CN104360230A - 一种配电网有源多分支节点故障分支的定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种配电网有源多分支节点故障分支的定位方法及装置，该方法首先获取母线节点的每个下游分支上的检测电流，将所有的检测电流进行两两分组，获得多个电流组，确定每个电流组中两个检测电流之间的相角差，当每个相角差的绝对值均未超过90度时，确定该母线节点的上游分支为故障分支，当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支，从而实现对故障分支的定位。现实中，普遍在配电网馈线上不装设电压互感器且仅在系统侧安装电流互感器，本申请仅仅利用了在下游分支上检测到的电流，且并不需要检测电压，可应用在该场景中。另外，本发明还能自适应分布式电源退出运行的情况。

Description

一种配电网有源多分支节点故障分支的定位方法及装置

技术领域

本发明涉及含分布式电源配电网系统检测技术领域，尤其是一种配电网有源多分支节点故障分支的定位方法及装置。

背景技术

在包含分布式电源(distributed generation，DG)配电网系统中，存在母线节点。根据母线节点所连接分支数的不同，可以将母线节点分为二分支节点或多分支节点。另外，根据连接分支上有无接入分布式电源DG的不同情况，可以将分支分为有源分支或无源分支。

在配电网中，若母线节点的分支为多分支，且各个分支均为有源分支，则该母线节点被称为有源多分支节点。当发生配电网线路故障时，需要对配电网有源多分支节点的故障分支进行准确定位，以处理该分支的故障情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种配电网有源多分支节点故障分支的定位方法及装置，用以实现对配电网中有源多分支母线节点的故障分支进行定位。为实现所述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种配电网有源多分支节点故障分支的定位方法，包括：

获取母线节点的每个下游分支上的检测电流；

将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；其中，每个所述电流组中包括两个检测电流；

针对每个所述电流组，确定该电流组中两个检测电流之间的相角差；

当每个所述相角差的绝对值均未超过90度时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支；

当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支。

优选地，所述将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组包括：

当所述检测电流的个数为偶数时，将所述多个检测电流中每两个检测电流进行分组，获得多个电流组；

当所述检测电流的个数为奇数时，依次将所述检测电流两两分组，并将剩余的一个检测电流与所有检测电流中的任意一个检测电流进行分组，获得多个电流组。

优选地，所述将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组包括：

判断各个所述检测电流是否均大于预设电流阈值；

若是，将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

否则，将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组。

优选地，所述将所述多个检测电流中未大于预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组包括：

当并非所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

当所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支。

优选地，当所述配电网的故障类型为三相短路时，所述检测电流具体为检测电流的正序分量；

当所述配电网的故障类型为两相短路时，所述检测电流具体为检测电流的负序分量。

本申请还提供了一种配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，包括：

检测电流获取模块，用于获取母线节点的每个下游分支上的检测电流；

检测电流分组模块，用于将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；其中，每个所述电流组中包括两个检测电流；

相角差确定模块，用于针对每个所述电流组，确定该电流组中两个检测电流之间的相角差；

上游分支确定模块，用于当每个所述相角差的绝对值均未超过90度时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支；

下游分支确定模块，用于当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支。

优选地，所述检测电流分组模块包括：

第一分组子模块，用于当所述检测电流的个数为偶数时，将所述多个检测电流中每两个检测电流进行分组，获得多个电流组；

第二分组子模块，用于当所述检测电流的个数为奇数时，依次将所述检测电流两两分组，并将剩余的一个检测电流与所有检测电流中的任意一个检测电流进行分组，获得多个电流组。

优选地，所述检测电流分组模块包括：

电流判断子模块，用于判断各个所述检测电流是否均大于预设电流阈值；若是，触发第一电流分组子模块；否则，触发第二电流分组子模块；

第一电流分组子模块，用于将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

第二电流分组子模块，用于将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组。

优选地，所述第二电流分组子模块包括：

第一电流分组单元，用于当并非所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

第二电流分组单元，用于当所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支。

优选地，当所述配电网的故障类型为三相短路时，所述检测电流获取模块获取的检测电流具体为检测电流的正序分量；当所述配电网的故障类型为两相短路时，所述检测电流获取模块获取的检测电流具体为检测电流的负序分量。本发明提供了一种配电网有源多分支节点故障分支的定位方法及装置，该方法首先获取有源多分支母线节点的每个下游分支上的检测电流，将所有的检测电流进行两两分组，获得多个电流组，确定每个电流组中两个检测电流之间的相角差，当每个相角差的绝对值均未超过90度时，确定该母线节点的上游分支为故障分支，当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支，从而实现对故障分支的定位。需要说明，配电系统的实际情况普遍是配电网馈线上不装设电压互感器且仅在系统侧安装电流互感器，本发明仅仅利用了在下游分支上检测到的电流，且并不需要检测电压，因此可应用于上述普遍场景中，实用性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的配电网中一个母线节点的示意图；

图2为本发明实施例提供的配电网有源多分支节点故障分支的定位方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的配电网有源多分支节点故障分支的定位方法的另一流程图；

图4为本发明实施例提供的上游分支短路时的等效电路图；

图5为本发明实施例提供的各个电流量的相量关系图；

图6为本发明实施例提供的各个电流量变化时的相量关系图；

图7为本发明实施例提供的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明以下各个实施例均应用在有源多分支配电网中，也就是说，配电网中的母线节点均包括多个分支，其中，将系统侧的分支作为上游分支，将负荷侧的分支作为下游分支，且每个下游分支上均接有分布式电源。如图1所示，母线节点A连接的分支线路分别为分支AS、分支AB及分支AC。其中，分支AS为上游分支，分支AB及分支AC为下游分支，且分支AB上的分布式电源为DG1，分支AC上的分布式电源为DG2。

需要说明，配电网中包括多个母线节点，除了紧接系统侧及紧接负荷侧的两个母线节点外，中间每个母线节点中的前一母线节点的下游分支还可以连接下一母线节点的上游分支。因此，在检测整个配电网的故障分支时，可以从系统侧开始依次检测每个母线节点，分别确定对于当前检测的母线节点来说，故障分支为上游分支还是下游分支，当故障分支为某两个母线节点中间的分支时，便可将该分支确定为整个配电网的故障分支。具体来讲：

检测首个母线节点的故障分支为上游分支还是下游分支；

若故障分支为首个母线节点的上游分支，便可直接确定故障分支为上游分支；

若故障分支为首个母线节点的下游分支，则继续检测该下游分支连接的下一母线节点的故障分支。

若对于该下一母线节点来说，故障分支为上游分支，则说明该上游分支为整个配电网的故障分支；

若对于该下一母线节点来说，故障分支为下游分支，则继续检测该下游分支连接的下一母线节点的故障分支，以此类推，直至检测到最后一个母线节点。

从上述检测方法可以看出，对整个配电网故障分支的检测其实是对每个母线节点故障分支的重复定位过程，也就是说，依次分别对母线节点的故障分支进行定位。因此，以下各个发明实施例提供的是对配电网中任一母线节点的定位过程，通过重复该定位方法，便可确定出整个配电网的故障分支。

参照图2，其示出了本发明实施例提供的配电网有源多分支节点故障分支的定位方法的流程，具体包括以下步骤：

步骤S101：获取母线节点的每个下游分支上的检测电流。

本实施例中，母线节点为有源多分支母线节点，并且只在配电网分支线路的系统侧一端安装了电流互感器，因此，只能采集到母线节点下游分支的电流。如图1所示，采集到的电流为分支AB上的电流及分支AC上的电流

步骤S102：将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；其中，每个所述电流组中包括两个检测电流。

其中，将所有的检测电流两两分组，指的是每一个检测电流都有一个合为一组的检测电流。因此，并不排除有些检测电流同时和其他多个检测电流组为一组。例如，电流与电流合为一组，同时电流也与电流合为一组。当然，每个检测电流不能与自身组为一组。

步骤S103：针对每个所述电流组，确定该电流组中两个检测电流之间的相角差。

本实施例中，需要计算每个电流组中两个检测电流的相角差。其中，确定两个电流相角差的公式可以利用arg函数，arg函数指的是求解复数的幅角主值，在此处指的是求解两个电流的相位差。例如，为计算电流与电流的相位差。

步骤S104：当每个所述相角差的绝对值均未超过90度时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支。

上一步骤计算出多组相角差，本步骤判断每个相角差的绝对值是不是都没有超过90度。其中，相角差带有方向，如为-55度，因此需要判断单纯的数值是否未超过90，以电流与电流为例，具体的判断公式如：当该公式成立时，表明故障分支并非分支AB及分支AC。

原理是，电流会流向故障分支，包含故障分支的电流分组中的两个电流的相角差绝对值必然大于90度，因此，当两个分支上的电流相位角绝对值未大于90度时，说明这两个分支并非故障分支。

当全部的电流分组获得的相角差绝对值均未大于90度时，则说明该母线节点的所有下游分支均非故障分支，也即该母线节点的上游分支线路为故障分支。

步骤S105：当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支。

其中，当多个电流组中，存在相位角绝对值超过90度的电流组时，则表明该母线节点的故障分支为下游分支，且为该电流组中某个检测电流所在的分支。进一步地，确定该电流组中幅值较大的电流，进而可知该电流所在的分支为故障分支。

需要说明，上述步骤S104与步骤S105的执行顺序并非具有先后顺序，而是在步骤S103之后可能执行该两个步骤的任意一个。

由以上的技术方案可知，本发明实施例首先获取母线节点的每个下游分支上的检测电流，将所有的检测电流进行两两分组，获得多个电流组，确定每个电流组中两个检测电流之间的相角差，当每个相角差的绝对值均未超过90度时，确定该母线节点的上游分支为故障分支，当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支，从而实现对故障分支的定位。需要说明，配电系统的实际情况普遍是配电网馈线上不装设电压互感器且仅在系统侧安装电流互感器，本实施例仅仅利用了在下游分支上检测到的电流，且并不需要检测电压，因此可应用于上述普遍场景中，实用性更好。

需要说明，上述实施例可以认为是以三相短路的故障类型为背景提出的定位方法，各个分支线路上的电流可以是正序电流量。对于两相短路而言，各个分支线路上的电流可以是负序电流量，方法的执行过程相同。具体地，首先判断配电网的故障类型为三相短路还是两相短路，当为三相短路时，检测电流具体为检测电流的正序分量；当为两相短路时，检测电流具体为检测电流的负序分量。

上述实施例中，步骤S102将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组的具体实现方式可以是：

当所述检测电流的个数为偶数时，将所述多个检测电流中每两个检测电流进行分组，获得多个电流组；当所述检测电流的个数为奇数时，依次将所述检测电流两两分组，并将剩余的一个检测电流与所有检测电流中的任意一个检测电流进行分组，获得多个电流组。

也就是说，为每个检测电流都确定一个除自身之外的检测电流共同作为一个分组。偶数个检测电流时两两分组，奇数个检测电流时两两分组且为剩余的一个检测电流任意确定一个分组的检测电流。

现实的配电网中，可能出现分支线路上的分布式电源(DG)输出功率变小以至退出运行的情况，此时，有源分支可能变为无源分支。为了适应该种情况，则可以对上述故障分支的定位方法进行改进。由于当DG退出运行时，该分支线路上检测到的电流会随之变小。因此可以预先设定电流阈值，认为电流小于等于该预设阈值的分支上的DG出现了上述情况，并将该分支去除，对剩余的分支进行定位检测。

以在出现DG退出运行的情况时，实现准确定位，本发明实施例提供了故障分支的另一定位方法，该方法在图2的基础上，还包括：

在步骤S101之后执行，判断各个所述检测电流是否均大于预设电流阈值；若是，返回执行步骤S102；否则，将所述多个检测电流中未大于预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组，返回执行步骤S103。

其中，分别判断每个检测电流是否都大于预设的电流阈值。若是，表明该母线节点每个下游分支上的DG均正常运行，并未出现退出运行的情况，则从图2所示的步骤S102继续执行。

其中，当多个电流中存在小于或等于预设电流阈值的电流时，将该小于或等于预设电流预设的电流去除，也就是说，该电流所在的分支上DG非正常工作且故障分支并不在该分支上，可以不考虑该分支，进而将剩余的所有检测电流两两分组，获得多个电流组，再从图2所示的步骤S103继续执行。

在本实施例提供的技术方案中，通过判断检测电流与预设电流阈值之间的关系，判断分支上的分布式电源是否退出运行，并将所述多个检测电流中未大于预设电流阈值的检测电流去除，从而排除掉分布式电源退出的分支后进行故障分支的定位，也就是说，本实施例的技术方案可以自适应分布式电源退出运行的情况。

当然，还可能出现所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值的情况，如图3所示，该方法在图2的基础上，还包括：

步骤S106：判断各个所述检测电流是否均大于预设电流阈值；若是，执行步骤S102；否则，执行步骤S107。

步骤S107：判断是否所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值；若否，执行步骤S108；若是，执行步骤S109。

步骤S108：将所述多个检测电流中未大于预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组。

也即，当并非所有的检测电流都大于预设阈值，且并非所有的检测电流也都未大于该预设阈值时，执行本步骤。简单而言，当有的检测电流大于阈值有的检测电流未大于阈值时，将所有未大于阈值的检测电流去除，也即将DG退出运行的分支去除，仅考虑DG正常工作的分支。

步骤S109：确定所述母线节点的上游分支为故障分支。

也就是说，所有的检测电流均未大于预设电流阈值时，确定所有的下游分支上的DG均退出运行且上游分支为故障分支。

本实施例中的其他步骤可参照上述各个实施例的说明，此处不做赘述。

下面结合图1，对以上各个发明实施例的定位原理进行介绍。

如图1所示，分支线路AB及AC上均接有DG，用电势源和阻抗的串联来等效DG，其中Z_DG1分别为DG1的等效内电势和内阻抗，Z_DG2分别为DG2的等效内电势和内阻抗，Z_S分别为系统侧等值电势和等值阻抗，Z_lAB为分支AB的线路阻抗，Z_lAC为分支AC的线路阻抗。

由于两个DG的电压等级一样，故可以认为两个电势源的电压大小近似相等，即E_DG1＝E_DG2；而与电势源串联的阻抗则与DG本身的容量有关，DG的容量越大，则阻抗越小，故一般情况下两个DG阻抗的大小不一样，即有Z_DG1≠Z_DG2。当上游分支发生短路时，可以将图1用图4所示的电路来进行等效。其中，Z_d表示短路点与节点A之间的阻抗；Z_AB表示分支线路AB上的总阻抗，即Z_AB＝Z_lAB+Z_DG1；Z_AC表示分支线路AC上的总阻抗，即Z_AC＝Z_lAC+Z_DG2。规定各分支电流的正方向均是由母线流向线路，则和的正方向如图4中所示。

由图4，根据叠加原理，可以得到流过分支线路AB的电流的表达式，如下所示：

$\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{AB}}=-\frac{{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}1}}{Z_{\mathrm{AB}}+\frac{Z_{\mathrm{AC}}\·Z_d}{Z_{\mathrm{AC}}+Z_d}}+\frac{{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}2}}{Z_{\mathrm{AC}}+\frac{Z_{\mathrm{AB}}\·Z_d}{Z_{\mathrm{AB}}+Z_d}}\·\frac{Z_d}{Z_{\mathrm{AB}}+Z_d}\\ =\frac{{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}2}\·Z_d-{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}1}(Z_{\mathrm{AC}}+Z_d)}{Z_{\mathrm{AB}}\·Z_{\mathrm{AC}}+Z_{\mathrm{AB}}\·Z_d+Z_{\mathrm{AC}}\·Z_d}\end{array}---\left(1\right)$

同理，流过分支线路AC的电流的表达式为：

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{AC}}=\frac{{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}1}\·Z_d-{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}2}(Z_{\mathrm{AB}}+Z_d)}{Z_{\mathrm{AB}}\·Z_{\mathrm{AC}}+Z_{\mathrm{AB}}\·Z_d+Z_{\mathrm{AC}}\·Z_d}---\left(2\right)$

由式(1)、式(2)可以得到和两个相量之间的关系，如下所示：

$\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{AB}}}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{AC}}}=\frac{{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}2}\·Z_d-{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}1}(Z_{\mathrm{AC}}+Z_d)}{{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}1}\·Z_d-{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}2}(Z_{\mathrm{AB}}+Z_d)}=\frac{{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}1}(\frac{Z_{\mathrm{AC}}}{Z_d}+1)-{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}2}}{{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}2}(\frac{Z_{\mathrm{AB}}}{Z_d}+1)-{\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}1}}=\frac{\stackrel{\·}{M}}{\stackrel{\·}{N}}=\frac{M}{N}\∠\mathrm{\β}$

因此，和之间的相角差即为和两个相量之间的相角差β。为了简化分析，认为各线路的类型一致，各阻抗的阻抗角均相等，此时有Z_AC/Z_d＝a，Z_AB/Z_d＝b均为大于0的实数。据此，可以画出如图5所示的相量关系图。

其中，即表示相量 ${\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}2}(Z_{\mathrm{AB}}/Z_d+1),$ 表示相量 ${\stackrel{\·}{E}}_{\mathrm{DG}1}(Z_{\mathrm{AC}}/Z_d+1),$ α表示和之间的相角差，β即为电流和之间的相角差。规定两个相量之间相位差的范围为[0°,180°]。令E_DG1＝E_DG2＝c，OB＝L₁，OA＝L₂。由图可以得到下式：

$\tan {\mathrm{\θ}}_1=\frac{L_1\·\sin \mathrm{\α}}{L_1\·\cos \mathrm{\α}-c}$

$\tan {\mathrm{\θ}}_2=\frac{c\·\sin \mathrm{\α}}{L_2-c\·\cos \mathrm{\α}}$

由于β＝θ₁+θ₂，故有：

$\tan \mathrm{\β}=\tan ({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_2)=\frac{\tan {\mathrm{\θ}}_1+\tan {\mathrm{\θ}}_2}{1-\tan {\mathrm{\θ}}_1\·\tan {\mathrm{\θ}}_2}=\frac{L_1{L}_2\sin \mathrm{\α}-c^2\sin \mathrm{\α}}{L_1{L}_2\cos \mathrm{\α}+c^2\cos \mathrm{\α}-c{L}_1-{\mathrm{cL}}_2}---\left(3\right)$

假定L₁、L₂、c的值均恒定，研究β与α之间的关系。

在式(3)中的分母不为0的前提下，将式(3)对α进行求导，可得到下式：

$\begin{array}{c}{\tan }^{\′}\mathrm{\β}=(L_1{L}_2-c^2)\frac{\cos \mathrm{\α}(L_1{L}_2\cos \mathrm{\α}+c^2\cos \mathrm{\α}-{\mathrm{cL}}_1-c{L}_2)-(-L_1{L}_2\sin \mathrm{\α}-c^2\sin \mathrm{\α})\sin \mathrm{\α}}{{(L_1{L}_2\cos \mathrm{\α}+c^2\cos \mathrm{\α}-c{L}_1-{\mathrm{cL}}_2)}^2}\\ =(L_1{L}_2-c^2)\frac{L_1{L}_2+c^2-\left({\mathrm{cL}}_1+c{L}_2\right)\cos \mathrm{\α}}{{(L_1{L}_2\cos \mathrm{\α}+c^2\cos \mathrm{\α}-c{L}_1-{\mathrm{cL}}_2)}^2}\end{array}$

由于L₁>c，L₂>c，因此(L₁L₂-c²)>0，而cosα≤1，所以有：

${\tan }^{\′}\mathrm{\β}\≥(L_1{L}_2-c^2)\frac{(L_1-c)(L_2-c)}{{(L_1{L}_2\cos \mathrm{\α}+c^2\cos \mathrm{\α}-c{L}_1-{\mathrm{cL}}_2)}^2}>0$

当式(3)中分母等于0时，对应β＝90°的情况，由此可以得到：

$0<\cos \mathrm{\&alpha;}=\frac{{\mathrm{cL}}_1+{\mathrm{cL}}_2}{L_1{L}_2+c^2}<1$

通过上式并结合图5的直观表示，可以知道当β＝90°时，对应α＝α₁∈(0°,90°)。

上面的分析表明，当α∈[0°,α₁)或者α∈(α₁,180°]时，tanβ是α的增函数，即tanβ将随着α的增大而增大。因此，在上述区间下，β也将是α的增函数。考虑到β变化的连续性，容易得到β在α∈[0°,180°]的区间内均将随着α的增大而增大，且其值域也为[0°,180°]。

在式(3)的基础上，假定α、L₂、c的值不变，研究β随L₁即Z_AC/Z_d的变化情况。同理，可以对式(3)进行求导，可得：

$\begin{array}{c}{\tan }^{\&prime;}\mathrm{\&beta;}=\frac{L_2\sin \mathrm{\&alpha;}(L_1{L}_2\cos \mathrm{\&alpha;}+c^2\cos \mathrm{\&alpha;}-{\mathrm{cL}}_1-c{L}_2)-(L_1{L}_2\sin \mathrm{\&alpha;}-c^2\sin \mathrm{\&alpha;})(L_2\cos \mathrm{\&alpha;}-c)}{{(L_1{L}_2\cos \mathrm{\&alpha;}+c^2\cos \mathrm{\&alpha;}-c{L}_1-{\mathrm{cL}}_2)}^2}\\ =\frac{-c\sin \mathrm{\&alpha;}({L_2}^2+c^2-2L_{2}c\cos \mathrm{\&alpha;})}{{(L_1{L}_2\cos \mathrm{\&alpha;}+c^2\cos \mathrm{\&alpha;}-c{L}_1-{\mathrm{cL}}_2)}^2}\end{array}$

由于sinα>0，且L₂ ²+c²-2L₂ccosα≥L₂ ²+c²-2L₂c＝(L₂-c)²>0，所以有tan′β<0，即β是L₁的减函数，它将随着L₁的增大而减小。实际上，这种关系也可以由如图6所示的相量图直观地得到。

由图可知，由于L₂、α不变，故γ₁也不变。随着L₁的增大，γ₂将变小，由于β＝γ₁+γ₂，故β也将减小。

通过类似的分析可知，当α、L₁、c的值不变时，β也将随着L₂即Z_AB/Z_d的增大而减小。

通过上面的分析，可以得到以下结论：当与之间的相角差α越小，或者非故障分支线路AC和AB的阻抗Z_AC、Z_AB与故障分支线路阻抗Z_d之间的比值越大时，分支电流与之间的相角差β将越小。当和之间的相角差α为0时，有：

在实际系统中，由于受到大系统的钳制，和之间的相角差α一般都很小，且故障分支的阻抗Z_d也不会太大，所以与之间的相角差β也较小。因此，一般情况下，本发明中的判据能够满足实际系统的需要。

下面对本发明实施例提供的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置进行介绍，需要说明，下文的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置可参照上文的配电网有源多分支节点故障分支的定位方法，下文并不做赘述。

见图7，其示出了一种配电网有源多分支节点故障分支的定位装置的结构，具体包括：检测电流获取模块101、检测电流分组模块102、相角差确定模块103、上游分支确定模块104及下游分支确定模块105。其中：

检测电流获取模块101，用于获取母线节点的每个下游分支上的检测电流；

检测电流分组模块102，用于将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；其中，每个所述电流组中包括两个检测电流；

相角差确定模块103，用于针对每个所述电流组，确定该电流组中两个检测电流之间的相角差；

上游分支确定模块104，用于当每个所述相角差的绝对值均未超过90度时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支；

下游分支确定模块105，用于当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支。

需要说明，配电系统的实际情况普遍是配电网馈线上不装设电压互感器且仅在系统侧安装电流互感器，本发明实施例仅仅利用了在下游分支上检测到的电流，且并不需要检测电压，因此可应用于上述普遍场景中，实用性更好。

上述的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，检测电流分组模块102可以包括：

第一分组子模块，用于当所述检测电流的个数为偶数时，将所述多个检测电流中每两个检测电流进行分组，获得多个电流组；

第二分组子模块，用于当所述检测电流的个数为奇数时，依次将所述检测电流两两分组，并将剩余的一个检测电流与所有检测电流中的任意一个检测电流进行分组，获得多个电流组。

上述配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，检测电流分组模块102可以包括：

电流判断子模块，用于判断各个所述检测电流是否均大于预设电流阈值；若是，触发第一电流分组子模块；否则，触发第二电流分组子模块；

第一电流分组子模块，用于将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

第二电流分组子模块，用于将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组。

上述的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，第二电流分组子模块可以包括：

第一电流分组单元，用于当并非所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

第二电流分组单元，用于当所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支。

上述的各个配电网有源多分支节点故障分支的定位装置中，当配电网的故障类型为三相短路时，检测电流获取模块101获取的检测电流具体为检测电流的正序分量；当配电网的故障类型为两相短路时，检测电流获取模块101获取的检测电流具体为检测电流的负序分量。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种配电网有源多分支节点故障分支的定位方法，其特征在于，包括：

获取母线节点的每个下游分支上的检测电流；

将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；其中，每个所述电流组中包括两个检测电流；

针对每个所述电流组，确定该电流组中两个检测电流之间的相角差；

当每个所述相角差的绝对值均未超过90度时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支；

当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支。

2.根据权利要求1所述的配电网有源多分支节点故障分支的定位方法，其特征在于，所述将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组包括：

当所述检测电流的个数为偶数时，将所述多个检测电流中每两个检测电流进行分组，获得多个电流组；

当所述检测电流的个数为奇数时，依次将所述检测电流两两分组，并将剩余的一个检测电流与所有检测电流中的任意一个检测电流进行分组，获得多个电流组。

3.根据权利要求1所述的配电网有源多分支节点故障分支的定位方法，其特征在于，所述将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组包括：

判断各个所述检测电流是否均大于预设电流阈值；

若是，将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

否则，将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组。

4.根据权利要求3所述的配电网有源多分支节点故障分支的定位方法，其特征在于，所述将所述多个检测电流中未大于预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组包括：

当并非所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

当所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支。

5.根据权利要求1所述的配电网有源多分支节点故障分支的定位方法，其特征在于，当所述配电网的故障类型为三相短路时，所述检测电流具体为检测电流的正序分量；

当所述配电网的故障类型为两相短路时，所述检测电流具体为检测电流的负序分量。

6.一种配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，其特征在于，包括：

检测电流获取模块，用于获取母线节点的每个下游分支上的检测电流；

检测电流分组模块，用于将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；其中，每个所述电流组中包括两个检测电流；

相角差确定模块，用于针对每个所述电流组，确定该电流组中两个检测电流之间的相角差；

上游分支确定模块，用于当每个所述相角差的绝对值均未超过90度时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支；

下游分支确定模块，用于当存在相位角的绝对值超过90度的电流组时，确定该电流组中幅值较大值的检测电流所在的下游分支为故障分支。

7.根据权利要求6所述的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，其特征在于，所述检测电流分组模块包括：

第一分组子模块，用于当所述检测电流的个数为偶数时，将所述多个检测电流中每两个检测电流进行分组，获得多个电流组；

第二分组子模块，用于当所述检测电流的个数为奇数时，依次将所述检测电流两两分组，并将剩余的一个检测电流与所有检测电流中的任意一个检测电流进行分组，获得多个电流组。

8.根据权利要求6所述的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，其特征在于，所述检测电流分组模块包括：

电流判断子模块，用于判断各个所述检测电流是否均大于预设电流阈值；若是，触发第一电流分组子模块；否则，触发第二电流分组子模块；

第一电流分组子模块，用于将所有的所述检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

第二电流分组子模块，用于将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组。

9.根据权利要求8所述的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，其特征在于，所述第二电流分组子模块包括：

第一电流分组单元，用于当并非所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，将所述多个检测电流中未大于所述预设电流阈值的检测电流去除，并将剩余的所有检测电流进行两两分组，获得多个电流组；

第二电流分组单元，用于当所有的检测电流均未大于所述预设电流阈值时，确定所述母线节点的上游分支为故障分支。

10.根据权利要求6所述的配电网有源多分支节点故障分支的定位装置，其特征在于，当所述配电网的故障类型为三相短路时，所述检测电流获取模块获取的检测电流具体为检测电流的正序分量；当所述配电网的故障类型为两相短路时，所述检测电流获取模块获取的检测电流具体为检测电流的负序分量。