CN105301443B - 基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法，包括如下步骤：步骤1、确定配电网最小故障判定区域，并根据所述配电网最小故障判定区域确定故障指示器短路故障判定数学模型；步骤2、根据所述故障指示器短路故障判定数学模型并基于最差原则，确定短路故障信号误报和漏报辨识原则；步骤3、根据所述故障指示器短路故障判定数学模型和所述短路故障信号误报和漏报辨识原则修正短路故障信号后，将短路故障判定问题转化为最小故障判定区域各设备间的逻辑运算。本发明在一定程度上解决了工程实用中短路故障信号频繁漏报和误报等非健全信息下的故障判定问题，现场实际应用效果良好，可较好的满足现场实际需求。

Description

基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法

技术领域

本发明涉及配电网故障指示器短路故障判定领域，具体来说是一种基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法。

背景技术

随着经济的发展，人们对供电可靠性的需求不断提高。缩短停电时间，是提高供电可靠性和供电质量的重要指标。

故障定位时间是停电时间的重要组成部分，有效减少故障定位时间是缩短停电时间的重要手段。故障指示器作为故障定位设备以其体积小，价格低，对短路及接地故障皆有较好的定位性等特点在智能电网建设初期被广泛应用。

基于主站交互的故障指示器定位方法主要集中在对短路故障的定位上，主要有三种方法：统一矩阵法、概率估计法和人工智能法。但在实际应用中短路故障发生频繁，且故障信号健全性差，故障误报和漏报情况频发。故此，研究非健全信息下的故障指示器定位方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于解决配电网故障指示器短路故障判定问题，结合配电网特点，给出一种基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法。

本发明是这样实现的：

一种基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、确定配电网最小故障判定区域，并根据所述配电网最小故障判定区域确定故障指示器短路故障判定数学模型；

步骤2、根据所述故障指示器短路故障判定数学模型并基于最差原则，确定短路故障信号误报和漏报辨识原则；

步骤3、根据所述故障指示器短路故障判定数学模型和所述短路故障信号误报和漏报辨识原则辨识故障指示器上送的短路故障信号，将短路故障信号进行修正后，将短路故障判定问题转化为最小故障判定区域各设备间的逻辑运算，根据逻辑运算公式判定出所述最小故障判定区域是否有故障指示器短路故障发生。

进一步地，所述步骤1中确定故障指示器短路故障判定数学模型具体如下：

将由故障指示器及馈线段组成的封闭集合称为故障判定区域，如果一个故障判定区域的所有端点都是故障指示器并且没有内点或者所有内点都是T接点，则称该故障判定区域为最小故障判定区域；

流经短路故障电流并流入最小故障判定区域的故障指示器称为该最小故障判定区域的入域故障指示器，其上送的短路故障信号称为该最小故障判定区域的入域短路故障信号；流经短路故障电流并流出最小故障判定区域的故障指示器称为该最小故障判定区域的出域故障指示器，其上送的故障信号称为该最小故障判定区域的出域短路故障信号。

进一步地，所述步骤2中误报和漏报辨识原则具体如下：

当发生短路故障，而故障指示器漏报短路故障信号时，其判定原则为：

原则1：当故障指示器上游断路器跳闸，且其下游所有故障指示器至少有1个上送故障信号时，则该故障指示器上报故障信号；

当未发生短路故障，而故障指示器误报短路故障信号时，其判定原则为：

原则2：当故障指示器上游断路器未跳闸，而故障指示器上送故障信号时，则该故障指示器不上报故障信号。

进一步地，所述步骤3中将短路故障判定问题转化为最小故障判定区域各设备间的逻辑运算具体如下：

短路故障判定的基础是最小故障判定区域，其故障判定准则如下：

准则1：若所述最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，而所述最小故障判定区域的出域短路故障信号不存在，则该最小故障判定区域有短路故障发生；

准则2：若所述最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，而所述最小故障判定区域的出域短路故障信号也存在，则该最小故障判定区域无短路故障发生；

设A表示一最小故障判定区域故障逻辑值，其逻辑值为1表示短路故障发生在该最小故障判定区域，其逻辑值为0表示短路故障不发生在该最小故障判定区域，其逻辑计算表达式为：

“&&”为逻辑与运算；Sin表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号逻辑值，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号不存在；是Gout的逻辑非运算，Gout表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号逻辑值，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号存在，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号不存在，具体为：

Gout＝{Sout₁||Sout₂||L||Sout_n} (2)

“||”为逻辑或运算；Sout_n表示最小故障判定区域的出域故障指示器的短路故障信号逻辑值，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的出域故障指示器无短路故障信号，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的出域故障指示器上送短路故障信号，其中n为该最小故障判定区域的出域故障指示器数，若n为0，Gout的值为0。

本发明具有如下优点：本发明确定了配电网最小故障判定区域的概念，并基于配电网最小故障判定区域确定了故障指示器故障判定数学模型；基于最差原则，确定了短路故障信号辨识原则和方法，一定程度上解决了短路故障信号漏报和误报等非健全信息情况下的故障判定问题；基于逻辑运算方法，将短路故障判定问题转化为最小故障判定区域各设备间的逻辑运算，并提出了统一的计算方法和公式；本发明建立了一种基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法，在一定程度上解决了工程实用中短路故障信号频繁漏报和误报等非健全信息下的故障判定问题，现场实际应用效果良好，可较好的满足现场实际需求。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为典型配电网络图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细的说明：

本发明的一种基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、确定配电网最小故障判定区域，并根据所述配电网最小故障判定区域确定故障指示器短路故障判定数学模型；具体如下：

将由故障指示器及馈线段组成的封闭集合称为故障判定区域，如果一个故障判定区域的所有端点都是故障指示器并且没有内点或者所有内点都是T接点，则称该故障判定区域为最小故障判定区域；

流经短路故障电流并流入最小故障判定区域的故障指示器称为该最小故障判定区域的入域故障指示器，其上送的短路故障信号称为该最小故障判定区域的入域短路故障信号；流经短路故障电流并流出最小故障判定区域的故障指示器称为该最小故障判定区域的出域故障指示器，其上送的故障信号称为该最小故障判定区域的出域短路故障信号；

步骤2、根据所述故障指示器短路故障判定数学模型并基于最差原则，确定短路故障信号误报和漏报辨识原则，该误报和漏报辨识原则具体如下：

当发生短路故障，而故障指示器漏报短路故障信号时，其判定原则为：

原则1：当故障指示器上游断路器跳闸，且其下游所有故障指示器至少有1个上送故障信号时，则该故障指示器上报故障信号；

当未发生短路故障，而故障指示器误报短路故障信号时，其判定原则为：

原则2：当故障指示器上游断路器未跳闸，而故障指示器上送故障信号时，则该故障指示器不上报故障信号；

步骤3、根据所述故障指示器短路故障判定数学模型和所述短路故障信号误报和漏报辨识原则辨识故障指示器上送的短路故障信号，将短路故障信号进行修正后，将短路故障判定问题转化为最小故障判定区域各设备间的逻辑运算，根据逻辑运算公式判定出所述最小故障判定区域是否有故障指示器短路故障发生；具体如下：

经过数据辨识与修改后的故障信号认为是可信的，是可以进行故障判定的，短路故障判定的基础是最小故障判定区域，其故障判定准则如下：

准则1：若所述最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，而所述最小故障判定区域的出域短路故障信号不存在，则该最小故障判定区域有短路故障发生；

准则2：若所述最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，而所述最小故障判定区域的出域短路故障信号也存在，则该最小故障判定区域无短路故障发生；

设A表示一最小故障判定区域故障逻辑值，其逻辑值为1表示短路故障发生在该最小故障判定区域，其逻辑值为0表示短路故障不发生在该最小故障判定区域，其逻辑计算表达式为：

“&&”为逻辑与运算；Sin表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号逻辑值，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号不存在；是Gout的逻辑非运算，Gout表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号逻辑值，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号存在，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号不存在，具体为：

Gout＝{Sout₁||Sout₂||L||Sout_n} (2)

“||”为逻辑或运算；Sout_n表示最小故障判定区域的出域故障指示器的短路故障信号逻辑值，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的出域故障指示器无短路故障信号，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的出域故障指示器上送短路故障信号，其中n为该最小故障判定区域的出域故障指示器数，若n为0，Gout的值为0。

如图1所示，某区配电网络是由两条馈线组成，STA1、STA2为变电站；DS1、DS2为配电站；SP1～SP3为开闭所；#1～#7为各变电站、配电站及开闭所母线；S1、S9为变电站出线断路器开关；S2～S8、S10～S18为配电室及开闭所负荷开关，S19为线路高压开关做联络开关用；T1～T12为配电变压器；D1～D12为架空线路高压刀闸；FI1～FI12为故障指示器。

当变电站出线断路器开关S1跳闸，变电站出线断路器开关S9未跳闸，故障指示器FI1、FI4、FI6、FI8上送短路故障信号，各故障指示器上送故障信号如表1(表1为图1中故障信号及辨识结果)所示：

表1：

首先，对短路故障信号进行辨识，FI1、FI2、FI3上游变电站出线断路器开关S1跳闸，且其下游故障指示器FI4、FI6皆有短路故障信号上送，根据故障辨识原则1，FI1、FI2、FI3应上送故障信号，故此FI1短路故障信号正确，FI2、FI3属于故障信号漏报情况。FI8收到短路故障信号，而其上游变电站出线断路器开关S9并未跳闸，根据故障辨识原则2，FI8不应上送故障信号，属于故障误报情况。同理其他故障指示器的故障信号辨识结果如表1所示。

然后，对各个最小故障判定区域进行故障判定。对于区域1，FI1、FI2皆上报短路故障信号，Sin为1，Gout为1，根据公式1与2，区域1的短路故障逻辑值A为0，说明该区域无短路故障。对于区域4，FI4上送短路故障信号，Sin为1，但其无出域故障指示器，故而Gout的值为0，根据公式1与2，区域4的短路故障逻辑值A为1，说明该区域发生短路故障。其他区域的故障判定如表2(表2为各个区域故障判定结果)所示。

表2：

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (1)

1.一种基于最差原则的故障指示器短路故障判定实用化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、确定配电网最小故障判定区域，并根据所述配电网最小故障判定区域确定故障指示器短路故障判定数学模型；

将由故障指示器及馈线段组成的封闭集合称为故障判定区域，如果一个故障判定区域的所有端点都是故障指示器并且没有内点或者所有内点都是T接点，则称该故障判定区域为最小故障判定区域；

流经短路故障电流并流入最小故障判定区域的故障指示器称为该最小故障判定区域的入域故障指示器，其上送的短路故障信号称为该最小故障判定区域的入域短路故障信号；流经短路故障电流并流出最小故障判定区域的故障指示器称为该最小故障判定区域的出域故障指示器，其上送的故障信号称为该最小故障判定区域的出域短路故障信号；

步骤2、根据所述故障指示器短路故障判定数学模型并基于最差原则，确定短路故障信号误报和漏报辨识原则；所述误报和漏报辨识原则具体如下：

当发生短路故障，而故障指示器漏报短路故障信号时，其判定原则为：

原则1：当故障指示器上游断路器跳闸，且其下游所有故障指示器至少有1个上送故障信号时，则该故障指示器上报故障信号；

当未发生短路故障，而故障指示器误报短路故障信号时，其判定原则为：

原则2：当故障指示器上游断路器未跳闸，而故障指示器上送故障信号时，则该故障指示器不上报故障信号；

步骤3、根据所述故障指示器短路故障判定数学模型和所述短路故障信号误报和漏报辨识原则辨识故障指示器上送的短路故障信号，将短路故障信号进行修正后，将短路故障判定问题转化为最小故障判定区域各设备间的逻辑运算，根据逻辑运算公式判定出所述最小故障判定区域是否有故障指示器短路故障发生；

将短路故障判定问题转化为最小故障判定区域各设备间的逻辑运算具体如下：

短路故障判定的基础是最小故障判定区域，其故障判定准则如下：

准则1：若所述最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，而所述最小故障判定区域的出域短路故障信号不存在，则该最小故障判定区域有短路故障发生；

准则2：若所述最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，而所述最小故障判定区域的出域短路故障信号也存在，则该最小故障判定区域无短路故障发生；

设A表示一最小故障判定区域故障逻辑值，其逻辑值为1表示短路故障发生在该最小故障判定区域，其逻辑值为0表示短路故障不发生在该最小故障判定区域，其逻辑计算表达式为：

“&&”为逻辑与运算；Sin表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号逻辑值，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号存在，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的入域短路故障信号不存在；是Gout的逻辑非运算，Gout表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号逻辑值，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号存在，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的出域故障指示器组的短路故障信号不存在，具体为：

Gout＝{Sout₁||Sout₂||L||Sout_n} (2)

“||”为逻辑或运算；Sout_n表示最小故障判定区域的出域故障指示器的短路故障信号逻辑值，其逻辑值为0表示该最小故障判定区域的出域故障指示器无短路故障信号，其逻辑值为1表示该最小故障判定区域的出域故障指示器上送短路故障信号，其中n为该最小故障判定区域的出域故障指示器数，若n为0，Gout的值为0。