CN102707194A - 一种配电网断线故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种断线故障定位方法，根据配电网结构及供电方式，将局部配电网线路段划分为几种典型区段，并提出了典型区段的各端点在不同断线故障中具有的电压、潮流特性；应用中，据配电网各局部线路段的特征与典型区段进行匹配，确定各局部线路段所属的典型区段类型，然后根据实测的各局部线路段各端点的电压、潮流特性与该线路段相对应的典型区段各端点在不同断线故障中具有的电压、潮流特性进行匹配，判断该线路段是否发生断线故障及断线故障的类型。本发明利用模式化的规则制定方法，处理问题全面可靠；规则定制灵活，易于适应配电网多种运行方式；定位精确，能够实现区段层次的故障定位；避免了人工巡线，是理想的断线故障定位方法。
Description
技术领域：
本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体涉及一种配电网断线故障定位方法。
背景技术：
在配电网中，无论是架空线路，还是电缆线路，断线故障时有发生。其中，断线兼接地的故障特征较为明显。此类故障识别方法很多，例如根据接地故障暂态分量以及谐波特征进行判别。其定位测距方法从原理上主要分为阻抗法和行波法两类。如，从单电源辐射状电网集中参数等效网络模型出发，找出发生断线故障时电源端测试参数与故障发生所处位置之间关联关系的双频分析法。还可根据分布参数电路模型，进行断线兼接地故障定位。但对于断线后未形成接地的故障情况，没有引起明显的故障特征，较难定位。目前多采用人工巡线的方式，进行断线且未接地故障的排查与定位，不仅浪费人力，而且效率低下。
在配电网中，可基于断线故障的故障表征建立相关断线故障定位方法库，在配电网运行过程中，利用采集到的信息，根据配电网实际运行方式、接线类型，结合断线故障定位方法库，进行诊断推理，确定是否发生断线故障以及故障发生位置。该方法可以灵活地制定、修改与补充故障诊断依据（即方法库），适用于配电网多变的运行方式，另外，仅动作故障区段的边界开关，缩小了停电范围，提高了故障定位的准确性与可靠性。
发明内容：
本发明提供了一种配电网断线故障定位方法，用于处理配电网中的断线故障。
根据配电网结构及供电方式，将局部配电网线路段划分为几种典型区段，并提出了典型区段的各端点在不同断线故障中具有的电压、潮流特性；应用中，按照下述步骤，依据配电网各局部线路段的特征与典型区段进行匹配，确定各局部线路段所属的典型区段类型，然后根据实测的各局部线路段各端点的电压、潮流特性与该线路段相对应的典型区段各端点在不同断线故障中具有的电压、潮流特性进行匹配，判断该线路段是否发生断线故障及断线故障的类型。具体判断方法如下：
1、对于开环运行的配电网中的所述双端区段、所述三端区段和所述四端区段，当上游端点三相相电压正常且下游端点某两个相间电压降为正常值的一半左右时，该区段发生单相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压正常而三相相间电压接近于0，该区段发生两相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压接近于0，该区段发生三相断线故障；
2、对于闭环运行的配电网中的所述主干线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段和两主干线上的四端区段，在负荷大小及其分布变化不大的情况下，若一端点某相潮流或三相潮流发生方向逆转（即由指向区段外部变为指向区段内部）或潮流幅值发生大幅度变化，则该区段可能发生断线故障；若一端点某相潮流或三相潮流发生方向逆转（即由指向区段外部变为指向区段内部）或潮流幅值发生大幅度变化，且流经该端点的实际潮流与该端点的潮流计算值相差悬殊，则该区段很可能发生断线故障。
3、对于闭环运行的配电网中的分支线上的双端区段、分支线上的三端区段和分支线上的四端区段，当上游端点三相相电压正常且下游端点某两个相间电压降为正常值的一半左右时，该区段发生单相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压正常而三相相间电压接近于0，该区段发生两相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压接近于0，该区段发生三相断线故障。
此外，还可根据区段端点导线的应力特性进行断线故障的诊断：当区段端点导线应力发生大幅度降低时，可确定该区段发生断线故障。
在配电网运行过程中，各分布式智能体实时监测本地电压、电流、导线应力等信息，或由配电自动化控制中心实时监测配电网各处的电压、电流、导线应力等信息，一旦断线故障相关信息异常，则进入断线故障处理程序，结合采集到的断线故障相关异常信息，结合配电网接线类型、运行方式以及异常现象出现的位置，调用模式化配电网断线故障定位方法库中的相应方法，推理确定出故障诊断结果。
按照上述方法，本发明具体包括如下步骤：
（1）在所述配电网中设置智能体或控制中心与监测点；
（2）建立模式化配电网断线故障定位方法库；
（3）所述智能体实时监测所述配电网运行过程中的本地电流、电压和导线应力运行信息，如果所述本地电流、电压或导线应力运行信息异常，发送信息异常信号至直接相邻智能体，并且等待接收直接相邻智能体信息异常信号，延时时间t后进入步骤（4）；否则循环步骤（3）；或
所述监测点实时采集所述配电网运行过程中的本地电流、电压和导线应力运行信息并上报至控制中心；如果所述监控中心判断所述某监测点处电流、电压或导线应力运行信息异常，则进行步骤（4）；否则循环步骤（3）；
（4）进行分析诊断；
（5）确定诊断结果。
其中，所述步骤（2）中所述建立模式化配电网断线故障定位方法库包括针对配电网的运行方式建立相应的断线故障定位方法模式；
所述配电网运行方式包括开环运行方式和闭环运行方式；所述开环运行方式为单电源辐射状电网运行方式；所述闭环运行方式为多电源同时向一个配电网供电的运行方式。
其中，步骤（2）所述建立模式化配电网断线故障定位方法库的制定依据包括；
对于开环运行的配电网中的所述双端区段、所述三端区段和所述四端区段，当上游端点三相相电压正常且下游端点某两个相间电压降为正常值的一半左右时，该区段发生单相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压正常而三相相间电压接近于0，该区段发生两相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压接近于0，该区段发生三相断线故障；
对于闭环运行的配电网中的所述主干线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段和两主干线上的四端区段，在负荷大小及其分布变化不大的情况下，若一端点某相潮流或三相潮流发生方向逆转或潮流幅值发生大幅度变化，则该区段可能发生断线故障；
对于闭环运行的配电网中的分支线上的双端区段、分支线上的三端区段和分支线上的四端区段，当上游端点三相相电压正常且下游端点某两个相间电压降为正常值的一半左右时，该区段发生单相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压正常而三相相间电压接近于0，该区段发生两相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压接近于0，该区段发生三相断线故障。
此外，当区段端点导线应力发生大幅度降低时，也可确定该区段发生断线故障。
其中，用分布智能时，在配电网中设置分布式智能体；用集中控制时，在配电网中设置控制中心与分散布局的监测点，所述监测点采集信息后传给控制中心处理。
其中，步骤（1）中所述配电网中智能体或监测点的设置位置包括：
A、线路上的分段开关处和不同回路的联络处；
B、线路分支；
C、配电站/配变台区；
D、环网柜/开闭所/电缆分接箱；
E、分布式电源并网点；
F、用户接入点；
所述智能体包括程序运行、数据存储、电气量检测、导线应力检测和信息通讯功能。
所述监测点包括数据存储、电气量检测、导线应力检测和信息通讯功能。
其中，根据开环运行方式建立断线故障定位方法模式，此模式包括区段层次模式I、端点层次模式和线路层次模式；
根据闭环运行方式建立断线故障定位方法模式，此模式包括区段层次模式II、所述端点层次模式和所述线路层次模式。
其中，所述区段层次模式I包括根据所述区段的端点个数分成的单端区段、双端区段、三端区段和四端区段；
所述区段层次模式II包括根据区段的端点个数及所处位置分成的单端区段、主干线上的双端区段、分支线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、分支线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段、两主干线上的四端区段和分支线上的四端区段。
其中，步骤（3）所述本地或某监测点处电流、电压或导线应力运行信息异常包括：
I.三相潮流中的任一相潮流远低于另外两相潮流；
II.潮流幅值发生大幅度；
III.任意一相导线应力发生大幅度降低；
IV.任意一相间电压降为正常值的一半左右；
V.任意一相间电压降接近于0；
VI.三相相电压均降接近于0；
VII.三相潮流中的任一相潮流方向与另外两相潮流方向相反。
其中，步骤（3）所述直接相邻智能体是指两智能所在端点通过导线相连，且两智能体之间无其它智能体相隔。
其中，步骤（4）所述分析诊断包括根据本地及接收到的或控制中心基于采集信息得出的断线故障相关信息异常信号，利用所述模式化多层次断线故障定位方法库、配电网接线类型、运行方式及本地智能体或出现断线故障相关信息异常现象的监测点所处位置，进行方法的条件匹配和诊断推理；
所述诊断推理包括：
a）对于各个方法，如果实际情况不满足基本条件之一，即可确定结论不成立。
b）对于仅有一个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件，则结论成立。
c）对于有校验条件与多个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件但不满足校验条件，则结论一成立。
d）对于有校验条件与多个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件与校验条件，则结论二成立。
其中，步骤（5）所述确定诊断结果对于分布式智能体包括：
①该智能体所连接的各个区段是否发生单相、双相或三相断线故障；
②该智能体所连接的各个区段是否可能发生单相、双相或三相断线故障；
③该智能体所连接的各个区段是否很可能发生单相、双相或三相断线故障；
④该智能体所连接的断线故障区段中的哪一条支线发生断线故障；或
⑤该智能体位于断线故障区段的上游或下游位置。
对于控制中心包括：
①哪个区段发生单相、双相或三相断线故障；
②哪个区段可能发生单相、双相或三相断线故障；
③哪个区段很可能发生单相、双相或三相断线故障；
④断线故障区段中的哪一条支线发生断线故障。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
本发明利用模式化的规则制定方法，处理问题全面可靠，且规则定制灵活，易于适应配电网多种运行方式。
本发明定位精确，实现区段层次的故障定位，缩小停电范围；避免了人工巡线，是理想的断线故障定位方法。
附图说明
图1为本发明提供的配电网断线故障定位方法基于分布式智能的实施流程。
图2为本发明提供的用于典型配电网中的断线故障定位方法实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
实施例一：基于分布式智能的实施方式：
本实施例用于处理配电网中的断线故障。总体思路是在配电网中设置多个智能体，各智能体具备程序运行、数据存储、电气量检测、导线应力检测、信息通讯等功能。分布智能根据采集、接收到的电网运行信息，结合电网结构特点、运行方式、自身所处位置，利用模式化配电网断线故障定位方法库，进行配电网断线故障诊断。
具体的，图1是本实施例提供的基于分布式智能的配电网断线故障定位方法流程，包括如下步骤：
（1）在配电网中设置多个智能体，各智能体具备程序运行、数据存储、电气量检测、导线应力检测、信息通讯等功能。如图2所示。
配电网中智能体的设置位置包括但不限于如下地点：
1）线路上每隔一定距离处、不同回路的联络处。
2）线路分支。
3）配电站/配变台区。
4）环网柜/开闭所/电缆分接箱。
5）分布式电源并网点。
6）用户接入点。
（2）建立模式化配电网断线故障定位方法库。该方法库包括如下内容：
配电网运行方式可分为两种：一种是开环运行方式，即单电源辐射状电网运行方式；一种是闭环运行方式，即多电源（电源数量不小于2）同时向一个电网供电的运行方式。需要针对不同的配电网运行方式，建立相应的断线故障定位方法。
一类：对于以开环方式运行的配电网
端点是电网中智能体所处的位置。端点将线路划分为若干区段，其本身处于区段与区段的连接位置。
区段是构成线路的基本单位。根据端点个数，可将配电网中的区段，分成单端区段、双端区段、三端区段、四端区段等四种典型模式。N（N≥3）端区段，由N条支线组成，每一端点对应一条区段内的支线。
线路由区段与区段连接组成。
开环运行配电网断线故障定位方法包括但不限于如下方法模式：
a）单端区段模式
方法一：
基本条件一：本区段端点三相相电压正常，且三相相间电压正常；
基本条件二：本区段中配变某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右；
基本条件三：该配变BC相间电压处于正常范围内。
结论：本区段发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段端点三相相电压正常，且三相相间电压正常；
基本条件二：本区段中配变三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：本区段发生两相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段端点三相相电压正常，且三相相间电压正常；
基本条件二：本区段中配变三相相电压均接近于0。
结论：本区段发生三相断线故障。
方法四：
基本条件：本区段端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：本区段发生A相断线故障。
b）双端区段模式
方法一：
基本条件一：本区段上游端点三相相间电压正常；
基本条件二：下游端点某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右；
基本条件三：下游端点BC相间电压处于正常范围内。
结论：该区段发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段上游端点三相相间电压正常；
基本条件二：下游端点三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：该区段发生两相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段上游端点三相相间电压正常；
基本条件二：下游端点三相相电压均接近于0。
结论：该区段发生三相断线故障。
方法四：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
c）三端区段模式
方法一：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；（本实施例中提及的端点1，端点2等，只是区别作用，并未在图中标出）
基本条件二：一个下游端点（记为端点2）三相相间电压正常。
基本条件三：另一个下游端点（记为端点3）某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右，且BC相间电压处于正常范围内。
结论：该区段端点3对应支线发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：一个下游端点（记为端点2）三相相间电压正常；
基本条件三：另一个下游端点（记为端点3）三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：该区段端点3对应支线发生两相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：一个下游端点（记为端点2）三相相间电压正常；
基本条件三：另一个下游端点（记为端点3）三相相电压均接近于0。
结论：该区段端点3对应支线发生三相断线故障。
方法四：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：两个下游端点（记为端点2、3）某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右，且BC相间电压处于正常范围内。
结论：该区段端点1对应支线发生A相断线故障。
方法五：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：两个下游端点（记为端点2、3）三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：该区段端点1对应支线发生两相断线故障。
方法六：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：两个下游端点（记为端点2、3）三相相电压均接近于0。
结论：该区段端点1对应支线发生三相断线故障。
方法七：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
d）四端区段模式
方法一：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：两个下游端点（记为端点2、3）三相相间电压正常；
基本条件三：另一个下游端点（记为端点4）某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右，且BC相间电压处于正常范围内。
结论：该区段端点4对应支线发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：两个下游端点（记为端点2、3）三相相间电压正常；
基本条件三：另一个下游端点（记为端点4）三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：该区段端点4对应支线发生两相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：两个下游端点（记为端点2、3）三相相间电压正常；
基本条件三：另一个下游端点（记为端点4）三相相电压均接近于0。
结论：该区段端点4对应支线发生三相断线故障。
方法四：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：三个下游端点（记为端点2、3、4）某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右，且BC相间电压处于正常范围内。
结论：该区段端点1对应支线发生A相断线故障。
方法五：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：三个下游端点（记为端点2、3、4）三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：该区段端点1对应支线发生两相断线故障。
方法六：
基本条件一：本区段上游端点（记为端点1）三相相间电压正常；
基本条件二：三个下游端点（记为端点2、3、4）三相相电压均接近于0。
结论：该区段端点1对应支线发生三相断线故障。
方法七：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
二类：对于以闭环方式运行的配电网
如图2所示，图2为本发明提供的用于典型配电网中的断线故障定位方法实施例结构示意图，图中所示的为闭环运行方式运行的配电网。
端点是电网中智能体所处的位置。端点将线路划分为若干区段，其本身处于区段与区段的连接位置。
区段是构成线路的基本单位。根据区段的端点个数及所处位置，可将闭环运行的配电网中的区段，分成单端区段、主干线上的双端区段、分支线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、分支线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段、两主干线上的四端区段、分支线上的四端区段等十种典型模式。N（N≥3）端区段，由N条支线组成，每一端点对应一条区段内的支线。
线路由区段与区段连接组成。
闭环运行配电网断线故障定位方法包括但不限于如下方法模式：
闭环运行的配电网中的分支线上的单端区段、双端区段、三端区段和四端区段相应的断线故障定位方法模式，同开环运行的配电网中的单端区段、双端区段、三端区段和四端区段的断线故障定位方法模式，故仅对主干线或半主干线上的区段的断线故障定位方法模式进行说明。
a）主干线上的双端区段模式
方法一：
基本条件一：本区段两端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1某相（设为A相）潮流发生逆转，即A相潮流方向指向区段内部，而B、C两相潮流方向不变；
基本条件四：本区段另一端点（记为端点2）A相潮流减小。
校验条件一：流经端点1的A相的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生A相断线故障。
结论二：该区段很可能发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段两端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1三相潮流发生逆转，即三相潮流方向均指向区段内部；
基本条件四：本区段另一端点（记为端点2）三相潮流均减小；
校验条件一：流经端点1的实际潮流与端点1的计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生两相或三相断线故障。
结论二：该区段很可能发生两相或三相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段两端点三相电流幅值均不高于正常上限；（正常上限，为电网正常运行时，流过该端点的三相电流最大幅值，可根据电网实际运行情况设定）
基本条件二：本区段两端点原有潮流方向均为指向区段内部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，两端点潮流方向不变，且一端点潮流幅值大幅度升高，另一端点潮流幅值大幅度降低。
校验条件一：两端点流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生断线故障。
结论二：该区段很可能发生断线故障。
方法四：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
b）全主干线上的三端区段模式
方法一：
基本条件一：本区段三端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1某相（设为A相）潮流发生逆转，即A相潮流方向指向区段内部，而B、C两相潮流方向不变；
校验条件一：流经端点1的A相的实际潮流与计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生A相断线故障。
结论二：该区段很可能发生A相断故障。
方法二：
基本条件一：本区段三端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1三相潮流发生逆转，即三相潮流方向均指向区段内部；
校验条件一：端点1流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生两相或三相断线故障。
结论二：该区段很可能发生两相或三相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段三端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，至少有两端点潮流幅值发生大幅度变化。
校验条件一：至少有两端点流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生断线故障。
结论二：该区段很可能发生断线故障。
方法四：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
c）半主干线上的三端区段模式
方法一：
基本条件一：本区段主干线上两端点（记为端点1、端点2）三相相间电压正常；
基本条件二：分支线上的端点（记为端点3）某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右，且BC相间电压处于正常范围内。
结论：该区段端点3对应支线发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段主干线上两端点（记为端点1、端点2）三相相间电压正常；
基本条件二：分支线上的端点（记为端点3）三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：该区段端点3对应支线发生两相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段主干线上两端点（记为端点1、端点2）三相相间电压正常。
基本条件二：分支线上的端点（记为端点3）三相相电压均接近于0。
结论：该区段端点3对应支线发生三相断线故障。
方法四：
基本条件一：本区段三端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一主干线上端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1某相（设为A相）潮流发生逆转，即A相潮流方向指向区段内部，而B、C两相潮流方向不变；
基本条件四：本区段另一主干线上端点（记为端点2）A相潮流降低；
校验条件一：端点1的A相的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生A相断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生A相断线故障。
方法五：
基本条件一：本区段三端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一主干线上端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1三相潮流发生逆转，即三相潮流方向均指向区段内部；
基本条件四：本区段另一主干线上端点（记为端点2）三相潮流均减小；
校验条件一：端点1的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生两相或三相断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生两相或三相断线故障。
方法六：
基本条件一：本区段三端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段主干线上两端点原有潮流方向均为指向区段内部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，本区段主干线上两端点潮流方向不变，且一端点潮流幅值大幅度升高，另一端点潮流幅值大幅度降低。
校验条件一：该区段主干线上两端点流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生断线故障。
方法七：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
d）全主干线上的四端区段
方法一：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1某相（设为A相）潮流发生逆转，即A相潮流方向指向区段内部，而B、C两相潮流方向不变；
校验条件一：端点1的A相流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生A相断线故障。
结论二：该区段很可能发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1三相潮流发生逆转，即三相潮流方向均指向区段内部；
校验条件一：端点1流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生两相或三相断线故障。
结论二：该区段很可能发生两相或三相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，至少有两端点潮流幅值发生大幅度变化。
校验条件一：至少有两端点流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段可能发生断线故障。
结论二：该区段很可能发生断线故障。
方法四：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
e）三主干线上的四端区段
方法一：
基本条件一：本区段主干线上三端点（记为端点1、端点2、端点3）三相相间电压正常；
基本条件二：分支线上的端点（记为端点4）某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右，且BC相间电压处于正常范围内。
结论：该区段端点4对应支线发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段主干线上三端点（记为端点1、端点2、端点3）三相相间电压正常；
基本条件二：分支线上的端点（记为端点4）三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：该区段端点4对应支线发生两相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段主干线上三端点（记为端点1、端点2、端点3）三相相间电压正常；
基本条件二：分支线上的端点（记为端点4）三相相电压均接近于0。
结论：该区段端点4对应支线发生三相断线故障。
方法四：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一主干线上端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1某相（设为A相）潮流发生逆转，即A相潮流方向指向区段内部，而B、C两相潮流方向不变；
校验条件一：端点1的A相流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生A相断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生A相断线故障。
方法五：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一主干线上端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1三相潮流发生逆转，即三相潮流方向均指向区段内部；
校验条件一：端点1流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生两相或三相断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生两相或三相断线故障。
方法六：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，本区段主干线上至少两端点潮流幅值发生大幅度变化。
校验条件一：该区段主干线上至少两端点流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生断线故障。
方法七：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
f）两主干线上的四端区段模式
方法一：
基本条件一：本区段主干线上两端点（记为端点1、端点2）及分支线上的一端点（记为端点3）三相相间电压正常；
基本条件二：分支线上的另一端点（记为端点4）某一相（设为A相）与另外两相的相间电压（即AB、AC相间电压）降为另一相间电压（即BC相间电压）的一半左右，且BC相间电压处于正常范围内。
结论：该区段端点4对应支线发生A相断线故障。
方法二：
基本条件一：本区段主干线上两端点（记为端点1、端点2）及分支线上的一端点（记为端点3）三相相间电压正常；
基本条件二：分支线上的另一端点（记为端点4）三相相间电压均接近于0，且三相相电压处于正常范围内。
结论：该区段端点4对应支线发生两相断线故障。
方法三：
基本条件一：本区段主干线上两端点（记为端点1、端点2）及分支线上的一端点（记为端点3）三相相间电压正常；
基本条件二：分支线上的端点（记为端点4）三相相电压均接近于0。
结论：该区段端点4对应支线发生三相断线故障。
方法四：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一主干线上端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1某相（设为A相）潮流发生逆转，即A相潮流方向指向区段内部，而B、C两相潮流方向不变；
基本条件四：本区段主干线上另一端点（记为端点2）A相潮流降低。
校验条件一：端点1的A相流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生A相断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生A相断线故障。
方法五：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：本区段一主干线上端点（记为端点1）原有三相潮流均指向区段外部；
基本条件三：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，端点1三相潮流发生逆转，即三相潮流方向均指向区段内部；
基本条件四：本区段主干线上另一端点（记为端点2）三相潮流幅值降低。
校验条件一：端点1流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生两相或三相断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生两相或三相断线故障。
方法六：
基本条件一：本区段四端点三相电流幅值均不高于正常上限；
基本条件二：在负荷大小及其分布变化不大的情况下，本区段主干线上两端点潮流幅值发生大幅度变化，一个大幅度升高，一个大幅度降低。
校验条件一：该区段主干线上两端点流经的实际潮流与其计算潮流产生大幅度偏差。
结论一：该区段主干线部分可能发生断线故障。
结论二：该区段主干线部分很可能发生断线故障。
方法七：
基本条件：本区段一端点某相（设为A相）导线应力大幅度降低。
结论：该区段发生A相断线故障。
其中，本发明的
所述的主干线，在开环运行的配电网中，是指承担主要潮流分配任务的线路；在闭环运行的配电网中，是指具有双端供电电源的线路。
所述的分支线，在开环运行的配电网中，是指接收来自主干线的潮流，并将潮流供给各个负荷的线路；在闭环运行的配电网中，是指仅有单端潮流供入的线路。
所述的区段上游端点是指，正向潮流流入该区段所经的端点。
所述的区段下游端点是指，正向潮流流出该区段所经的端点。
所述的配电网正方向，在开环运行的配电网中，即指电源提供的潮流方向。在闭环运行的配电网中，即指某一指定的电源提供的潮流方向。
所述的几种典型区段包括以开环方式运行的单端区段、双端区段、三端区段、四端区段典型区段；以闭环方式运行的单端区段、主干线上的双端区段、分支线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、分支线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段、两主干线上的四端区段、分支线上的四端区段等典型区段。
所述的单端区段是指，仅有一个端点的区段。该类区段多出现在电网末端。
所述的双端区段是指有两个端点的区段。
所述的三端区段是指有三个端点的区段。
所述的全主干线上的三端区段是指，该三端区段上的三条支线均在电网主干线上。
所述的半主干线上的三端区段是指，该三端区段有两条支线在电网主干线上，一条支线在电网分支线上。
所述的四端区段是指有四个端点的区段。
所述的全主干线上的四端区段是指，该四端区段上的四条支线均在电网主干线上。
所述的半主干线上的四端区段是指，该四端区段有三条支线在电网主干线上，一条支线在电网分支线上。
所述的两主干线上的四端区段是指，该四端区段有两条支线在电网主干线上，两条支线在电网分支线上。
（3）在配电网运行过程中，各智能体实时监测本地电网运行信息。运行信息包括本地电流、电压和导线应力等信息。如果在负荷大小及其分布变化不大的情况下，配电网断线故障相关信息异常，发送信息异常信号至直接相邻智能体，并且等待接收直接相邻智能体信息异常信号，延时时间t（1s≤t≤5s）后进入步骤(4)；如果未出现异常，则继续循环进行本步骤。
所述的断线故障相关信息异常，包括但不限于如下情况：
I.某相潮流远低于另外两相潮流；
II.潮流幅值发生大幅度降低；
III.某相导线应力发生大幅度降低；
IV.某相间电压降为正常值的一半左右；
V.某相间电压降为接近于0；
VI.三相相电压均降为接近于0；
VII.某相潮流方向与另外两相潮流方向相反。
（4）利用步骤（2）建立起的模式化断线故障定位方法库，结合配电网接线类型、运行方式及该智能体所处位置，根据本地及接收到的断线故障相关信息异常信号，进行方法的条件匹配，诊断推理。
推理过程遵循如下要求：
a）对于各个方法，如果实际情况不满足基本条件之一，即可确定结论不成立。
b）对于仅有一个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件，则结论成立。
c）对于有校验条件与多个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件但不满足校验条件，则结论一成立。
d）对于有校验条件与多个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件与校验条件，则结论二成立。
（5）确定诊断结果。
诊断结果包括但不限于如下内容：
①该智能体所连接的各个区段是否发生单相、双相或三相断线故障；
②该智能体所连接的各个区段是否可能发生单相、双相或三相断线故障；
③该智能体所连接的各个区段是否很可能发生单相、双相或三相断线故障；
④该智能体所连接的断线故障区段中的哪一条支线发生断线故障；或
⑤该智能体位于断线故障区段的上游或下游位置。
需要说明的是，本实施例中所说的大幅度是指，在短时间内（1s≤t≤5s）较初始值发生了大于等于50%的幅值变化。
所说的大幅度偏差是指，与计算值相差超过计算值的50%以上。
所说的变化不大是指，在短时间内（1s≤t≤5s）较初始值发生的幅值变化小于等于20%。
所说的远低于是指某项潮流幅值低于另外两项潮流幅值的50%，例如B相和C相潮流幅值基本相等，A相潮流幅值低于B相或C相潮流幅值的50%。
所说的一半左右中左右是指不超过一半的正负10%。
实施例二：基于集中控制的实施方式：
本实施例用于处理配电网中的断线故障。总体思路是在配电网中设置控制中心与分散布局的监测点。控制中心根据各个监测点实时采集并上报的数据，结合电网结构特点、运行方式，利用模式化配电网断线故障定位方法库，进行配电网断线故障诊断。
具体的，包括如下步骤：
（1）在配电网中设置控制中心与分散布局的监测点。控制中心具备程序运行、数据存储、信息通讯等功能。监测点具备电气量检测、导线应力检测、信息通讯、指令执行等功能。
配电网中监测点的设置位置包括但不限于如下地点：
1）线路上每隔一定距离处、不同回路的联络处。
2）线路分支。
3）配电站/配变台区。
4）环网柜/开闭所/电缆分接箱。
5）分布式电源并网点。
6）用户接入点。
（2）建立模式化配电网断线故障定位方法库。该方法库内容同“基于分布式智能的实施方式”中的方法库。
（3）在配电网运行过程中，各监测点实时采集本地电网运行信息并上报至控制中心。控制中心基于采集信息进行所辖区域电网中的状态监控。如果在负荷大小及其分布变化不大的情况下，配电网断线故障相关信息异常，则进行步骤(4)；如果未出现异常，则继续循环进行本步骤。
所述的断线故障相关信息异常，包括但不限于如下情况：
I.存在监测点的某相潮流远低于另外两相潮流；
II.存在监测点的潮流幅值发生大幅度降低；
III.存在监测点的某相导线应力发生大幅度降低；
IV.存在监测点的某相间电压降为正常值的一半左右；
V.存在监测点的某相间电压降为接近于0；
VI.存在监测点的三相相电压均降为接近于0；
VII.存在监测点的某相潮流方向与另外两相潮流方向相反。
（4）利用步骤（2）建立起的模式化断线故障定位方法库，结合配电网接线类型、运行方式及发生断线故障相关信息异常现象的监测点所处位置，进行方法的条件匹配，诊断推理。
推理过程遵循如下要求：
a）对于各个方法，如果实际情况不满足基本条件之一，即可确定结论不成立。
b）对于仅有一个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件，则结论成立。
c）对于有校验条件与多个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件但不满足校验条件，则结论一成立。
d）对于有校验条件与多个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件与校验条件，则结论二成立。
（5）确定诊断结果。
诊断结果包括但不限于如下内容：
①哪个区段发生单相、双相或三相断线故障；
②哪个区段可能发生单相、双相或三相断线故障；
③哪个区段很可能发生单相、双相或三相断线故障；
④断线故障区段中的哪一条支线发生断线故障。
本发明提供的一种配电网断线故障定位方法。该方法利用模式化的规则制定方法，处理问题全面可靠，且规则定制灵活，易于适应配电网多种运行方式；定位精确，实现区段层次的故障定位，缩小停电范围；避免了人工巡线，是较理想的断线故障定位方法。
最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (11)
1.一种配电网断线故障定位方法，其特征在于，根据配电网结构及供电方式，将局部配电网线路段划分为几种典型区段，并提出了典型区段的各端点在不同断线故障中具有的电压、潮流特性；根据配电网局部线路段的特征与典型区段进行匹配，确定各局部线路段所属的典型区段类型，然后根据实测的局部线路段各端点的电压、潮流特性与该线路段相对应的典型区段各端点在不同断线故障中具有的电压、潮流特性进行匹配，判断该线路段是否发生断线故障及断线故障的类型。
建立配电网断线故障定位方法后，所述方法可以采用但不限于以下步骤进行断线故障诊断：
（1）在配电网中设置分布式智能体或控制中心与监测点；
（2）建立模式化配电网断线故障定位方法库；
（3）所述智能体实时监测所述配电网运行过程中的本地电流、电压和导线应力运行信息，如果所述本地电流、电压或导线应力运行信息异常，发送信息异常信号至直接相邻智能体，并且等待接收直接相邻智能体信息异常信号，延时时间t后进入步骤（4）；否则循环步骤（3）；
所述监测点实时采集所述配电网运行过程中的本地电流、电压和导线应力运行信息并上报至控制中心；如果所述监控中心判断所述某监测点处电流、电压或导线应力运行信息异常，则进行步骤（4）；否则循环步骤（3）；
（4）依据配电网断线故障定位方法库，进行分析诊断；
（5）确定诊断结果。
2.如权利要求1所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述建立模式化配电网断线故障定位方法库包括针对配电网的运行方式建立相应的断线故障定位方法模式；
所述配电网运行方式包括开环运行方式和闭环运行方式；所述开环运行方式为单电源辐射状电网运行方式；所述闭环运行方式为多电源同时向一个配电网供电的运行方式。
3.如权利要求1或2所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，步骤（2）所述建立模式化配电网断线故障定位方法库的制定依据包括；
对于开环运行的配电网中的所述双端区段、所述三端区段和所述四端区段，当上游端点三相相电压正常且下游端点某两个相间电压降为正常值的一半左右时，该区段发生单相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压正常而三相相间电压接近于0，该区段发生两相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压接近于0，该区段发生三相断线故障；
对于闭环运行的配电网中的所述主干线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段和两主干线上的四端区段，在负荷大小及其分布变化不大的情况下，若一端点某相潮流或三相潮流发生方向逆转或潮流幅值发生大幅度变化，则该区段可能发生断线故障；
对于闭环运行的配电网中的分支线上的双端区段、分支线上的三端区段和分支线上的四端区段，当上游端点三相相电压正常且下游端点某两个相间电压降为正常值的一半左右时，该区段发生单相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压正常而三相相间电压接近于0，该区段发生两相断线故障；当上游端点三相相电压正常，且下游端点三相相电压接近于0，该区段发生三相断线故障。
此外，当区段端点导线应力发生大幅度降低时，也可确定该区段发生断线故障。
4.如权利要求1所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，用分布智能时，在配电网中设置分布式智能体；用集中控制时，在配电网中设置控制中心与分散布局的监测点，所述监测点采集信息后传给控制中心处理。
5.如权利要求1所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，步骤（1）中所述配电网中智能体或监测点的设置位置包括：
A、线路上的分段开关处和不同回路的联络处；
B、线路分支；
C、配电站/配变台区；
D、环网柜/开闭所/电缆分接箱；
E、分布式电源并网点；
F、用户接入点；
所述智能体包括程序运行、数据存储、电气量检测、导线应力检测和信息通讯功能。
所述监测点包括数据存储、电气量检测、导线应力检测和信息通讯功能。
6.如权利要求2所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，根据开环运行方式建立断线故障定位方法模式，此模式包括区段层次模式I、端点层次模式和线路层次模式；
根据闭环运行方式建立断线故障定位方法模式，此模式包括区段层次模式II、所述端点层次模式和所述线路层次模式。
7.如权利要求6所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，所述区段层次模式I包括根据所述区段的端点个数分成的单端区段、双端区段、三端区段和四端区段；
所述区段层次模式II包括根据区段的端点个数及所处位置分成的单端区段、主干线上的双端区段、分支线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、分支线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段、两主干线上的四端区段和分支线上的四端区段。
8.如权利要求1所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，步骤（3）所述本地或某监测点处电流、电压或导线应力运行信息异常包括：
I.三相潮流中的任一相潮流远低于另外两相潮流；
II.潮流幅值发生大幅度；
III.任意一相导线应力发生大幅度降低；
IV.任意一相间电压降为正常值的一半左右；
V.任意一相间电压降接近于0；
VI.三相相电压均降接近于0；
VII.三相潮流中的任一相潮流方向与另外两相潮流方向相反。
9.如权利要求1所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，步骤（3）所述直接相邻智能体是指两智能所在端点通过导线相连，且两智能体之间无其它智能体相隔。
10.如权利要求1所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，步骤（4）所述分析诊断包括根据本地及接收到的或控制中心基于采集信息得出的断线故障相关信息异常信号，利用所述模式化多层次断线故障定位方法库、配电网接线类型、运行方式及本地智能体或出现断线故障相关信息异常现象的监测点所处位置，进行方法的条件匹配和诊断推理；
所述诊断推理包括：
a）对于各个方法，如果实际情况不满足基本条件之一，即可确定结论不成立。
b）对于仅有一个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件，则结论成立。
c）对于有校验条件与多个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件但不满足校验条件，则结论一成立。
d）对于有校验条件与多个结论的方法，如果实际情况满足所有基本条件与校验条件，则结论二成立。
11.如权利要求1所述的配电网断线故障定位方法，其特征在于，步骤（5）所述确定诊断结果对于分布式智能体包括：
①该智能体所连接的各个区段是否发生单相、双相或三相断线故障；
②该智能体所连接的各个区段是否可能发生单相、双相或三相断线故障；
③该智能体所连接的各个区段是否很可能发生单相、双相或三相断线故障；
④该智能体所连接的断线故障区段中的哪一条支线发生断线故障；或
⑤该智能体位于断线故障区段的上游或下游位置。
对于控制中心包括：
①哪个区段发生单相、双相或三相断线故障；
②哪个区段可能发生单相、双相或三相断线故障；
③哪个区段很可能发生单相、双相或三相断线故障；
④断线故障区段中的哪一条支线发生断线故障。
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