CN104965150A - 基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，步骤包括将配电网络的所有供电用户划分为多个供电台区，读入所有告警信息；根据每一个供电链路中的告警装置及告警信息对设备分层；读入第一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话；找到当前故障报修电话对应的供电链路，计算每一层设备在受理当前故障报修电话时的故障隶属度；计算每一个设备在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度；根据每一个设备的最终故障隶属度评判当前供电链路的故障区段。本发明能够达到容错性和快速性的故障定位要求，具有故障定位准确性高、容错性好、定位速度快的优点。

Description

基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法

技术领域

本发明涉及配电网故障定位技术，具体涉及一种基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法。

背景技术

随着电力系统的稳定发展，配电网的自动化水平也变得越来越高，大量的自动化装置已经被成功应用于配电网。但是，由于受到建设费用的限制，一般只在负荷密集区建设配电自动化，且通常是分步实施。很多自动化水平较低的供电区域尤其是广大农村地区，其设备陈旧、结构混杂、保护落后，缺乏规范的管理和定期的维护，且容易受到周围环境和气候的影响，存在事故率高、事故查找困难、安全可靠性差等问题。

由营销信息和配电运行信息构成的营配信息即为配电网故障定位方法的依据。现有应用于自动化水平较低区域的配电网故障定位方法主要分为两类：一类是基于营销信息，该方法依据供电用户打来的报修电话来推断每个台区的供电状态，从而估计故障区段；第二类是基于配电运行信息，该方法依据告警装置(分界开关和故障指示器)上传至集控中心的信号，获取相关采集点的运行情况，从而缩小故障的查找范围。(1)基于用户报修电话的定位方法先根据配电设备和用户的连接关系，在所有停电用户报修电话信息正确且完备的情况下能准确判断故障区段。但受到主观原因以及知识水平因素的影响，供电用户对于自身的停电故障认识不够充分，这样容易产生用户误打报修电话或者用户未及时拨打报修电话，常常导致在大量的随机报修电话中包含着很多不确定性信息，甚至是错误信息。在此种情况下，基于故障报修电话的定位方法将不能满足要求。(2)基于设备告警信息的定位方法依赖于信息采集装置上传的有限信息，根据故障线路中最后一个上传告警信息的采集装置和第一个未上传告警信息的采集装置构成的区间来确定定位故障。但考虑到资金有限，很多分支线路都只安装少量甚至没有安装信息采集装置，因而无法提供相应的开关状态信息，所以，该方法只能缩小人工巡线范围，无法定位具体的故障区段。此外，由于告警装置大多是被动检测，依赖发生故障前后配电网参数的变化，若故障信号本身较弱，或受到电磁干扰和谐波污染，信号失真将较大，容易导致保护装置的误动或拒动，从而影响了告警信息的准确性，特别是当安装环境通讯信号不稳定性时，也极易导致告警信息的漏报。因此，基于设备告警信息的方法具有相当的局限性，难以准确和详细定位发生故障的区段。

无论是基于故障报修电话还是基于设备告警信息的定位方法，考虑到供电用户主观因素的影响和告警信息的不确定性，理论正确率都不是很高。此种情况下，对多来源故障信息的综合考虑和分析将尤为重要。因此为了降低人工巡查的强度，如何实现不完备的营配信息的模糊融合，对用户报修电话信息、分界开关信息和故障指示器信息进行整体性地分析和处理，从而实现配电网故障的精确定位得到准确的故障区段，降低配电网的自动化程度不高区域中故障定位的错误概率，已经成为一项亟待解决的关键技术问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种故障定位准确性高、容错性好、定位速度快的基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，步骤包括：

1)将配电网络的所有供电用户划分为多个供电台区，每一个供电台区沿潮流方向回溯到母线之间的线路为该供电台区的供电链路，读入配电网络中所有告警装置的告警信息；

2)根据每一个供电链路中的告警装置及告警信息对该供电链路中的设备分层；

3)读入配电网络的第一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话；

4)找到当前故障报修电话对应的供电链路，计算该供电链路中每一层设备在受理当前故障报修电话时的故障隶属度；

5)计算出整个配电网络中每一个设备在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度；

6)分别将整个配电网络中每一个设备的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值比较来评判当前供电链路的故障区段，如果不存在最终故障隶属度大于预设的隶属度阈值的设备，则读入配电网络的下一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话，跳转执行步骤4)；否则如果存在最终故障隶属度大于预设的隶属度阈值的设备，则判断故障区段位于该设备的上游的设备和下游的设备之间。

优选地，所述步骤2)的详细步骤如下：

2.1)从配电网络中选择一条供电链路作为当前供电链路；

2.2)判断当前供电链路中是否存在告警装置，所述告警装置包括分界开关和故障指示器，如果不存在告警装置则跳转执行步骤2.4)；否则如果存在告警装置，则跳转执行下一步；

2.3)统计当前供电链路中各个设备上的告警装置输出的告警信息最大数量，所述设备上的告警装置包括装设于设备上的分界开关、装设于设备上或设备和下游设备之间供电链路上的故障指示器，若告警信息最大数量为0或1则跳转执行步骤2.4)；若告警信息最大数量为2，则跳转执行步骤2.5)；

2.4)针对当前供电链路中的所有设备进行分层，跳转执行步骤2.6)；

2.5)针对当前供电链路中上传告警信息数量为2的设备及其下游设备进行分层；

2.6)判断配电网络中的所有供电链路是否已经分层完毕，如果所有供电链路尚未分层完毕，则跳转执行步骤2.1)；否则如果所有供电链路已经分层完毕，则跳转执行步骤3)。

优选地，所述步骤4)的详细步骤包括：

4.1)找到当前故障报修电话对应的供电链路；

4.2)判断当前供电链路中是否存在告警装置以及各个设备上的告警装置输出的告警信息最大数量，如果不存在告警装置或者告警信息最大数量为0，则跳转执行步骤4.3)；若告警信息最大数量为1，则跳转执行步骤4.4)；若告警信息最大数量为2，则判断上传告警信息数量为2的设备的下游是否存在上传告警信息数量为1的设备，如果不存在上传告警信息数量为1的设备则跳转执行步骤4.3)，否则如果存在告警信息数量为1的设备则跳转执行步骤4.4)；

4.3)根据式(1)计算当前供电链路中每一层设备的权重，跳转执行步骤4.5)；

$C_i=\left\{\begin{array}{cc}1+A\&times;i& {\mathrm{div}}_n\&le;i<n\\ 1& i<{\mathrm{div}}_n\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，n表示当前供电链路中的设备总层数，A表示预设的权重因子，div_n表示预设的比设备总层数n小的临界层阈值；

4.4)根据式(2)计算当前供电链路中每一层设备的权重系数，根据式(3)计算当前供电链路中每一层设备的权重，跳转执行步骤4.5)；

$k_i=\left\{\begin{array}{cc}0& i<m\\ 1& i\&GreaterEqual;m\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，k_i表示当前供电链路中第i层设备的权重系数，m表示当前供电链路中上传告警信息数量为2的设备的下游上传告警信息数量为1的设备所处的最大分层层次；

$C_i=1.6k_i+\left\{\begin{array}{cc}1+A\&times;i& {\mathrm{div}}_n\&le;i<n\\ 1& i<{\mathrm{div}}_n\end{array}\right.---\left(3\right)$

式(3)中，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，k_i表示当前供电链路中第i层设备的权重系数，n表示当前供电链路中的设备总层数，A表示预设的权重因子，div_n表示预设的比设备总层数n小的临界层阈值；

4.5)根据式(4)计算当前供电链路中每一层设备在受理当前故障报修电话时的故障隶属度；

${\mathrm{\&mu;}}_{A_n}\left(x\right)=\frac{C_i\&times;i}{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k\&times;k}---\left(4\right)$

式(2)中，表示第i层设备x在受理当前故障报修电话A_n时的故障隶属度，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，n表示当前供电链路中的设备总层数，C_k表示当前供电链路中第k层设备的权重。

优选地，所述临界层阈值div_n的值为n-1，其中n表示当前供电链路中的设备总层数。

优选地，所述预设的权重因子A的值为0.085。

优选地，所述步骤5)具体是指根据式(5)计算出整个配电网络中每一个设备在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度；

${\mathrm{\&mu;}}_t\left(x\right)=\mathrm{\&epsiv;}\&times;{\mathrm{\&mu;}}_{A_1+A_2+...+A_t}\left(x\right)+(1-\mathrm{\&epsiv;})\&times;\mathrm{\&alpha;}\left(x\right)---\left(5\right)$

式(5)中，μ_t(x)表示配电网络中的某一个设备x在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度，ε为权重系数，表示合并t个故障报修电话A₁～A_t后设备x的综合隶属度，α(x)表示修正函数，设备x的综合隶属度的计算方式如式(6)所示，修正函数α(x)的计算方式如式(7)所示；

${\mathrm{\&mu;}}_{A_1+A_2+...+A_t}\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{t}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i}\left(x\right)-\underset{1\&le;i<j\&le;n}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j}\left(x\right)+\underset{1\&le;i<j<k\&le;t}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j{A}_k}\left(x\right)-...+{(-1)}^{t-1}\underset{1\&le;i<j<...\&le;t}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j...A_t}\left(x\right)---\left(6\right)$

式(6)中，表示合并t个故障报修电话A₁～A_t后设备x的综合隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第i个故障报修电话A_i后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第j个故障报修电话A_j后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第k个故障报修电话A_k后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中内最后一个故障报修电话A_t时的故障隶属度，表示故障隶属度的乘积，表示故障隶属度的乘积，表示故障隶属度的乘积；

$\mathrm{\&alpha;}\left(x\right)=\frac{N_s\left(x\right)}{N_r\left(x\right)}---\left(7\right)$

式(7)中，α(x)表示修正函数，N_s(x)表示表示设备x下游对应有故障报修电话的供电台区的数目，N_r(x)表示设备x下游的实际供电台区的总数。

优选地，所述步骤6)的详细步骤包括：

6.1)根据式(8)计算出整个配电网络中每一个设备的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量；

rel_t(x)＝μ_t(x)-B                  (8)

式(8)中，rel_t(x)表示配电网络中设备x的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量，μ_t(x)表示配电网络中设备x在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度，B表示预设的隶属度阈值；

6.2)根据式(9)计算出整个配电网络中每一个设备的故障状态量；

${\mathrm{TM}}_t\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& {\mathrm{rel}}_t\left(x\right)\&GreaterEqual;0\\ 0& {\mathrm{rel}}_t\left(x\right)<0\end{array}\right.---\left(9\right)$

式(9)中，TM_t(x)表示配电网络中设备x的故障状态量，rel_t(x)表示设备x的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量，故障状态量TM_t(x)为1则判断设备x处于故障状态，故障状态量TM_t(x)为0则判断设备x处于正常状态；

6.3)根据整个配电网络中每一个设备的故障状态量判断每一层设备的故障状态，如果不存在故障状态量为1的设备x，则读入配电网络的下一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话，跳转执行步骤3)；否则如果存在故障状态量为1的设备x，则判断故障区段位于设备x的上游的设备和下游的设备之间。

优选地，所述预设的隶属度阈值B的值为0.915。

本发明基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法具有下述优点：本发明将配电网络的所有供电用户划分为多个供电台区，读入配电网络中所有告警装置的告警信息，并根据每一个供电链路中的告警装置及告警信息对该供电链路中的设备分层；然后逐个读入配电网络的第一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话，找到当前故障报修电话对应的供电链路，计算该供电链路中每一层设备在受理当前故障报修电话时的故障隶属度，计算出整个配电网络中每一个设备在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度，根据整个配电网络中每一个设备的最终故障隶属度评判当前供电链路的故障区段，能够达到容错性和快速性的故障定位要求，具有故障定位准确性高、容错性好、定位速度快的优点。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为应用本发明实施例方法的配电网拓扑图。

图3为本发明实施例步骤2)的流程示意图。

图4为本发明实施例步骤3)的流程示意图。

图5为应用本发明实施例方法的基本原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法的步骤包括：

1)将配电网络的所有供电用户划分为多个供电台区，每一个供电台区沿潮流方向回溯到母线之间的线路为该供电台区的供电链路，读入配电网络中所有告警装置的告警信息；

2)根据每一个供电链路中的告警装置及告警信息对该供电链路中的设备分层；

3)读入配电网络的第一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话；

4)找到当前故障报修电话对应的供电链路，计算该供电链路中每一层设备在受理当前故障报修电话时的故障隶属度；

5)计算出整个配电网络中每一个设备在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度；

6)分别将整个配电网络中每一个设备的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值比较来评判当前供电链路的故障区段，如果不存在最终故障隶属度大于预设的隶属度阈值的设备，则读入配电网络的下一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话，跳转执行步骤4)；否则如果存在最终故障隶属度大于预设的隶属度阈值的设备，则判断故障区段位于该设备的上游的设备和下游的设备之间。

本实施例中，配电网络的所有供电用户被划分为不同供电台区(例如一台变压器的供电范围或区域)，按潮流方向进行反向回溯，将每个供电台区到配电网络的母线之间的所有设备编入链路数组，链路数组的元素为其供电链路中的设备编号，从而使用链路数组来表示供电链路。例如针对如图2所示的配电网络拓扑图中，则将配电网络的所有供电用户划分为T₁～T₉共9个供电台区，9个供电台区T₁～T₉对应9个链路数组，每一个链路数组对应一个供电链路。如供电台区T₁所在的第一个供电链路中设备编号分别为T₁、K₄、K₁，对应链路数组包含T₁、K₄、K₁共3个元素；供电台区T₉所在的第9个供电链路中的设备编号分别为T₉、K₈、K₇、K₆、K₂、K₁，对应链路数组包含共T₉、K₈、K₇、K₆、K₂、K₁6个元素。

如图3所示，本实施例步骤2)的详细步骤如下：

2.1)从配电网络中选择一条供电链路作为当前供电链路；

2.2)判断当前供电链路中是否存在告警装置，告警装置包括分界开关和故障指示器(当线路存在故障电流时，分界开关或故障指示器会通过光纤或GSM/GPRS无线通信网络传输告警信息到主站)，如果不存在告警装置则跳转执行步骤2.4)；否则如果存在告警装置，则跳转执行下一步；

2.3)统计当前供电链路中各个设备上的告警装置输出的告警信息最大数量，设备上的告警装置包括装设于设备上的分界开关、装设于设备上或设备和下游设备之间供电链路上的故障指示器，若告警信息最大数量为0或1则跳转执行步骤2.4)；若告警信息最大数量为2，则跳转执行步骤2.5)；

2.4)针对当前供电链路中的所有设备进行分层，跳转执行步骤2.6)；

2.5)针对当前供电链路中上传告警信息数量为2的设备及其下游设备进行分层；分层具体是指针对供电链路所经过的所有设备依次划分为不同层次。例如，变电站出口端的断路器(供电链路的潮流方向的第一个设备)的层次定义为1，沿潮流方向所经过的第二个设备供电层次定义为2，依次类推，直到所有元素的层次划分完毕；

2.6)判断配电网络中的所有供电链路是否已经分层完毕，如果所有供电链路尚未分层完毕，则跳转执行步骤2.1)；否则如果所有供电链路已经分层完毕，则跳转执行步骤3)。

如图4所示，本实施例步骤4)的详细步骤包括：

4.1)找到当前故障报修电话对应的供电链路；

4.2)判断当前供电链路中是否存在告警装置以及各个设备上的告警装置输出的告警信息最大数量，如果不存在告警装置或者告警信息最大数量为0，则跳转执行步骤4.3)；若告警信息最大数量为1，则跳转执行步骤4.4)；若告警信息最大数量为2，则判断上传告警信息数量为2的设备的下游是否存在上传告警信息数量为1的设备，如果不存在上传告警信息数量为1的设备则跳转执行步骤4.3)，否则如果存在告警信息数量为1的设备则跳转执行步骤4.4)；

4.3)根据式(1)计算当前供电链路中每一层设备的权重，跳转执行步骤4.5)；

$C_i=\left\{\begin{array}{cc}1+A\&times;i& {\mathrm{div}}_n\&le;i<n\\ 1& i<{\mathrm{div}}_n\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，n表示当前供电链路中的设备总层数，A表示预设的权重因子，div_n表示预设的比设备总层数n小的临界层阈值；

4.4)根据式(2)计算当前供电链路中每一层设备的权重系数，根据式(3)计算当前供电链路中每一层设备的权重，跳转执行步骤4.5)；

$k_i=\left\{\begin{array}{cc}0& i<m\\ 1& i\&GreaterEqual;m\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，k_i表示当前供电链路中第i层设备的权重系数，m表示当前供电链路中上传告警信息数量为2的设备的下游上传告警信息数量为1的设备所处的最大分层层次；

$C_i=1.6k_i+\left\{\begin{array}{cc}1+A\&times;i& {\mathrm{div}}_n\&le;i<n\\ 1& i<{\mathrm{div}}_n\end{array}\right.---\left(3\right)$

式(3)中，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，k_i表示当前供电链路中第i层设备的权重系数，n表示当前供电链路中的设备总层数，A表示预设的权重因子，div_n表示预设的比设备总层数n小的临界层阈值；

4.5)根据式(4)计算当前供电链路中每一层设备在受理当前故障报修电话时的故障隶属度；

${\mathrm{\&mu;}}_{A_n}\left(x\right)=\frac{C_i\&times;i}{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k\&times;k}---\left(4\right)$

式(2)中，表示第i层设备x在受理当前故障报修电话A_n时的故障隶属度，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，n表示当前供电链路中的设备总层数，C_k表示当前供电链路中第k层设备的权重。

对于处于供电链路中较高层次的设备而言，其下游的供电台区较少，对应的报修电话数量也少，本实施例在计算过程中通过式(1)和式(3)来提高这部分设备的故障隶属权重来避免系统的故障漏报，本实施只能够考虑对应的报修电话数量也少的较高层次的设备主要集中在最后两层，因此本实施例中临界层阈值div_n的值为n-1，其中n表示当前供电链路中的设备总层数。因此，式(1)和式(3)中在计算第n层和第n-1层设备的故障隶属度的权重时加上一个A×i，i为设备的层次，层次越高，则i的值也越大，这样能较好地反映这两层设备的实际隶属度。本实施例中预设的权重因子A的值为0.085，因此式(1)和式(3)中在计算第n层和第n-1层设备的故障隶属度的权重时加上一个A×i的值为0.085i。此外，如果供电链路仅存在单告警信息(即同一设备区段内只存在单个分界开关或故障指示器的告警信息)时，对该链路中所有设备进行分层并计算其故障隶属度，同时通过式(2)提高告警装置下游设备的故障隶属度的权重。式(2)中权重系数k_i的作用是提高告警装置下游区域的故障隶属度的权重，在若线路存在单告警信息，则在该告警装置下游区域可能存在故障，为此，需要提高该装置下游设备的故障隶属度权重。由于告警装置只能监测其下游区域的故障，则只需提高供电层次大于m的设备的故障隶属度权重。考虑到告警装置可能发生误报，权重系数k_i取值如果过高，则会造成故障定位错误。大量仿真实验表明，当权重系数k_i取1.6时，既能有效减少告警装置下游设备故障隶属度达到阈值所需的报修电话数量，同时若该告警信息属于误报，也能通过来自其他供电区域的报修电话准确定位故障区段。

下面将以如图2所示的配电网拓扑图中的第9条供电链路(对应的供电台区为T₉)为例，对告警信息最大数量为0、1、2三种情况下的每一层设备在受理当前读入故障报修电话信息时的故障隶属度进行举例说明：

I)告警信息最大数量为0的情况。

若第一个故障报修电话信息A₁来自供电台区T₉，且该供电链路中的所有设备均没有上传告警信息，则在分层时从变电站出口断路器K₁开始划分供电层次，定义设备K₁的层次为1，沿潮流方向所经过的第二个设备K₂的层次为2，依次类推，设备K₆的层次为3，设备K₇的层次为4，设备K₈层次为5，设备T₉的层次为6，该供电链路所有设备的供电层次划分完毕。然后，由于该供电链路中的所有设备均没有上传告警信息，因此按公式(1)和(4)计算各设备的故障隶属度(用取值于区间[0,1]的数值表示设备属于故障程度的高低，越接近于1，故障可能性越大)。由于该供电链路共有6个设备，链路数组Z中的元素总数n的值为6，可计算得到： ${\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_1\right)=0.038,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_2\right)=0.076,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_6\right)=0.115,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_7\right)=0.153,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_8\right)=0.272,$ ${\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(T_9\right)=0.346.$

II)告警信息最大数量为1的情况。

若第一个故障报修电话信息A₁来自供电台区T₉，且该供电链路中上传告警信息数量为1的设备为K₆和K₈且没有上传告警信息数量为2的设备，则对所有设备进行分层，再依据公式(2)、(3)和(4)计算各设备的故障隶属度，其中链路数组Z中的元素总数n的值为6，当前供电链路中上传告警信息数量为1的设备所处的最大分层层次m的值为5，计算得到： ${\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_1\right)=0.023,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_2\right)=0.046,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_6\right)=0.069,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_7\right)=0.091,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_8\right)=0.345,$ ${\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(T_9\right)=0.426.$

III)告警信息最大数量为2的情况。

若第一个故障报修电话信息A₁来自供电台区T₉，且该供电链路中上传告警信息数量为2的设备为K₆，且没有上传告警信息数量为1的设备区段，则在分层时沿着该供电链路以设备K₆为起点往其下游方向依次划分供电层次。若在设备K₆的下游区域存在上传告警信息数量为1的设备，且编号为K₈，则按公式(2)、(3)和(4)计算相关设备的故障隶属度，其中链路数组Z中的元素总数n的值为4，当前供电链路中上传告警信息数量为1的设备所处的最大分层层次m的值为3，计算得到： ${\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_6\right)=0.043,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_7\right)=0.086,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_8\right)=0.367,$ 若在设备K₆的下游区域不存在上传告警信息数量为1的设备和告警信息数量为2的设备，则按公式(1)和(4)计算各设备的故障隶属度，其中链路数组Z中的元素总数n的值为4，计算得到： ${\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_6\right)=0.082,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_7\right)=0.165,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_8\right)=0.311,{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(T_9\right)=0.442.$

如图5所示，本实施例的步骤5)用于在步骤4)的基础上进行营配信息的融合，模糊融合营销信息(故障报修电话信息)和配电告警信息(分界开关信息、故障指示器信息)，对不同设备的故障隶属度进行合并计算最终故障隶属度，从而为步骤6)的故障定位提供基础数据。本实施例中，步骤5)具体是指根据式(5)计算出整个配电网络中每一个设备在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度；

${\mathrm{\&mu;}}_t\left(x\right)=\mathrm{\&epsiv;}\&times;{\mathrm{\&mu;}}_{A_1+A_2+...+A_t}\left(x\right)+(1-\mathrm{\&epsiv;})\&times;\mathrm{\&alpha;}\left(x\right)---\left(5\right)$

式(5)中，μ_t(x)表示配电网络中的某一个设备x在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度，_ε为权重系数，表示合并t个故障报修电话A₁～A_t后设备x的综合隶属度，α(x)表示修正函数，设备x的综合隶属度的计算方式如式(6)所示，修正函数α(x)的计算方式如式(7)所示；

${\mathrm{\&mu;}}_{A_1+A_2+...+A_t}\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{t}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i}\left(x\right)-\underset{1\&le;i<j\&le;n}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j}\left(x\right)+\underset{1\&le;i<j<k\&le;t}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j{A}_k}\left(x\right)-...+{(-1)}^{t-1}\underset{1\&le;i<j<...\&le;t}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j...A_t}\left(x\right)---\left(6\right)$

式(6)中，表示合并t个故障报修电话A₁～A_t后设备x的综合隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第i个故障报修电话A_i后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第j个故障报修电话A_j后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第k个故障报修电话A_k后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中内最后一个故障报修电话A_t时的故障隶属度，表示故障隶属度的乘积，表示故障隶属度的乘积，表示故障隶属度的乘积；

$\mathrm{\&alpha;}\left(x\right)=\frac{N_s\left(x\right)}{N_r\left(x\right)}---\left(7\right)$

式(7)中，α(x)表示修正函数，N_s(x)表示表示设备x下游对应有故障报修电话的供电台区的数目，N_r(x)表示设备x下游的实际供电台区的总数。一般情况下，若某设备发生故障，则其下游的供电区域都会发生供电故障，则报修电话也会来自这些区域，α(x)的计算值接近或等于1；若设备正常运行，该故障属于误报，则来自其下游供电区域的报修电话极少，α(x)的计算值接近或等于0。

以如图2所示的配电网拓扑图为例，若第一个故障报修电话A₁和第二个故障报修电话A₂分别来自供电台区T₃和供电台区T₄，线路中上传告警信息数量为1的设备为K₄，且没有上传告警信息数量为2的设备，则按式(5)合并这供电台区T₃和供电台区T₄对应的两个链路数组中对应元素的故障隶属度，则设备K₄在受理当前时间段内所有故障报修电话信息后的最终故障隶属度为：

${\mathrm{\&mu;}}_2\left(K_4\right)=0.8\&times;{\mathrm{\&mu;}}_{A_1+A_2}\left(K_4\right)+0.2\&times;\frac{N_s\left(K_4\right)}{N_r\left(K_4\right)}.$

以设备K₄的计算过程为例：其中，由于下游报修电话来源的区域数为2，则N_s(K₄)取值为2，由于K₄下游的实际供电区域总数为4，则N_r(K₄)取值为4，α(K₄)的计算值为0.5。由于K₄为上传告警信息数量为1的设备，则按第4步的方法计算和再结合公式(6)，由于t＝2，公式经过变形为 ${\mathrm{\&mu;}}_{A_1+A_2}\left(K_4\right)={\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_4\right)+{\mathrm{\&mu;}}_{A_2}\left(K_4\right)-{\mathrm{\&mu;}}_{A_1}\left(K_4\right)\&times;{\mathrm{\&mu;}}_{A_2}\left(K_4\right),$ 最后得到同理可得T₃、T₄、K₂、K₁的最终故障隶属度分别为μ₂(K₁)＝0.119，μ₂(K₅)＝0.633，μ₂(T₃)＝0.443，μ₂(T₄)＝0.443。

本实施例中，步骤6)的详细步骤包括：

6.1)根据式(8)计算出整个配电网络中每一个设备的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量；

rel_t(x)＝μ_t(x)-B                   (8)

式(8)中，rel_t(x)表示配电网络中设备x的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量，μ_t(x)表示配电网络中设备x在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度，B表示预设的隶属度阈值；

6.2)根据式(9)计算出整个配电网络中每一个设备的故障状态量；

${\mathrm{TM}}_t\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& {\mathrm{rel}}_t\left(x\right)\&GreaterEqual;0\\ 0& {\mathrm{rel}}_t\left(x\right)<0\end{array}\right.---\left(9\right)$

式(9)中，TM_t(x)表示配电网络中设备x的故障状态量，rel_t(x)表示设备x的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量，故障状态量TM_t(x)为1则判断设备x处于故障状态，故障状态量TM_t(x)为0则判断设备x处于正常状态；

6.3)根据整个配电网络中每一个设备的故障状态量判断每一层设备的故障状态，如果不存在故障状态量为1的设备x，则读入配电网络的下一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话，跳转执行步骤3)；否则如果存在故障状态量为1的设备x，则判断故障区段位于设备x的上游的设备和下游的设备之间。本实施例中，预设的隶属度阈值B的值为0.915。

以如图2所示的配电网拓扑图为例，若假定在某段时间内前6个故障报修电话分别来自供电台区T₃、供电台区T₄、供电台区T₁、供电台区T₄、供电台区T₃、供电台区T₄，线路中上传单重告警信息数量为1的设备为K₄，且没有上传告警信息数量为2的设备，则合并计算后的相关设备的最终故障隶属度分别为：μ₆(K₁)＝0.251，μ₆(K₄)＝0.780，μ₆(K₅)＝0.886，μ₆(T₁)＝0.654，μ₆(T₃)＝0.752，μ₆(T₄)＝0.862，再计算故障状态量TM₆(x)，得到TM₆(T₁)＝TM₆(T₃)＝TM₆(T₄)＝TM₆(K₁)＝TM₆(K₄)＝TM₆(K₅)＝0，由于不存在TM等于1的设备，因此需要继续读入下一个故障报修电话。若下一个报修电话来自供电台区T₃，则通过进一步计算，相关设备的最终故障隶属度分别为μ₇(K₁)＝0.275，μ₇(K₄)＝0.813，μ₇(K₅)＝0.923，μ₇(T₁)＝0.654，μ₇(T₃)＝0.862，μ₇(T₄)＝0.862，再计算故障状态量，得到TM₇(K₅)＝1，TM₇(T₁)＝TM₇(T₃)＝TM₇(T₄)＝TM₇(K₁)＝TM₇(K₄)＝0，因设备K₅的故障状态量为1，则判定故障区段位于设备K₅的上游的设备和下游的设备之间，故障定位结束。

综上所述，本实施例先以数组表示每个供电台区到母线之间的供电路径，基于潮流方向，根据不同供电链路中告警信息的数量对设备划分层次，在单重告警(告警信息最大数量为1)、双重告警(告警信息最大数量为2)以及无告警(告警信息最大数量为0)三种情况下，通过定义不同的隶属函数确定相应数组元素的故障权重，再融合用户报修电话信息进行故障隶属度的合并计算，最后通过模糊故障评判得出故障定位结果，能够达到容错性和快速性的故障定位要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，其特征在于步骤包括：

1)将配电网络的所有供电用户划分为多个供电台区，每一个供电台区沿潮流方向回溯到母线之间的线路为该供电台区的供电链路，读入配电网络中所有告警装置的告警信息；

2)根据每一个供电链路中的告警装置及告警信息对该供电链路中的设备分层；

3)读入配电网络的第一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话；

4)找到当前故障报修电话对应的供电链路，计算该供电链路中每一层设备在受理当前故障报修电话时的故障隶属度；

5)计算出整个配电网络中每一个设备在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度；

6)分别将整个配电网络中每一个设备的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值比较来评判当前供电链路的故障区段，如果不存在最终故障隶属度大于预设的隶属度阈值的设备，则读入配电网络的下一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话，跳转执行步骤4)；否则如果存在最终故障隶属度大于预设的隶属度阈值的设备，则判断故障区段位于该设备的上游的设备和下游的设备之间。

2.根据权利要求1所述的基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤2)的详细步骤如下：

2.1)从配电网络中选择一条供电链路作为当前供电链路；

2.2)判断当前供电链路中是否存在告警装置，所述告警装置包括分界开关和故障指示器，如果不存在告警装置则跳转执行步骤2.4)；否则如果存在告警装置，则跳转执行下一步；

2.3)统计当前供电链路中各个设备上的告警装置输出的告警信息最大数量，所述设备上的告警装置包括装设于设备上的分界开关、装设于设备上或设备和下游设备之间供电链路上的故障指示器，若告警信息最大数量为0或1则跳转执行步骤2.4)；若告警信息最大数量为2，则跳转执行步骤2.5)；

2.4)针对当前供电链路中的所有设备进行分层，跳转执行步骤2.6)；

2.5)针对当前供电链路中上传告警信息数量为2的设备及其下游设备进行分层；

2.6)判断配电网络中的所有供电链路是否已经分层完毕，如果所有供电链路尚未分层完毕，则跳转执行步骤2.1)；否则如果所有供电链路已经分层完毕，则跳转执行步骤3)。

3.根据权利要求2所述的基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤4)的详细步骤包括：

4.1)找到当前故障报修电话对应的供电链路；

4.2)判断当前供电链路中是否存在告警装置以及各个设备上的告警装置输出的告警信息最大数量，如果不存在告警装置或者告警信息最大数量为0，则跳转执行步骤4.3)；若告警信息最大数量为1，则跳转执行步骤4.4)；若告警信息最大数量为2，则判断上传告警信息数量为2的设备的下游是否存在上传告警信息数量为1的设备，如果不存在上传告警信息数量为1的设备则跳转执行步骤4.3)，否则如果存在告警信息数量为1的设备则跳转执行步骤4.4)；

4.3)根据式(1)计算当前供电链路中每一层设备的权重，跳转执行步骤4.5)；

$C_i=\left\{\begin{array}{cc}1+A\&times;i& {\mathrm{div}}_n\&le;i<n\\ 1& i<{\mathrm{div}}_n\end{array}\right.---\left(1\right)$

式(1)中，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，n表示当前供电链路中的设备总层数，A表示预设的权重因子，div_n表示预设的比设备总层数n小的临界层阈值；

4.4)根据式(2)计算当前供电链路中每一层设备的权重系数，根据式(3)计算当前供电链路中每一层设备的权重，跳转执行步骤4.5)；

$k_i=\left\{\begin{array}{cc}0& i<m\\ 1& i\&GreaterEqual;m\end{array}\right.---\left(2\right)$

式(2)中，k_i表示当前供电链路中第i层设备的权重系数，m表示当前供电链路中上传告警信息数量为2的设备的下游上传告警信息数量为1的设备所处的最大分层层次；

$C_i=1.6k_i+\left\{\begin{array}{cc}1+A\&times;i& {\mathrm{div}}_n\&le;i<n\\ 1& i<{\mathrm{div}}_n\end{array}\right.---\left(3\right)$

式(3)中，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，k_i表示当前供电链路中第i层设备的权重系数，n表示当前供电链路中的设备总层数，A表示预设的权重因子，div_n表示预设的比设备总层数n小的临界层阈值；

4.5)根据式(4)计算当前供电链路中每一层设备在受理当前故障报修电话时的故障隶属度；

${\mathrm{\&mu;}}_{A_n}\left(x\right)=\frac{C_i\&times;i}{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_k\&times;k}---\left(4\right)$

式(2)中，表示第i层设备x在受理当前故障报修电话A_n时的故障隶属度，C_i表示当前供电链路中第i层设备的权重，n表示当前供电链路中的设备总层数，C_k表示当前供电链路中第k层设备的权重。

4.根据权利要求3所述的基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，其特征在于：所述临界层阈值div_n的值为n-1，其中n表示当前供电链路中的设备总层数。

5.根据权利要求4所述的基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，其特征在于：所述预设的权重因子A的值为0.085。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤5)具体是指根据式(5)计算出整个配电网络中每一个设备在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度；

${\mathrm{\&mu;}}_t\left(x\right)=\mathrm{\&epsiv;}\&times;{\mathrm{\&mu;}}_{A_1+A_2+...+A_t}\left(x\right)+(1-\mathrm{\&epsiv;})\&times;\mathrm{\&alpha;}\left(x\right)---\left(5\right)$

式(5)中，μ_t(x)表示配电网络中的某一个设备x在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度，ε为权重系数，表示合并t个故障报修电话A₁～A_t后设备x的综合隶属度，α(x)表示修正函数，设备x的综合隶属度的计算方式如式(6)所示，修正函数α(x)的计算方式如式(7)所示；

${\mathrm{\&mu;}}_{A_1+A_2+...+A_t}\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{t}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i}\left(x\right)-\underset{1\&le;i<j\&le;n}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j}\left(x\right)+\underset{1\&le;i<j<k\&le;t}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j{A}_k}\left(x\right)-...+{(-1)}^{t-1}\underset{1\&le;i<j<...\&le;t}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_{A_i{A}_j...A_t}\left(x\right)---\left(6\right)$

式(6)中，表示合并t个故障报修电话A₁～A_t后设备x的综合隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第i个故障报修电话A_i后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第j个故障报修电话A_j后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中第k个故障报修电话A_k后的故障隶属度，表示设备x在仅受理故障报修电话A₁～A_t中内最后一个故障报修电话A_t时的故障隶属度，表示故障隶属度的乘积，表示故障隶属度的乘积，表示故障隶属度的乘积；

$\mathrm{\&alpha;}\left(x\right)=\frac{N_s\left(x\right)}{N_r\left(x\right)}---\left(7\right)$

式(7)中，α(x)表示修正函数，N_s(x)表示表示设备x下游对应有故障报修电话的供电台区的数目，N_r(x)表示设备x下游的实际供电台区的总数。

7.根据权利要求6所述的基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤6)的详细步骤包括：

6.1)根据式(8)计算出整个配电网络中每一个设备的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量；

rel_t(x)＝μ_t(x)-B  (8)

式(8)中，rel_t(x)表示配电网络中设备x的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量，μ_t(x)表示配电网络中设备x在受理当前故障报修电话后的最终故障隶属度，B表示预设的隶属度阈值；

6.2)根据式(9)计算出整个配电网络中每一个设备的故障状态量；

${\mathrm{TM}}_t\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& {\mathrm{rel}}_t\left(x\right)\&GreaterEqual;0\\ 0& {\mathrm{rel}}_t\left(x\right)<0\end{array}\right.---\left(9\right)$

式(9)中，TM_t(x)表示配电网络中设备x的故障状态量，rel_t(x)表示设备x的最终故障隶属度和预设的隶属度阈值的比较量，故障状态量TM_t(x)为1则判断设备x处于故障状态，故障状态量TM_t(x)为0则判断设备x处于正常状态；

6.3)根据整个配电网络中每一个设备的故障状态量判断每一层设备的故障状态，如果不存在故障状态量为1的设备x，则读入配电网络的下一个故障报修电话信息作为当前故障报修电话，跳转执行步骤3)；否则如果存在故障状态量为1的设备x，则判断故障区段位于设备x的上游的设备和下游的设备之间。

8.根据权利要求7所述的基于不完备营配信息融合的配电网故障定位方法，其特征在于：所述预设的隶属度阈值B的值为0.915。