CN105162095B - 一种配电网横向故障隔离区生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网横向故障隔离区生成方法，属于电力系统调度自动化领域。该方法包括:首先建立故障设备涉及的节点集合，初始化所有节点故障标志为假，然后遍历所有节点集合，基于广度优先进行拓扑搜索，搜索过程给节点的故障标志为真，如果遇到故障标志为真的节点，则不再进行该节点的下层搜索，如果遇到不属于故障设备集合的开关也停止该节点的下层搜索并保持开关作为故障隔离开关，由遍历故障节点集合得到的节点所挂载的单端设备集合与故障线路集合中的线段共同组成了故障隔离区，故障开关集合中所包含的开关为故障隔离开关。本方法可实时分析出故障隔离开关和横向故障的隔离区，以便于尽早恢复控制，提高供电可靠性。

Description

一种配电网横向故障隔离区生成方法

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化领域，特别涉及一种配电网横向故障隔离区生成方法。

背景技术

配电网直接面对用户，供电可靠性历来是配电网考核的重中之重。配电网由于接线方式多且复杂，管辖区域广，架空线路对地高度较低等因素，发生故障的概率大、频率高、种类多。由于目前配电网较为薄弱，供电可靠性差，农村配电网一般仅有一条供电路径，城市配电网多采用手拉手等方式，保证重要用户两回供电路径。配电网中一旦发生故障，则一般会导致停电发生，直接影响用户体验，降低服务质量。

配电网的故障可以分为两种：横向故障与纵向故障，其中横向故障指短路故障，包括三相短路、两相短路、两相短路接地、单相接地故障，常见的故障原因有架空线路经过高树接地；纵向故障指断线故障，常见的故障原因包括施工挖断电缆等。

相较于横向故障，纵向故障的处理方法简单，对配电网设备影响较小。对于横向故障，由于35kV以下系统通常采用小电流接地的方式(可以参见《电能系统基础》(单渊达，机械工业出版社，第一版)，发生单相接地的横向故障虽然短路电流不大，但相电压升高至线电压，对设备绝缘要求更高。

目前配电网基础条件还不够完善，应对故障的继电保护装置一般采用电流保护；开关遥信无法实时采集，因此调度运行人员无法及时获取故障的详细信息，目前采用现场人员电话回馈，或者故障指示器确定故障位置，但无法得知故障隔离区(故障所在处及故障隔离开关所形成的区域)，仅凭经验以及与现场的人工通信来制定恢复供电方案，这个过程耗时长、容易出错，甚至会由于误操作而引发更大规模和范围的停电。

现有的故障定位技术大多完全依靠故障指示器，只能对故障位置做一定的估计，无法分析出故障隔离区，调度人员无法第一时间得知隔离故障而动作的开关，以及隔离故障区域内的设备。为了提高供电可靠性和服务质量，研究协助运行人员在故障发生后第一时间内得知故障隔离区域的方法，从而更好的进行故障隔离与恢复供电，有潜在的巨大的实际效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术的不足，提出一种配电网横向故障隔离区生成方法，该方法首先建立故障设备涉及的节点集合，在此基础上基于广度优先进行拓扑搜索，可实时分析出故障隔离开关和横向故障的隔离区，从而为调度运行人员采取恰当的策略提供参考，以便于尽早恢复控制，提高供电可靠性。

本发明提出的一种配电网横向故障隔离区生成方法，包括以下步骤：

1)将故障设备集合记为D，故障设备数量记为n，其中第i个故障设备记为D_i，设D_i为m端设备，将设备D_i挂载节点集合记为N_i，N_i＝{N_i1,N_i2,….N_im}，初始化配电网所有节点的故障fault标志为假false，故障开关集合CBArray、故障线路集合SegArray、故障节点集合NodeArray初始化为空集；

2)以设备D_i挂载节点集合N_i中的节点作为起点，该节点的层号记为1，后续节点按照搜索次序层号递增，采用广度优先方法进行拓扑搜索，搜索经过的节点fault标志置为true，将第j层的节点数目记为Num_j,第k个节点记为N_jk,如果该节点的fault标志为真true，则停止该节点的下层搜索；如果N_jk与其上层父节点之间的线段是开关，且该开关不属于故障设备集合D，那么也停止该节点的下层搜索，并将该开关加入到故障开关集合CBArray中；否则继续基于该节点进行下层搜索；

3)当第l层的节点数目Num_l等于零时，以挂载节点集合N_i为起点的拓扑搜索结束，拓扑搜索经过的线段加入到故障线路集合SegArray中，拓扑搜索经过的fault标志为true的节点加入到故障节点集合NodeArray中；

4)重复进行步骤2)、3)遍历D中所有设备对应的挂载节点集合；

5)遍历NodeArray得到的节点所挂载的单端设备集合与SegArray中的线段共同组成了故障隔离区，CBArray中所包含的开关为故障隔离开关。

本发明的特点及有益效果：

本方法首先建立故障设备涉及的节点集合，在此基础上基于广度优先进行拓扑搜索，可实时分析出故障隔离开关和横向故障的隔离区，从而为调度运行人员采取恰当的策略提供参考，以便于尽早恢复控制，提高供电可靠性。

附图说明

图1是本发明方法实施例所用的配电网单线图。

具体实施方式

本发明提出一种配电网横向故障隔离区生成方法结合附图及实施例说明如下:

本发明提出的一种配电网横向故障隔离区生成方法，包括以下步骤：

1)将故障设备集合记为D，故障设备数量记为n其中第i个故障设备记为D_i,设D_i为m端设备，将设备D_i挂载节点集合记为N_i，N_i＝{N_i1,N_i2,….N_im}，初始化配电网所有节点的故障fault标志为假false，故障开关集合CBArray、故障线路集合SegArray、故障节点集合NodeArray初始化为空集；

2)以设备D_i挂载节点集合N_i中的节点作为起点，该节点的层号记为1，后续节点按照搜索次序层号递增，采用广度优先方法进行拓扑搜索，搜索经过的节点fault标志置为真true，将第j层的节点数目记为Num_j,第k个节点记为N_jk，如果该节点的fault标志为true，则停止该节点的下层搜索；如果N_jk与其上层父节点之间的线段是开关，且该开关不属于故障设备集合D，那么也停止该节点的下层搜索，并将该开关加入到故障开关集合CBArray中；否则继续基于该节点进行下层搜索；

3)当第l层的节点数目Num_l等于零时，以挂载节点集合N_i为起点的拓扑搜索结束，将拓扑搜索经过的线段加入到故障线路集合SegArray中，将拓扑搜索经过的fault标志为true的节点加入到故障节点集合NodeArray中；

4)重复进行步骤2)、3)遍历D中所有设备对应的挂载节点集合；

5)遍历NodeArray得到的节点所挂载的单端设备集合与SegArray中的线段共同组成故障隔离区，CBArray中所包含的开关为故障隔离开关。

实施例

应用本发明方法的配电网实施例结构如图1所示，本实施例配电网共包括57个节点，1台双绕组变压器，5个开关(实心矩形框代表开关状态为合，空心矩形框代表开关状态为开)，51条线路，每个节点上均挂有负荷，57个节点共有57个负荷，为了清楚起见，没有在图上标明节点所挂负荷，其中第i个节点的负荷称负荷i，线路名称用线路+两端节点表示，例如节点6、7之间的线路名称为线路6-7。

本本实施例的一种配电网横向故障隔离区生成方法，包括以下步骤：

1)将故障设备集合记为D,故障设备数量记为n,其中第i个故障设备记为D_i,设D_i为m端设备，将设备D_i挂载节点集合记为N_i，N_i＝{N_i1,N_i2,….N_im}，初始化配电网所有节点的fault标志为false，故障开关集合CBArray、故障线路集合SegArray、故障节点集合NodeArray初始化为空集；

配电网中常见的设备类型按照端点数目可以划分为三种，单端设备如负荷、发电机、并联电容器、分布式电源；双端设备如线路、开关、双绕组变压器；三端设备如三绕组变压器，因此m的取值一般为1、2、3。该实施例中的横向故障设置为多重故障(两处发生横向故障)，负荷9、线路44-45发生三相接地故障。即D＝{负荷9，线路44-45}，负荷9对应的挂载节点集合为{节点9}，线路44-45对应的挂载节点结合为{节点44、45}。

2)以D_i挂载节点集合N_i中的节点作为起点，该节点的层号记为1，后续节点按照搜索次序层号递增，采用广度优先方法进行拓扑搜索，搜索经过的节点fault标志置为true，将第j层的节点数目记为Num_j,第k个节点记为N_jk,如果该节点的fault标志为true，则停止该节点的下层搜索；如果N_jk与其上层父节点之间的线段是开关，且开关不属于故障设备集合D，那么也停止该节点的下层搜索，并将该开关加入到故障开关集合CBArray中；否则继续基于该节点进行下层搜索；

3)当第l层的节点数目Num_l等于零时，以挂载节点集合N_i为起点的拓扑搜索结束，拓扑搜索经过的线段加入到故障线路集合SegArray中，拓扑搜索经过的fault标志为true的节点加入到故障节点集合NodeArray中；

4)遍历D中所有设备对应的挂载节点集合，进行步骤2)、3)；

对于负荷9对应的挂载节点9采用广度优先搜索得到的节点按层表示为

第1层：9

第2层：8，10

第3层：7，42，55，11

第4层：6，40，57，56，12

第5层：41，5，58，13

第6层：14

第7层：15

第8层：16

第9层：无

对应的隔离开关为开关4-5，16-17，8-42，形成的对应故障隔离区为图1中的虚线椭圆部分。

同理可以分析出线路44-45对应挂载节点对应的隔离开关和经过的节点及线段，对应的故障隔离区为图1中的虚线矩形框，对应的隔离开关为开关3-35、8-42。

节点44采用广度优先搜索得到的节点按层表示结果如下

第一层：44

第二层：43

第三层：42

第四层：8，38

第五层：37

第六层：36

第七层：35

第八层：无

节点45采用广度优先搜索得到的节点按层表示结果如下：

第一层：45

第二层：46

第三层：47

第四层：48

第五层：49

第六层：50

第七层：51

第八层：52

第九层：53

第十层：54

第十一层：无

5)遍历NodeArray得到节点所挂载的单端设备集合，它与SegArray中的线段共同组成了故障隔离区，CBArray中所包含的开关为故障隔离开关。

矩形虚线框与椭圆虚线框内包含的设备共同构成了故障隔离区，开关4-5，16-17，8-42，

3-35为多重故障下的故障隔离开关。

Claims (1)

1.一种配电网横向故障隔离区生成方法，包括以下步骤：

1)将故障设备集合记为D，故障设备数量记为n，其中第i个故障设备记为D_i，设D_i为m端设备，将设备D_i挂载节点集合记为N_i，N_i＝{N_i1,N_i2,….N_im}，初始化配电网所有节点的故障fault标志为假false，故障开关集合CBArray、故障线路集合SegArray、故障节点集合NodeArray初始化为空集；

2)以设备D_i挂载节点集合N_i中的节点作为起点，该节点的层号记为1，后续节点按照搜索次序层号递增，采用广度优先方法进行拓扑搜索，搜索经过的节点fault标志置为true，将第j层的节点数目记为Num_j,第k个节点记为N_jk,如果该节点的fault标志为真true，则停止该节点的下层搜索；如果N_jk与其上层父节点之间的线段是开关，且该开关不属于故障设备集合D，那么也停止该节点的下层搜索，并将该开关加入到故障开关集合CBArray中；否则继续基于该节点进行下层搜索；

3)当第l层的节点数目Num_l等于零时，以挂载节点集合N_i为起点的拓扑搜索结束，拓扑搜索经过的线段加入到故障线路集合SegArray中，拓扑搜索经过的fault标志为true的节点加入到故障节点集合NodeArray中；

4)重复进行步骤2)、3)遍历D中所有设备对应的挂载节点集合；

5)遍历NodeArray得到的节点所挂载的单端设备集合与SegArray中的线段共同组成了故障隔离区，CBArray中所包含的开关为故障隔离开关。