配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法

配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法

于晨光

（国网河北省电力公司平山县供电分公司河北省石家庄市050400）

摘要：矩阵算法是配电网故障区段判断和隔离的一种通用的算法，该种算法能够较为准确的测得故障区间，本文对该种算法进行探究。文章首先概述了矩阵及配电网矩阵的内涵及作用；其次对配电网简单故障区段判断和隔离矩阵算法进行了分析，对网络描述矩阵、故障信息矩阵以及故障判断矩阵进行了详细探究；最后在该理论的基础上对配电网复杂故障区段判断和隔离矩阵的判断进行了论述。

关键词：配电网故障区段判断；配电网故障区段隔离；矩阵算法

引言

随着社会的发展以及人们对物质生活水平要求的提升，供电可靠性受到了越来越多人的关注。当发生故障之后，如何及时准确的确定故障区段，对故障区段进行隔离处理成为多数学者关注的重点，矩阵算法是判断配电网故障区段的一种有效办法，本文对该种算法进行分析，重点探究了简单故障区段以及复杂故障区段的判断矩阵算法，以期为相关作业人员提供一定的参考。

一、矩阵及配电网矩阵概述

（一）矩阵及配电网矩阵内涵

矩阵（Matrix）是一个集合，产生于方程组的系数及常数所构成的方阵，是一个按照长方阵列排列的复数或实数集合。随着人们对矩阵认识的加深，矩阵逐渐应用到电路学、力学、量力物理学以及光学等之中，应用渐广。m行n列的矩阵形式如下所示：

配电网所包含的内容及设施比较多，如架空线路、电缆、配电变压器、隔离开关等等设施，在电力网中主要起的功能是对电网进行分配，配电网矩阵即利用矩阵的模式，构建的矩阵。

（二）配电网矩阵算法作用

配电网矩阵算法即在构建矩阵之后，依据馈线的最大负荷，整定各台柱的RTU（RemoteTerminalUnit，远程终端单元），通过该单元确定过电流，再通过专业的软件对过电流进行分析，最终得出故障判断矩阵，再通过故障判断矩阵得出隔离故障区段。该种算法的作用主要体现在两方面，其一是使相关作业人员及时的判定故障区段，从而采取措施进行处理，提高故障区段的处理效率，确保供电的可靠性；其二应用矩阵算法，能够较为为后续的配电网自动化提供基础，促进我国配电网的发展。

二、配电网简单故障区段判断和隔离矩阵算法的分析

应用矩阵算法对配电网简单故障区段进行判断和隔离主要步骤为先构造一个网络描述矩阵D，再在分段开关处安装RTU，对RTU中过电流进行记录，最主要记录的为最大值，在去诶定最大值之后利用SCADA系统生成一个故障信息矩阵G，通过该故障信息矩阵得到故障判断矩阵P，最后通过矩阵P判断相应区段。在该部分，主要分析一种简单的馈线网络，其图示如图2-1所示：

图2-1一个简单的馈线网络（C为流过故障电流标志）

（一）网络描述矩阵

网络描述矩阵构建通常是将馈线上中的断路器、分段开关等进行编号，假设这一馈线上的节点有N个，则所构成的网络描述矩阵通常为M*N形式的方阵。一般情况下，如果第i个节点以及第j个阶段之间存在馈线，则将i行j列的元素设置为1，将其他的设置为0，从而构建一个矩阵，这一矩阵能够将整个配电网的拓扑结构反应出来。对于图2-1中的情况，可以构建7*7的矩阵图D，其矩阵情况如下所示：

（二）故障信息矩阵

故障信息矩阵的构造主要是依据RTU上的电流情况进行改造的，也可以称之为M*N方阵，其原理是第i节点的开关经过的电流超过整定值，则将这一节点（i行i列）的元素值设置为0，如果这一阶段的开关经过的电流没有超过整定值，则将此处极为1。总而言之，即是矩阵G的对角线能够显示出故障信息，具体构建的矩阵如下所示：

（三）故障判断矩阵

故障判断矩阵可以说是对矩阵D以及矩阵G进行相乘之后，再进行规格化所得到的矩阵P，依据矩阵相乘的原理，最终得出矩阵P中的元素为1时候，则证明该处有故障，即矩阵中第i个节点与j节点之间的区段存在问题，需要采取措施进行治理。将矩阵D与矩阵G相结合，最终得出故障判断矩阵P，矩阵P如下所示：

依据该矩阵，可以看出故障区间在节点2与阶段3之间。

结语

本文是对配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法的探究，文章在概述了矩阵及配电网矩阵的相关理论之后，对两种故障区段的矩阵算法进行了分析，以期为相关作业人员提供一定的参考，同时抛砖引玉，希望有更多的学者参与其中进行探究，以使该种算法的作用得到充分发挥，从而促进我国配电网的进一步发展，实现配电网的自动化。

参考文献：

[1]孙浩.配电网自动化故障定位的矩阵算法研究[D].华南理工大学,2016.

[2]冯伟杰.智能配网故障快速定位方法的研究与实现[D].华南理工大学,2017.

[3]夏雨,姚月娥,刘全志,王章启.配电网故障定位和隔离的新统一矩阵算法[J].高电压技术,2015(03):4-5+8.