等等，其次，由于不同故障相的小波能量和在數(shù)值上有明顯差異，通過對各相電流的小波能量和進(jìn)行精密計算可以分辨出故障相電流，緊接著對開關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐層、逐級分析，最后大致明確故障定位，合理縮小故障范圍，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化故障定位。常用的農(nóng)村智能配電網(wǎng)故障診斷方法包含以下兩種：一是和聲算法。該方法主要是對配電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)域處理，將配網(wǎng)系統(tǒng)分為有源樹枝和無源樹枝兩種，采用二進(jìn)制編碼對配電網(wǎng)進(jìn)行標(biāo)記，有故障標(biāo)記為“1”，無故障標(biāo)記為“0”，然后上傳配電網(wǎng)故障線路的相關(guān)電流信號，明確其數(shù)值并排除無源樹枝，這樣就可以用“0”和“1”準(zhǔn)確表示各個變量，最終對應(yīng)正常線路狀態(tài)即可判斷故障定位。二是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。該方法的原理主要是通過分布并行式信息處理手段來采集各相電氣量值，基于該值進(jìn)行深度剖析以判斷大致的故障范圍，然后再逐步展開精準(zhǔn)故障定位。具體步驟首先是基于現(xiàn)實(shí)參數(shù)構(gòu)建出數(shù)據(jù)模型進(jìn)行模擬計算，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)記錄測試樣本信息，從而在此基礎(chǔ)上對配電網(wǎng)系統(tǒng)線路展開有效監(jiān)測，一旦配電網(wǎng)線路運(yùn)轉(zhuǎn)模式發(fā)生變化，則可以通過測試樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)故障定位。

作者：陳擁軍 姜憲