CN102419409A - 一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法，包括以下步骤：(1)选定配电网的n个节点，对节点进行编号；(2)构建配电网的网络描述矩阵；(3)测量各节点的电流I₁，I₂...I_n，构建双层信息域电流差值矩阵；(4)根据定位判据判定配电网故障所发生区域。本发明采用网络描述矩阵和双层信息域电流差值矩阵实现故障区域的判定，具有原理简单，易于实现、高容错性的优点。

Description

一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法

技术领域

本发明涉及配电网故障区域定位方法，特别涉及一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法。

背景技术

当前，节能减排、绿色能源、可持续发展已成为各国关注的焦点。人类能源发展面临的第一挑战，是以可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的创新体系，以信息技术彻底改造现有的能源利用体系，最大限度地提高电网体系的能源效率。智能电网正是为了应对这一挑战而提出的。智能电网主要包括智能输电网与智能配电网。配电网是电力系统面向用户的最后一环，它与用户的关系最为紧密，对用户供电可靠性和供电质量的影响也最为直接。

随着全球对环境保护和节能问题的日益关注，以及风力发电、光伏发电等可再生能源发电技术的日益成熟，分布式发电(Distributed Generation，DG)技术成为国内外研究的热点。随着DG技术的成熟，分布在负荷附近的DG越来越多的接入配电网络。当DG并网后，传统的单电源辐射状配电网变成了一个遍布电源和负荷的多电源系统，改变了配网辐射状的结构及配网潮流，配电网络的运行、控制等都将面临重大的变化，配电网自动化需要考虑DG与配电网间的协调控制，配电网的控制和管理将变得更加复杂。

由于配电网线路复杂、设备繁多，且容易受到外界因素的影响，因此配电网的故障是难以避免的。而配电网的故障，可能导致配电网的全部或局部停电。当配电网发生故障后，调度员必须及时准确地定位故障区域，迅速隔离故障并恢复对非故障失电区域的供电。配电网故障隔离与供电恢复是系统恢复中的重要问题，是配电自动化的重要任务之一。而配电网的故障区域定位是故障隔离与供电恢复的关键。因此，快速准确的配电网故障定位、隔离与供电恢复算法，对于缩短停电时间、缩小停电区域、改善服务质量以及提高调度员业务水平具有重要的现实意义。

近年来，SCADA系统提供了大量的遥测信息与报警信息，但在故障状态下配电自动化系统将采集的信息不加选择地上传至控制中心，使得工作人员很难正确、快速地判断故障区域。另外，配电管理系统(DMS)逐渐投入使用，DMS的建设特别是配电自动化系统的SCADA系统和地理信息系统(GIS)为配电网的故障定位奠定了基础。基于配网自动化的故障定位方法主要有基于矩阵算法以及专家系统或智能专家系统、模糊集理论、遗传算法、神经网络等人工智能型算法。由于矩阵算法原理简单易于实现，目前被广泛应用，但存在容错性能差的缺点；而基于智能算法的故障区域定位算法具有一定的容错性，但实用性较差。随着智能配电网的应用与推广，配电系统中将会大量接入DG，馈线中的某些区段就变为双电源供电，上述故障区域判断方法将不再适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法，该方法具有易于实现、高容错性的优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法，包括以下步骤：

(1)选定配电网的n个节点，对节点进行编号；

定义各节点的电流参考正方向，其规则为：任一配电网区域至少有一个区域端口节点的参考电流正方向流入区域内；

定义与节点i的参考正方向有连接且中间无其他节点的节点为节点i的下游节点；则节点i与其所有下游节点构成一个多端口的区域i；设m为具有下游节点的节点个数，则1≤i≤m；

(2)构建配电网的网络描述矩阵：

$D=\left[\begin{array}{ccccc}{d}_{11}& d_{12}& d_{13}& L& d_{1n}\\ d_{21}& d_{22}& d_{23}& L& d_{2n}\\ d_{31}& d_{32}& d_{33}& L& d_{3n}\\ M& M& M& M& M\\ d_{m1}& d_{m2}& d_{m3}& L& d_{\mathrm{mn}}\end{array}\right]$

当节点j为节点i的下游节点且其电流参考正方向为流入区域i内，d_ij＝-1；

当节点j为节点i的下游节点且电流参考正方向为流出区域i外，则d_ij＝1，

当节点j不为节点i的下游节点，则d_ij＝0；

(3)测量各节点的电流I₁，I₂...I_n，构建双层信息域电流差值矩阵：

$C=\left[\begin{array}{ccccc}{c}_{11}& c_{12}& c_{13}& L& c_{1m}\\ c_{21}& c_{22}& c_{23}& L& c_{2m}\\ c_{31}& c_{32}& c_{33}& L& c_{3m}\\ M& M& M& M& M\\ c_{m1}& c_{m2}& c_{m3}& L& c_{\mathrm{mm}}\end{array}\right];$ 其中

null表示元素为空；

区域i与区域j互邻的判据为：

(d_ij＝1 & j≤n)|(d_ik＝-1 & d_kj＝1 & j≤n)；

(4)根据定位判据判定配电网故障所发生区域，所述定位判据包括：

当|c_ii|≤I_act.i且对任意j都有|c_ij|≤I_act.i或c_ij＝null，则判定区域i无故障；

I_act.i为判断区域i发生故障的差动电流定值，理想情况下取0A，但实际应用过程中，考虑区域各端口节点电流的采样误差，正常情况下可能出现不平衡电流，该定值可按避开区外故障时区域的最大不平衡电流进行整定。

所述定位判据还包括：

当|c_ii|＞I_act.i且存在|c_ij|≤I_act.i和|c_jj|＞I_act.i，则判定区域i无故障，区域i与j之间的连接节点信息有误。

所述定位判据还包括：

当|c_ii|＞I_act.i且对任意j都有|c_ij|＞I_act.i或c_ij＝null，则判定区域i故障。

所述定位判据还包括：

当区域j无故障，|c_ii|≤I_act.i且存在|c_ij|＞I_act.i，则判定区域i无故障，区域i信息有误。

步骤(1)所述对节点进行编号的过程中，将n-m个支路末端节点最后安排编号。

本发明的工作原理如下：本发明含分布式电源的配电网故障区域定位方法，通过构建可描述区域各端口电流差值的网络描述矩阵，利用双层信息域即某一区域及其邻域的信息，构建配电网区域定位的双层信息域电流差值判别矩阵，并提出配电网故障区域定位判据，从而得到一种基于矩阵分析的可容错的含分布式电源的配电网故障区域定位方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

第一、本发明克服了目前现有的配电网故障区域定位方法不适用于含分布式电源的配电网，且当配电网实施能源转供，电源点发生改变时，现有的方法无法正确判断的问题，适用于含分布式电源的配电网，且配电网实施能源转供后，本发明方法无需修改网络描述矩阵。

第二、由于本发明采用网络描述矩阵和双层信息域电流差值矩阵实现故障区域的判定，具有原理简单，易于实现的优点。

第三、本发明克服了目前现有的基于矩阵分析的配电网故障区域定位方法不具有容错性，一旦配电网节点信息发生错误，则会影响最终的判别结果的问题，本发明方法基于双层信息域信息，赋予了基于矩阵分析的故障区域定位方法容错性能，可允许某一区域内单个端口信息发生错误。

附图说明

图1为本发明含分布式电源的配电网故障区域定位方法的一个实施例的配电网示意图。

图2为本发明含分布式电源的配电网故障区域定位方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的含分布式电源的配电网如图1所示，分布式电源配置在配电网各末端配电变压器的低压侧，开关1、10、13分别为三条馈线的出线断路器，6、7、11为联络开关，其余节点为分段开关或可测量点，上述配电网末端配电变压器、各种开关和各可测量点都作为配电网的节点。

如图2所示，本实施例的含分布式电源的配电网故障区域定位方法，包括以下步骤：

(1)选定配电网的25个节点，对节点进行编号，对节点编号时，先对14个有下游的节点编号，最后对11个支路末端节点进行编号；

定义各节点的电流参考正方向(如图1中箭头所示方向)，其规则为：任一配电网区域至少有一个区域端口节点的参考电流正方向流入区域内；

定义与节点i的参考正方向有连接且中间无其他节点的节点为节点i的下游节点；则节点i与其所有下游节点构成一个多端口的区域i；1≤i≤14；

(2)构建配电网的网络描述矩阵：

$D=\left[\begin{array}{ccccc}{d}_{11}& d_{12}& d_{13}& L& d_{\begin{array}{cc}1& 25\end{array}}\\ d_{21}& d_{22}& d_{23}& L& d_{\begin{array}{cc}2& 25\end{array}}\\ d_{31}& d_{32}& d_{33}& L& d_{\begin{array}{cc}3& 25\end{array}}\\ M& M& M& M& M\\ d_{\begin{array}{cc}14& 1\end{array}}& d_{\begin{array}{cc}14& 2\end{array}}& d_{\begin{array}{cc}14& 3\end{array}}& L& d_{\begin{array}{cc}14& 25\end{array}}\end{array}\right]$

其中，当节点j为节点i的下游节点且其电流参考正方向为流入区域i内，则d_ij＝-1；

当节点j为节点i的下游节点且电流参考正方向为流出区域i外，则d_ij＝1，

当节点j不为节点i的下游节点，则d_ij＝0；

根据如图1所示的配电网，可得网络描述矩阵：

$D=\left[\begin{array}{ccccccccccccccccccccccccc}-1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& -1& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\end{array}\right]$

(3)测量各节点的电流I₁，I₂...I₂₅，

构建双层信息域电流差值矩阵：

$C=\left[\begin{array}{ccccc}{c}_{11}& c_{12}& c_{13}& L& c_{\begin{array}{cc}1& 14\end{array}}\\ c_{21}& c_{22}& c_{23}& L& c_{\begin{array}{cc}2& 14\end{array}}\\ c_{31}& c_{32}& c_{33}& L& c_{\begin{array}{cc}3& 14\end{array}}\\ M& M& M& M& M\\ c_{\begin{array}{cc}14& 1\end{array}}& c_{\begin{array}{cc}14& 2\end{array}}& c_{\begin{array}{cc}14& 3\end{array}}& L& c_{\begin{array}{cc}14& 14\end{array}}\end{array}\right];$ 其中

其中null表示元素为空；

区域i与区域j互联的判据为：

(d_ij＝1 & j≤n)|(d_ik＝-1 & d_kj＝1 & j≤n)；

则根据测得的电流值：I₁＝2164.9A，I₂＝2138.7A，I₃＝2150.4A，I₄＝2216.8A，I₅＝-104.1A，I₆＝0，I₇＝0，I₈＝93.1A，I₉＝171.3A，I₁₀＝239.4A，I₁₁＝0，I₁₂＝51.4A，I₁₃＝233.5A，I₁₄＝78.6A，I₁₅＝26.2A，I₁₆＝-11.7A，I₁₇＝-66.4A，I₁₈＝93.1A，I₁₉＝78.2A，I₂₀＝68.1A，I₂₁＝51.4A，I₂₂＝103.5A，I₂₃＝78.6A，I₂₄＝-104.1A，I₂₅＝-83.9A，可得双层信息域电流差值矩阵

$C=\left[\begin{array}{cccccccccccccc}0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ 0& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& 0& 0& -2404.8& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& -2404.8& -2404.8& -2404.8& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& -2404.8& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& -2408.8& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& 0& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& 0\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 948.6& 0\end{array}\right]$

(4)根据定位判据判定配电网故障所发生区域：由步骤(3)中的双层信息域电流差值矩阵可知，

|c_ii|≤I_act.i且对任意j都有|c_ij|≤I_act.i或c_ij＝null，则判定区域1～3、5～14无故障。

|c₄₄|＞I_act.4，且非null元素|c₄₃|＞I_act.4和|c₄₅|＞I_act.4，则判定区域4发生故障。

本实施例中I_act.i的取值为0A。

实施例2

本实施例的含分布式电源的配电网与实施例1同。

本实施例的含分布式电源的配电网故障区域定位方法，包括以下步骤：

(1)选定配电网的25个节点，对节点进行编号，对节点编号时，先对14个有下游的节点编号，最后对11个支路末端节点进行编号；

定义各节点的电流参考正方向(如图1中箭头所示方向)，其规则为：任一配电网区域至少有一个区域端口节点的参考电流正方向流入区域内；

定义与节点i的参考正方向有连接且中间无其他节点的节点为节点i的下游节点；则节点i与其所有下游节点构成一个多端口的区域i；1≤i≤14；

(2)构建配电网的网络描述矩阵：

$D=\left[\begin{array}{ccccc}{d}_{11}& d_{12}& d_{13}& L& d_{\begin{array}{cc}1& 25\end{array}}\\ d_{21}& d_{22}& d_{23}& L& d_{\begin{array}{cc}2& 25\end{array}}\\ d_{31}& d_{32}& d_{33}& L& d_{\begin{array}{cc}3& 25\end{array}}\\ M& M& M& M& M\\ d_{\begin{array}{cc}14& 1\end{array}}& d_{\begin{array}{cc}14& 2\end{array}}& d_{\begin{array}{cc}14& 3\end{array}}& L& d_{\begin{array}{cc}14& 25\end{array}}\end{array}\right]$

其中，当节点j为节点i的下游节点且其电流参考正方向为流入区域i内，d_ij＝-1；

当节点j为节点i的下游节点且电流参考正方向为流出区域i外，则d_ij＝1，

当节点j不为节点i的下游节点，则d_ij＝0；

根据如图1所示的配电网，可得网络描述矩阵：

$D=\left[\begin{array}{ccccccccccccccccccccccccc}-1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& -1& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\end{array}\right]$

(3)测量各节点的电流I₁，I₂...I₂₅，则根据测得的电流值：I₁＝351.9A，I₂＝269.7A，I₃＝205.4A，I₄＝131.8A，I₅＝83.4A，I₆＝0，I₇＝0，I₈＝93.1A，I₉＝171.3A，I₁₀＝239.4A，I₁₁＝0，I₁₂＝1000A，I₁₃＝233.5A，I₁₄＝78.6A，I₁₅＝82.2A，I₁₆＝64.3A，I₁₇＝73.6A，I₁₈＝93.1A，I₁₉＝78.2A，I₂₀＝68.1A，I₂₁＝51.4A，I₂₂＝103.5A，I₂₃＝78.6A，I₂₄＝83.4A，I₂₅＝48.4A，可得双层信息域电流差值矩阵：

$C=\left[\begin{array}{cccccccccccccc}0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ 0& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& 0& 0& 0& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& -948.6& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& 0& -948.6& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& -948.6& -948.6& 0& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 948.6& 948.6\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 948.6& 0\end{array}\right]$

(4)根据定位判据判定配电网故障所发生区域：由步骤(3)中的双层信息域电流差值矩阵可知，

|c₁₂₁₂|＞I_act.12、|c₁₃₁₃|＞I_act.13、|c₁₂₁₃|＜I_act.12和|c₁₃₁₂|＜I_act.13，则可判别：区域12和区域13无故障，区域12和区域13之间的连接节点信息有误。

本实施例中I_act.i的取值为0A。

实施例3

本实施例的含分布式电源的配电网与实施例1同。

本实施例的含分布式电源的配电网故障区域定位方法，包括以下步骤：

(1)选定配电网的25个节点，对节点进行编号，对节点编号时，先对14个有下游的节点编号，最后对11个支路末端节点进行编号；

定义各节点的电流参考正方向(如图1中箭头所示方向)，其规则为：任一配电网区域至少有一个区域端口节点的参考电流正方向流入区域内；

定义与节点i的参考正方向有连接且中间无其他节点的节点为节点i的下游节点；则节点i与其所有下游节点构成一个多端口的区域i；1≤i≤14；

(2)构建配电网的网络描述矩阵：

$D=\left[\begin{array}{ccccc}{d}_{11}& d_{12}& d_{13}& L& d_{\begin{array}{cc}1& 25\end{array}}\\ d_{21}& d_{22}& d_{23}& L& d_{\begin{array}{cc}2& 25\end{array}}\\ d_{31}& d_{32}& d_{33}& L& d_{\begin{array}{cc}3& 25\end{array}}\\ M& M& M& M& M\\ d_{\begin{array}{cc}14& 1\end{array}}& d_{\begin{array}{cc}14& 2\end{array}}& d_{\begin{array}{cc}14& 3\end{array}}& L& d_{\begin{array}{cc}14& 25\end{array}}\end{array}\right]$

其中，当节点j为节点i的下游节点且其电流参考正方向为流入区域i内，d_ij＝-1；

当节点j为节点i的下游节点且电流参考正方向为流出区域i外，则d_ij＝1，

当节点j不为节点i的下游节点，则d_ij＝0；

根据如图1所示的配电网，可得网络描述矩阵：

$D=\left[\begin{array}{ccccccccccccccccccccccccc}-1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& -1& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& -1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& -1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\end{array}\right]$

(3)测量各节点的电流I₁，I₂...I₂₅，则根据测得的电流值：正常运行时：I₁＝351.9A，I₂＝269.7A，I₃＝205.4A，I₄＝131.8A，I₅＝83.4A，I₆＝0，I₇＝0，I₈＝93.1A，I₉＝171.3A，I₁₀＝239.4A，I₁₁＝0，I₁₂＝0A，I₁₃＝233.5A，I₁₄＝78.6A，I₁₅＝82.2A，I₁₆＝64.3A，I₁₇＝73.6A，I₁₈＝93.1A，I₁₉＝78.2A，I₂₀＝68.1A，I₂₁＝51.4A，I₂₂＝103.5A，I₂₃＝78.6A，I₂₄＝83.4A，I₂₅＝48.4A，可得双层信息域电流差值矩阵：

$C=\left[\begin{array}{cccccccccccccc}0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ 0& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& 0& 0& 0& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 0& \mathrm{null}& 51.4& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& 0& 51.4& \mathrm{null}& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 51.4& 51.4& 0& \mathrm{null}\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& 51.4& 51.4\\ \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 0& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& \mathrm{null}& 51.4& 0\end{array}\right]$

(4)根据定位判据判定配电网故障所发生区域：由步骤(3)中的双层信息域电流差值矩阵可知，

|c₁₂₁₂|＞I_act.12、|c₁₃₁₃|＞I_act.12、|c₁₂₁₃|＜I_act.12和|c₁₃₁₂|＜I_act.13，则判定：区域12和区域13无故障，两区域互邻节点12的信息有误。

本实施例中I_act.i的取值为0A。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选定配电网的n个节点，对节点进行编号；

定义各节点的电流参考正方向，其规则为：任一配电网区域至少有一个区域端口节点的参考电流正方向流入区域内；

定义与节点i的参考正方向有连接且中间无其他节点的节点为节点i的下游节点；则节点i与其所有下游节点构成一个多端口的区域i；设m为具有下游节点的节点个数，则1≤i≤m；

(2)构建配电网的网络描述矩阵：

$D=\left[\begin{array}{ccccc}{d}_{11}& d_{12}& d_{13}& L& d_{1n}\\ d_{21}& d_{22}& d_{23}& L& d_{2n}\\ d_{31}& d_{32}& d_{33}& L& d_{3n}\\ M& M& M& M& M\\ d_{m1}& d_{m2}& d_{m3}& L& d_{\mathrm{mn}}\end{array}\right]$

当节点j为节点i的下游节点且其电流参考正方向为流入区域i内，则d_ij＝-1；

当节点j为节点i的下游节点且电流参考正方向为流出区域i外，则d_ij＝1，

当节点j不为节点i的下游节点，则d_ij＝0；

(3)测量各节点的电流I₁，I₂...I_n，构建双层信息域电流差值矩阵：

$C=\left[\begin{array}{ccccc}{c}_{11}& c_{12}& c_{13}& L& c_{1m}\\ c_{21}& c_{22}& c_{23}& L& c_{2m}\\ c_{31}& c_{32}& c_{33}& L& c_{3m}\\ M& M& M& M& M\\ c_{m1}& c_{m2}& c_{m3}& L& c_{\mathrm{mm}}\end{array}\right];$ 其中

null表示元素为空；

区域i与区域j互邻的判据为：

(d_ij＝1 & j≤n)|(d_ik＝-1 & d_kj＝1 & j≤n)；

(4)根据定位判据判定配电网故障所发生区域，所述定位判据包括：

当|c_ii|＜I_act.i且对任意j都有|c_ij|＜I_act.i或c_ij＝null，则判定区域i无故障；

I_act.i为判断区域i发生故障的差动电流定值。

2.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网故障区域定位方法，其特征在于，所述定位判据还包括：

当|c_ii|≥I_act.i且存在|c_ij|＜I_act.i和|c_jj|≥I_act.i，则判定区域i无故障，区域i与j之间的连接节点信息有误。

3.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网故障区域定位方法，其特征在于，所述定位判据还包括：

当|c_ii|≥I_act.i且对任意j都有|c_ij|≥I_act.i或c_ij＝null，则判定区域i故障。

4.根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网故障区域定位方法，其特征在于，所述定位判据还包括：

当区域j无故障，|c_ii|＜I_act.i且存在|c_ij|≥I_act.i，则判定区域i无故障，区域i信息有误。

5.根据权利要求1～4任一项所述的含分布式电源的配电网故障区域定位方法，其特征在于，步骤(1)所述对节点进行编号的过程中，将n-m个支路末端节点最后安排编号。

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