CN108919043B - 基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法，该方法包括：建立配电网接地选线开关阵DGSM描述配电网所有接地变电站相关母线的馈线出线开关模型；建立馈线开关拉路序列表FSST描述一条母线上各个馈线出线开关的分闸动作顺序；建立优先级调整规则对馈线开关拉路序列表FSST中的开关顺序进行必要调整；根据配电网接地选线开关阵DGSM及调整后的馈线开关拉路序列表FSST对配电网接地故障进行综合选线处理，直到找到接地故障馈线。该方法对变电站选线装置选线准确和非准确情况下皆有较好的适应性。

Description

基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法
技术领域
本发明涉及配电网小电流接地故障选线领域，具体来说是一种基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法。
背景技术
提升供电可靠性和供电安全是衡量电力公司供电服务质量的两项重要指标。当接地故障发生时，既要确保供电的可持续性，又需尽快确定接地线路和接地点，以便快速隔离故障确保人畜安全。
我国的中压配电网，除部分供电可靠性要求较高的A+类或A类地区采用中性点直接接地或中性点经小电阻接地的大电流接地方式外，其他大部分地区还是采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的小电流接地方式。
目前，配电网小电流接地选线是接地定位的基础，其方法总体上分为两类，一类是有源法，一类是无源法。所谓有源法，是指通过在变电站接地变压器中性点或者馈线出线处注入特殊信号，通过终端采集到相应信号而综合判定故障位置，如S注入法、加信传递函数法、端口故障诊断法等。所谓无源法，是指通过提取故障发生时刻前后的暂态或稳态特征量，并经过比对分析从而确定故障位置，如零序电流法、功率方向法、比幅比相法、负序电流法、行波定位法等。但不管是有源法还是无源法，由于维护的缺乏和配电网结构变化，导致选线装置安装初期正确率较高，但是随着时间推移，正确率下降显著。而且，即便是选线装置选出的线路，也需经过拉路进行验证；此外，当高阻接地发生时，零序电压和零序电流特征值不显著，依靠选线装置较难选出故障线路，需经过拉路选择。故此，拉路法作为一种后备选线方法在工程现场中被广泛采用。
为确保供电的可靠性，需尽可能的确保生命线用户、保电用户、重要用户、专线用户及大负荷用户等的供电持续性，尽可能的延长供电时间；同时为确保供电的安全性，保障人民生命安全，又需尽可能快的隔离故障线路和故障区域，故此在以拉路法作为后备保护的选线方式中，需统筹考虑供电可靠性和供电安全性的统一，制定最优的拉路辅助决策。
发明内容
本发明的目的在于解决配电网小电流接地故障选线问题，结合配电网特点，给出一种基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法。
用于实现上述目的的技术方案如下：
一种基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、建立配电网接地选线开关阵DGSM描述配电网所有接地变电站相关母线的馈线出线开关模型；
步骤二、建立馈线开关拉路序列表FSST描述一条母线上各个馈线出线开关的分闸动作顺序；
步骤三、建立优先级调整规则对馈线开关拉路序列表FSST中的开关顺序进行必要调整；
步骤四、根据配电网接地选线开关阵DGSM及调整后的馈线开关拉路序列表FSST对配电网接地故障进行综合选线处理，直到找到接地故障馈线。
建立配电网接地选线开关阵DGSM描述配电网所有接地变电站相关母线的馈线出线开关模型，具体为：
Figure BDA0001616419700000021
其中，MDGSM为DGSM的变量符号；每一行为一条接地母线所供的馈线出线开关信息，dsij为第i条接地母线所供的第j个馈线出线开关名称或编号，若该开关不存在则取值为-1；n为接地母线数，通过母联开关合闸运行的多条母线计算为1条母线；m为接地母线所供最大出线馈线数；i＝1,2,…,n，j＝0,1,2,…,m。
建立馈线开关拉路序列表FSST，描述一条母线上各个馈线出线开关的分闸动作顺序，具体为：
TFSSTi＝[fsi1,fsi2,fsi3,…,fsik,…,fsiw]
fsik＝dsij,iff dsij≠-1
其中，TFSSTi为第i条母线的FSST的变量符号；i为MDGSM行号，i＝0,1,2,…,n；w为MDGSM中第i行非-1元素数，k＝1,2,…,w；iff表示当且只当。
对馈线开关拉路序列表FSST中的开关按优先级从高到低的顺序进行调整，具体方法为：
优先级规则1：变电站接地选线装置选择的馈线优先级最高，其馈线出线开关首先分闸试拉；
优先级规则2：查找含有架空线路的馈线，包括架空与电缆混合线路，去除含有生命线用户、保电用户、重要用户馈线，剩余馈线按以下方法排序：
第1步，首先按h天内馈线接地故障次数由多到少的顺序对馈线出线开关进行排序，对于接地故障次数相同的馈线进入第2步；
第2步，将所有馈线出线开关按负荷电流值从低到高的顺序排序，并进入第3步；
第3步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr大于负荷差距比限值v时，开关排列顺序不变；
Figure BDA0001616419700000031
其中，I1为两相邻开关中负荷较大的开关电流值，I2为相邻开关中负荷较小的开关电流值，负荷差距比限值v可取5％～15％。
第4步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr小于等于限值v时，则无双电源用户的馈线出线开关优先分闸试拉；
第5步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr小于等于限值v时，且两条馈线同时含有双电源用户或同时没有双电源用户的，架空线总长度大的馈线出线开关优先分闸试拉；
优先级规则3：查找只含有电缆线路的馈线，去除含有生命线用户、保电用户、重要用户馈线，剩余馈线按以下方法排序：
第1步，首先按h天内馈线接地故障次数由多到少的顺序对馈线出线开关进行排序，对于接地故障次数相同的馈线进入第2步；
第2步，将所有馈线出线开关按负荷电流值从低到高的顺序排序，并进入第3步；
第3步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr大于限值v时，开关排列顺序不变；
第4步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr小于等于限值v时，则无双电源用户的馈线出线开关优先分闸试拉；
第5步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr小于等于限值v时，且两条馈线同时含有双电源用户或同时没有双电源用户的，电缆线总长度大的馈线出线开关优先分闸试拉；
优先级规则4：将各馈线中所含的生命线用户、保电用户、重要用户数量进行统计，并做如下排序：
第1步，首先按h天内馈线接地故障次数由多到少的顺序对馈线出线开关进行排序，对于接地故障次数相同的馈线进入第2步；
第2步，将馈线按含有生命线用户数量由少到多的顺序排序，并将生命线用户数量最少的馈线出线开关首先分闸试拉；
第3步，当生命线用户数量相同时，将馈线按含有保电用户数量由少到多的顺序排序，并将保电用户数量最少的馈线出线开关首先分闸试拉；
第4步，当馈线所含生命线用户数量和保电用户数量都相同时，将馈线按含有重要用户数量由少到多的顺序排序，并将重要用户数量最少的馈线出线开关首先分闸试拉；
其中，h可根据当地季节及馈线接地故障的频率等综合选择，一般可取30天～365天。此外，上述优先级规则是在天气为大风或降雨情况下的排序规则，如果是微风和晴天，则电缆线路发生接地的故障概率较大，故此需将优先级规则2和优先级规则3的顺序互换。
按照优先级规则对馈线开关拉路序列表FSST进行排序，并按照优先级由高到低的顺序对各个馈线出线开关进行分闸试拉，当母线零序电压消失时，表示分闸馈线为接地线路。故此，基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法为：
(1)搜索全网变电站母线零序电压越限信息，构建配电网接地选线开关阵MDGSM；
(2)基于配电网接地选线开关阵MDGSM，顺序选择第i行元素构建馈线开关拉路序列表TFSSTi；
(3)按照优先级规则1至优先级规则4所述方法对馈线开关拉路序列表TFSSTi所含有开关进行分闸试拉顺序调整；
(4)对馈线开关拉路序列表TFSSTi中的开关按照优先级由高到低的顺序进行分闸试拉，当开关分闸而母线零序电压异常消失时，表示所试拉馈线为接地故障馈线，并停止该母线接地故障的判定；当开关分闸后母线零序电压没有消失，表示接地故障未发生在该条馈线，需将该馈线出线开关再次合闸，恢复供电；
(5)重复(2)～(4)直到所有的母线零序电压异常消失，所有接地故障馈线分闸；
本发明有益技术效果：建立配电网接地选线开关阵DGSM描述配电网所有接地变电站相关母线的馈线出线开关模型；建立馈线开关拉路序列表FSST描述一条母线上各个馈线出线开关的分闸动作顺序；建立优先级调整规则对馈线开关拉路序列表FSST中的开关顺序进行必要调整；根据配电网接地选线开关阵DGSM及调整后的馈线开关拉路序列表FSST对配电网接地故障进行综合选线处理，直到找到接地故障馈线。该方法对变电站选线装置选线准确和非准确情况下皆有较好的适应性。
具体实施方式
下面对本发明进行详细的说明：
(1)首先，建立配电网接地选线开关阵DGSM描述配电网所有接地变电站相关母线的馈线出线开关模型；
(2)其次，建立馈线开关拉路序列表FSST描述一条母线上各个馈线出线开关的分闸动作顺序；
(3)然后，建立优先级调整规则对馈线开关拉路序列表FSST中的开关顺序进行必要调整；
(4)最后，根据配电网接地选线开关阵DGSM及调整后的馈线开关拉路序列表FSST对配电网接地故障进行综合选线处理，直到找到接地故障馈线。
设某几个变电站中的10kV1#母线、2#母线、3#母线和4#母线零序电压发生突变，馈线1～馈线3为1#母线所供馈线，馈线4～馈线7为2#母线所供馈线，馈线8～馈线12为3#母线所供馈线，馈线13～馈线18为4#母线所供馈线；各馈线出线开关编号与馈线编号相同；馈线出线开关负荷电流(A)，60天接地故障数，馈线类型，馈线架空长度(km)，馈线电缆长度(km)，生命线用户数，保电用户数，重要用户数和双电源用户数如表1所示。天气为大风降雨天气，变电站选线装置判定的接地馈线为馈线2，馈线4，馈线10，馈线15；实际接地馈线为馈线1，馈线7，馈线10，馈线16，负荷差距比限值v为10％。
表1母线所供馈线信息表
编号 电流 故障 类型 架空长 电缆长 生命 保电 重要 双源
1 64.2 1 架空 4.5 0 0 0 0 否
2 54.9 0 混合 3.1 2.2 0 0 1 否
3 78.3 0 电缆 0 4.2 0 0 1 是
4 60.1 0 架空 6.2 0 0 1 0 否
5 57.3 1 架空 4.3 0 0 0 0 否
6 67.8 0 混合 3.8 4.1 0 0 0 否
7 42.2 2 架空 5.1 0 0 0 0 否
8 38.5 0 架空 6.9 0 0 0 1 是
9 55.3 0 电缆 0 6.1 1 1 0 是
10 71.8 0 混合 4.9 3.4 0 0 0 否
11 44.8 1 架空 3.9 0 0 0 0 否
12 66.3 0 架空 4.8 0 0 0 0 否
13 38.1 0 混合 3.1 1.2 0 0 0 否
14 77.9 0 电缆 0 8.1 0 1 1 是
15 81.3 0 电缆 0 7.5 0 0 1 是
16 66.9 1 架空 3.9 0 0 0 0 否
17 53.2 0 架空 5.7 0 0 0 0 否
18 79.9 0 架空 8.3 0 0 0 0 否
构建配电网接地选线开关阵DGSM为：
Figure BDA0001616419700000051
根据本申请所述方法，取MDGSM中的第1行构成馈线开关拉路序列表TFSST1：TFSST1＝[1,2,3]。根据优先级规则1至优先级规则4，由于馈线2为变电站选线装置所选线路且馈线1为架空线路，其电流小于电缆线路馈线3的电流值，馈线1故障数大于馈线3故障数，故此调整TFSST1的顺序为：TFSST1＝[2,1,3]。根据分闸拉路顺序表，首先将开关2分闸，但由于1#母线零序电压异常未消失，故此馈线2并不是接地馈线，需将开关2再次合闸，将馈线2进行恢复供电；然后将开关1进行分闸，此时1#母线零序电压异常消失，故此表明接地故障发生在馈线1，至此接地故障选线判定完成。
同理，取MDGSM中的第2行构成馈线开关拉路序列表TFSST2：TFSST2＝[4,5,6,7]，根据优先级规则1至优先级规则4，调整TFSST2的顺序为：TFSST2＝[4,7,5,6]。馈线开关拉路序列表TFSST3和TFSST4的调整方法与之类似，不再赘述。
由上述分析可知，在选线装置选择接地馈线正确的情况下，本文所述方法通过第1次分闸拉路即可隔离故障馈线；当选线装置选择接地馈线错误情况下，本文所述方法可以将最可能发生故障的馈线优先分闸拉路，并尽可能延长对生命线用户、保电用户和重要用户的供电。

Claims (1)

1.基于多源信息融合的配电网小电流接地选线方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤一、建立配电网接地选线开关阵DGSM描述配电网所有接地变电站相关母线的馈线出线开关模型；具体为：
Figure FDA0002747039390000011
其中，MDGSM为DGSM的变量符号；每一行为一条接地母线所供的馈线出线开关信息，dsij为第i条接地母线所供的第j个馈线出线开关名称或编号，若该开关不存在则取值为-1；n为接地母线数，通过母联开关合闸运行的多条母线计算为1条母线；m为接地母线所供最大出线馈线数；i＝1,2,…,n，j＝0,1,2,…,m；
步骤二、建立馈线开关拉路序列表FSST描述一条母线上各个馈线出线开关的分闸动作顺序；
步骤二中，建立馈线开关拉路序列表FSST，描述一条母线上各个馈线出线开关的分闸动作顺序，具体为：
TFSSTi＝[fsi1,fsi2,fsi3,…,fsik,…,fsiw]
fsik＝dsij,iff dsij≠-1
其中，TFSSTi为第i条母线的FSST的变量符号；i为MDGSM行号，i＝0,1,2,…,n；w为MDGSM中第i行非-1元素数，k＝1,2,…,w；iff表示当且只当；
步骤三、建立优先级调整规则对馈线开关拉路序列表FSST中的开关顺序进行必要调整；
步骤三中，对馈线开关拉路序列表FSST中的开关按优先级从高到低的顺序进行调整，具体方法为：
优先级规则1：变电站接地选线装置选择的馈线优先级最高，其馈线出线开关首先分闸试拉；
优先级规则2：查找含有架空线路的馈线，包括架空与电缆混合线路，去除含有生命线用户、保电用户、重要用户馈线，剩余馈线按以下方法排序：
第1步，首先按h天内馈线接地故障次数由多到少的顺序对馈线出线开关进行排序，对于接地故障次数相同的馈线进入第2步；
第2步，将所有馈线出线开关按负荷电流值从低到高的顺序排序，并进入第3步；
第3步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr大于负荷差距比限值v时，开关排列顺序不变；
Figure FDA0002747039390000021
其中，I1为两相邻开关中负荷较大的开关电流值，I2为相邻开关中负荷较小的开关电流值，负荷差距比限值v可取5％～15％；
第4步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr小于等于限值v时，则无双电源用户的馈线出线开关优先分闸试拉；
第5步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr小于等于限值v时，且两条馈线同时含有双电源用户或同时没有双电源用户的，架空线总长度大的馈线出线开关优先分闸试拉；
优先级规则3：查找只含有电缆线路的馈线，去除含有生命线用户、保电用户、重要用户馈线，剩余馈线按以下方法排序：
第1步，首先按h天内馈线接地故障次数由多到少的顺序对馈线出线开关进行排序，对于接地故障次数相同的馈线进入第2步；
第2步，将所有馈线出线开关按负荷电流值从低到高的顺序排序，并进入第3步；
第3步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr大于限值v时，开关排列顺序不变；
第4步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr小于等于限值v时，则无双电源用户的馈线出线开关优先分闸试拉；
第5步，当相邻两条馈线出线开关负荷电流差距比lr小于等于限值v时，且两条馈线同时含有双电源用户或同时没有双电源用户的，电缆线总长度大的馈线出线开关优先分闸试拉；
优先级规则4：将各馈线中所含的生命线用户、保电用户、重要用户数量进行统计，并做如下排序：
第1步，首先按h天内馈线接地故障次数由多到少的顺序对馈线出线开关进行排序，对于接地故障次数相同的馈线进入第2步；
第2步，将馈线按含有生命线用户数量由少到多的顺序排序，并将生命线用户数量最少的馈线出线开关首先分闸试拉；
第3步，当生命线用户数量相同时，将馈线按含有保电用户数量由少到多的顺序排序，并将保电用户数量最少的馈线出线开关首先分闸试拉；
第4步，当馈线所含生命线用户数量和保电用户数量都相同时，将馈线按含有重要用户数量由少到多的顺序排序，并将重要用户数量最少的馈线出线开关首先分闸试拉；
其中，h根据当地季节及馈线接地故障的频率综合选择，取30天～365天；此外，上述优先级规则是在天气为大风或降雨情况下的排序规则，如果是微风和晴天，则电缆线路发生接地的故障概率较大，故此需将优先级规则2和优先级规则3的顺序互换；
步骤四、根据配电网接地选线开关阵DGSM及调整后的馈线开关拉路序列表FSST对配电网接地故障进行综合选线处理，直到找到接地故障馈线；
步骤四中，基于配电网接地选线开关阵MDGSM，顺序选择第i行元素构建馈线开关拉路序列表TFSSTi，按照优先级规则对馈线开关拉路序列表TFSSTi所含有开关进行分闸试拉顺序调整，并按照优先级由高到低的顺序对各个馈线出线开关进行分闸试拉，当母线零序电压消失时，表示分闸馈线为接地线路并停止该母线接地故障的判定；当开关分闸后母线零序电压没有消失，表示接地故障未发生在该条馈线，需将该馈线出线开关再次合闸，恢复供电，直到所有的母线零序电压异常消失，所有接地故障馈线分闸。
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