引言

當(dāng)分布式配電線路出現(xiàn)故障時(shí),需要采取必要的措施來盡快排除故障,恢復(fù)供電。當(dāng)前,大多數(shù)通過分布式配電系統(tǒng)各自單元配置的智能終端與主系統(tǒng)進(jìn)行通信,來確定發(fā)生故障的位置,普遍采取統(tǒng)一矩陣法進(jìn)行故障定位。此外,隨著云計(jì)算等先進(jìn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的興起,近年來逐漸采用人工智能算法來進(jìn)行故障定位,并且日益受到重視。其中,基于邊緣計(jì)算的分布式配電故障處理系統(tǒng),其計(jì)算對(duì)象是可以直接對(duì)頂層的配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,并且本身不是系統(tǒng)控制單元的區(qū)段控制單元,因而可以直接在區(qū)段內(nèi)完成相應(yīng)的通信、判斷等任務(wù),縮短了元件間的通信過程,提高了數(shù)據(jù)處理效率。

1基于邊緣計(jì)算的分布式智能配電線路故障區(qū)段定位技術(shù)

整個(gè)配電系統(tǒng)由許多系統(tǒng)組成,在運(yùn)行時(shí)會(huì)在某些系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生一些故障,影響配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此,需要對(duì)發(fā)生故障的區(qū)域進(jìn)行及時(shí)的故障檢測(cè),迅速定位找到問題,以便于及時(shí)采取措施來修復(fù)故障區(qū)域,保證供電安全。

1.1開環(huán)配電線路的故障檢測(cè)方法

基于邊緣計(jì)算模式構(gòu)建配電線路故障檢測(cè)系統(tǒng)時(shí),那些分段線路上不參與主系統(tǒng)控制的信息數(shù)據(jù),可以直接在每個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行初步處理。當(dāng)配電線路開環(huán)運(yùn)行時(shí),也就是配電線路的開路、回路之間的變電站有可以通信的元件時(shí),故障出現(xiàn)在兩者之間,就可以借助中間的子開關(guān)的閉合開啟來確定通過的電流情況,借此判斷故障發(fā)生的確切區(qū)域。具體來說,就是當(dāng)某一個(gè)區(qū)間內(nèi)的電流檢測(cè)裝置檢測(cè)到有電流產(chǎn)生時(shí),會(huì)借助邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)與相鄰區(qū)域的智能電子元件進(jìn)行通信,如果相鄰區(qū)域反饋也檢測(cè)到電流產(chǎn)生,說明本區(qū)間范圍內(nèi)未發(fā)生故障,然后相鄰區(qū)塊繼續(xù)與下一個(gè)區(qū)域進(jìn)行相同的檢測(cè)操作,直到找出故障位置為止。

1.2閉環(huán)配電線路的故障檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)發(fā)生故障的線路中各分段區(qū)間之間沒有設(shè)置用于聯(lián)絡(luò)的智能電子通信開關(guān)時(shí),也就是處于閉環(huán)方式時(shí),就要結(jié)合各個(gè)區(qū)段的電流功率指向的方向來確定故障位置。在系統(tǒng)中某一區(qū)段,如果其兩段的電流功率均指向本區(qū)段時(shí),說明故障發(fā)生在本區(qū)段:相反,當(dāng)與本區(qū)段關(guān)聯(lián)的各個(gè)開關(guān)電流功率都指向本區(qū)域之外的區(qū)域,說明故障未發(fā)生在本區(qū)段,此時(shí)需要對(duì)與本區(qū)段相連的下一個(gè)區(qū)段進(jìn)行同樣的排查工作。

2基于邊緣計(jì)算的分布式配電線路短路故障檢測(cè)技術(shù)

配電系統(tǒng)的線路產(chǎn)生短路故障時(shí),主要的故障類型有兩相和三相短路兩種故障,以及接地短路故障(包括兩相和單相接地短路類型)。如果需要檢測(cè)系統(tǒng)線路的短路故障時(shí),要以這些類型來進(jìn)行區(qū)分,配電線路短路故障的特征如下:

2.1三相短路故障特征

如果檢測(cè)到整個(gè)系統(tǒng)的線路電流值大于系統(tǒng)的額定電流時(shí),并且三相電流電壓對(duì)稱的特性沒有發(fā)生變化,說明發(fā)生的故障類型為三相短路故障,此時(shí)如果配電系統(tǒng)的線路檢測(cè)到短路故障,則可以借助這些評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行判斷,即線路中電流的值均明顯高于線路的額定電流,同時(shí)還保持電流電壓的三相對(duì)稱特性,那么就可以斷定此時(shí)線路中發(fā)生了三相短路故障。

2.2兩相短路故障特征

配電系統(tǒng)出現(xiàn)的兩相短路故障,最主要的表現(xiàn)就是發(fā)生了兩相線路的短接。在出現(xiàn)短接現(xiàn)象的兩相電路之間,其中流經(jīng)的電流方向是相反的,也就是二者之間的相角相差為180o。因此,通過兩相電路之間的這一電流特性,就可以判斷是否出現(xiàn)了兩相短路故障,即通過該區(qū)段的線路中,任意兩相電路中測(cè)量的電流角度差為180°,就可以斷定其中發(fā)生了兩相電路短接故障。

2.3單相接地短路故障特征

在判斷整個(gè)配電系統(tǒng)的線路發(fā)生接地短路故障時(shí),可以優(yōu)先初判其為單相接地短路故障,因?yàn)榇朔N類型的接地故障發(fā)生頻率最高。單相接地短路故障主要根據(jù)中性點(diǎn)接地方式的差異又可以分為中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地兩種類型。如果配電線路單相線路中發(fā)生中性點(diǎn)不接地的故障時(shí),不接地的線路系統(tǒng)中,流過的零序電流大小等于除此故障線路之外的所有正常線路中的電容電流的向量和,同時(shí)該發(fā)生故障的線路上的容性無功功率方向與正常線路上的無功功率的方向相反。

因此,判斷線路故障類型時(shí),可以借助對(duì)比發(fā)生故障線路的零序電流與正常線路上的電容電流總和的大小,以及檢測(cè)故障線路處電流無功功率的方向與正常工作線路上的電流無功功率方向是否一致,來判斷線路中所發(fā)生的故障類型是否為單相接地短路故障。

3基于邊緣計(jì)算的分布式配電線路的故障處理措施

如果發(fā)現(xiàn)整個(gè)配電系統(tǒng)線路中發(fā)生線路故障時(shí),要立即斷開故障區(qū)段兩端的開關(guān),隔離故障區(qū)段,然后再根據(jù)各種

故障的特征來具體判斷到底是何種類型的線路故障,然后在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行故障處理工作,恢復(fù)供電以降低供電損失,提高供電可靠性。

3.1開環(huán)狀態(tài)配電線路的故障處理

如果線路中發(fā)生的是開環(huán)配電線路故障,則需要判斷此區(qū)段內(nèi)的分段開關(guān)兩邊的區(qū)段是否發(fā)生故障,如果與其相鄰的區(qū)段內(nèi)的線路均正常工作,則分段開關(guān)無論有無故障電流通過,都不進(jìn)行分閘:與此相反,如果與其相鄰的任意一個(gè)區(qū)段內(nèi)部發(fā)生了線路故障,那么無論故障電流是否通過這個(gè)開關(guān),都要進(jìn)行分閘操作。當(dāng)然如果這個(gè)開關(guān)是負(fù)責(zé)通信聯(lián)絡(luò)的開關(guān),那么不進(jìn)行操作。

如果發(fā)生故障區(qū)段的邊界開關(guān)不是聯(lián)絡(luò)開關(guān),那么需要判斷該區(qū)段的聯(lián)絡(luò)開關(guān)所在的區(qū)段是否為以此聯(lián)絡(luò)開關(guān)為邊界的區(qū)段,如果不是以聯(lián)絡(luò)開關(guān)為邊界的線路區(qū)段,那么該處聯(lián)絡(luò)開關(guān)所對(duì)應(yīng)的電子控制設(shè)備經(jīng)過事先設(shè)定的延時(shí)后,會(huì)發(fā)出合閘指令,聯(lián)絡(luò)開關(guān)執(zhí)行操作聯(lián)通該處的線路,進(jìn)而恢復(fù)該區(qū)域內(nèi)的正常供電:反之,發(fā)生配電線路的故障區(qū)段與聯(lián)絡(luò)開關(guān)相鄰,那么該處對(duì)應(yīng)的電子控制設(shè)備不會(huì)對(duì)聯(lián)絡(luò)開關(guān)發(fā)出合閘操作,而是將發(fā)生故障的區(qū)域進(jìn)行隔離,防止影響其他區(qū)塊的正常供電。

3.2閉環(huán)狀態(tài)配電線路的故障處理

如果發(fā)生的故障類型是閉環(huán)線路故障,并且沒有設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān),那么檢測(cè)到配電線路發(fā)生線路故障并且完成故障定位后,其對(duì)線路進(jìn)行故障區(qū)段隔離操作,恢復(fù)該區(qū)段供電機(jī)制,與開環(huán)線路的機(jī)制有差異。如果閉環(huán)線路發(fā)生故障,首先進(jìn)行故障區(qū)段的定位,然后與發(fā)生故障區(qū)段的線路開關(guān)對(duì)應(yīng)的電子控制設(shè)備就會(huì)發(fā)出通信指令,與相鄰區(qū)段對(duì)應(yīng)設(shè)備進(jìn)行溝通,獲取判斷是否為閉環(huán)故障所需的信息。當(dāng)其確定相鄰區(qū)段的線路開關(guān)通過故障電流時(shí),會(huì)進(jìn)一步確認(rèn)故障電流的功率方向,如果經(jīng)過通信后沒有發(fā)現(xiàn)故障電流的所有功率方向均指向本區(qū)段,那么就可以判斷故障發(fā)生在本區(qū)段,進(jìn)而對(duì)本區(qū)段的相關(guān)開關(guān)發(fā)出分閘操作指令,隔離故障區(qū)段。對(duì)于進(jìn)行了分閘操作的區(qū)段,由于已經(jīng)進(jìn)行了隔離,整個(gè)系統(tǒng)線路沒有失電區(qū)段,因而不用進(jìn)行恢復(fù)供電的操作。

4結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們對(duì)于電力的需求也在日益增長,如何保障整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性,成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。要想保障整個(gè)配電線路的供電安全性和可靠性,就需要在線路發(fā)生供電故障時(shí),能夠在最短時(shí)間內(nèi)完成故障的定位排查、故障恢復(fù)、故障區(qū)段隔離以及恢復(fù)供電的操作,最大限度地保證供電線路的正常供電,這就需要借助當(dāng)前先進(jìn)的各種智能算法來優(yōu)化整個(gè)故障的處理過程,提高故障處理效率,保障供電效果。