CN111579924B - 一种故障位置确定方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种故障位置确定方法、设备及存储介质，其中，该方法包括：获取电流越限信息向量H，根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，其中，N为根据配电网拓扑结构建立的，根据故障判断条件和D中的元素确定故障区段备选解，根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T，根据得到的G和T在故障区段备选解中确定故障位置。这样可以将电流越限信息与馈线状态之间的关系转化为衡量馈线区段故障可能性的决策信息，进而根据决策信息对故障区段进行综合判断，提高故障定位的效率和容错能力。

Description

一种故障位置确定方法、设备及存储介质

技术领域

本申请实施例涉及配电网技术领域，尤其涉及一种故障位置确定方法、设备及存储介质。

背景技术

在配电网领域中，基于配电自动化终端上传的过流信息进行配电网故障区段定位算法主要分为直接法和间接法两类。其中，直接法以矩阵算法为主，仅需利用馈线两端分段开关的过流信息，具有建模直接，定位高效等优点。但是，矩阵算法在开关信息发生畸变时，容易发生错判和漏判，容错性能较差。链表法通过链表的形式与配电网的结构特性建立紧密联系，在运算效率与容错能力上有所提升，但其容错仅限于出现矛盾信息的部分信息畸变。

间接法以群体智能算法为主，其本质是基于逼近关系理论，建立数学模型描述馈线运行状态与时标过电流报警信息间的因果关联关系，确定发生故障的设备，解释所有故障信息。但基于逻辑关系的群体智能故障定位优化算法存在以下缺陷：故障定位模型基于逻辑值关系构建，不能采用高效的数学规划方法求解；采用群体智能算法在进行优化时理论上具有全局收敛性，但在实际决策时因优化搜索存在随机性，会因算法早熟而产生数值稳定性的问题。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本申请实施例提供了以下方案。

第一方面，本申请实施例还提供了一种故障位置确定方法，该方法包括：

获取电流越限信息向量H；

根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，其中，N为根据配电网拓扑结构建立的；

根据故障判断条件和D中的元素确定故障区段备选解；

根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T；

根据G和T在故障区段备选解中确定故障位置。

第二方面，本申请实施例还提供了一种故障位置确定装置，该装置包括：

获取模块，用于获取电流越限信息向量H；

修正模块，用于根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，其中，N为根据配电网拓扑结构建立的；

确定模块，用于根据故障判断条件和D中的元素确定故障区段备选解；

修正模块，还用于根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T；

确定模块，还用于根据G和T在故障区段备选解中确定故障位置。

第三方面，本申请实施例提供了一种设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当处理器执行所述计算机程序时，实现如本申请任一实施例提供的故障位置确定方法。

第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如本申请任一实施例提供的故障位置确定方法。

本申请实施例提供一种故障位置确定方法、装置、设备及存储介质，其中，该方法为获取电流越限信息向量H，根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，其中，N为根据配电网拓扑结构建立的，根据故障判断条件和D中的元素确定故障区段备选解，根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T，根据得到的G和T在故障区段备选解中确定故障位置。这样可以将电流越限信息与馈线状态之间的关系转化为衡量馈线区段故障可能性的决策信息，进而根据决策信息对故障区段进行综合判断，提高故障定位的效率和容错能力。

附图说明

图1为本申请实施例中的一种故障位置确定方法流程图；

图2为本申请实施例中的一种配电网示意图；

图3是本申请实施例中的一种故障位置确定装置结构示意图；

图4是本申请实施例中的一种设备结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

另外，在本申请实施例中，“可选地”或者“示例性地”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“可选地”或者“示例性地”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“可选地”或者“示例性地”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

图1为本申请实施例提供的一种故障位置确定方法的流程图，该方法可以适用于包含多个分支线路的复杂配电网中，由配电网中数据处理设备(例如，主站)执行，以对配电网中的单个或多个故障进行定位，如图1所示，该方法包括：

S101、获取电流越限信息向量H。

本步骤中的电流越限信息向量可以由馈线终端设备(Feeder Terminal Unit，FTU)采集并上传至数据处理设备。其中，电流越限信息向量中各元素可以表示配电网中的设备(例如，开关设备)是否过流，该向量H可以包含FTU受恶劣环境的影响发生漏报、误动等畸变情况。

S102、根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D。

在本实施例中，上述开关因果关联设备描述矩阵N可以是根据配电网拓扑结构建立的，其中，矩阵N中的各个元素用于表示配电网中馈线区段是否为开关的因果关联设备。

可选地，该矩阵N可以为C*J维的矩阵，其中，C表示分支线路上开关的数量，J表示分支线路上馈线区段的数量。

假设下游馈线区段为上游开关设备的因果关联设备，若馈线区段j为下游馈线区段，开关设备i为上游开关设备，即馈线区段j为开关设备i的因果关联设备，那么可以设定N(i，j)＝1，反之，若馈线区段j不是开关设备i的因果关联设备，那么N(i，j)＝0。

即建立矩阵N后，可以根据矩阵N对FTU上报的向量H进行修正，以获取馈线区段故障决策向量D，向量D中各元素值可以表示元素对应馈线区段故障的可能性。

S103、根据故障判断条件和D中的元素确定故障区段备选解。

示例性地，本申请实施例中的故障判断条件可以为馈线区段故障决策向量D中至少两个连续的元素相同，且连续相同的元素为D中最大的元素。

该故障判断条件通过公式表示可以如下所示：

D(n)＝D(n+1)＝……D(n+i) (1)

D(n)＝max(D) (2)

进一步地，本步骤的实现方式可以为当D中的元素可以同时满足上述公式(1)和(2)时，将该元素对应的馈线区段确定为故障区段备选解。

可以理解的是，当在单分支线路的配电网中，本步骤确定的故障区段备选解即为该分支线路的故障区段。

S104、根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T。

在本申请实施例中，耦合区域优先级判定矩阵P的行数和列数可以为耦合区域的个数，其对角线元素均为1，非对角线元素中，若耦合区域i的优先级高于耦合区域j，则将P(i，j)设为-1，其余元素设为0。

需要说明的是，在本申请实施例中，可以设定配电网中上游耦合区域的优先级高于下游耦合区域的优先级，当两个耦合区域不具有上下游关系时，设定该两个耦合区域具有相同的优先级。

进一步地，上述耦合区域的划分方式可以为，以耦合节点为标志，分支线路上一端为耦合节点，另一端可以是耦合节点、电源节点或支路末端节点，将这样的支路作为耦合区域。

耦合区域过电流信息向量G的列数可以为耦合区域的个数，该向量中的各元素的元素值表示对应耦合区域是否有过流信息。例如，假设元素值为1表示该向量元素对应的耦合区域有过流信息，元素值为0表示向量元素对应的耦合区域没有过流信息。

基于上述矩阵P可以对向量G进行修正，以获取耦合区域故障辨识向量T。

S105、根据G和T在故障区段备选解中确定故障位置。

示例性地，本步骤的实现方式可以为，将G中第一元素和T中同一位置的元素相比，将相同的元素对应的耦合区域包含的馈线区段与故障区段备选解中馈线区段的并集，确定为最终的故障位置，其中，第一元素为G中除对应无故障馈线区段的元素之外的其他元素。

本申请实施例提供了一种故障位置确定方法为，获取电流越限信息向量H，根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，其中，N为根据配电网拓扑结构建立的，根据故障判断条件和D中的元素确定故障区段备选解，根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T，根据得到的G和T在故障区段备选解中确定故障位置。这样可以将电流越限信息与馈线状态之间的关系转化为衡量馈线区段故障可能性的决策信息，进而根据决策信息对故障区段进行综合判断，提高故障定位的效率和容错能力。

在一种示例中，本申请提供了一种上述步骤S102中，根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D的可选的实现方式为，将矩阵N和向量H相乘，得到D，即可以通过以下公式实现：

D＝H×N (3)

在一种示例中，上述步骤S104中，根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T的实现方式可以为，将矩阵P与向量G相乘，得到向量T。该实现方式如公式(4)所示：

T＝G×P (4)

基于上述方案的实现方式，下面以如图2所示的IEEE33节点配电网为例，对上述实现过程做进一步的详细描述。

假设配电网的正方向为系统电源指向负荷，若开关[S7，S8]和开关[S2，S28]处发生故障，那么FTU上传至数据处理设备的电流越限信息向量H为[1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0]。

如图2所示，配电网中3个T型耦合节点将配电网分为4条从电源点到线路末端的分支线路，因此，按照4个分支线路将电流越限信息分组得到H1、H2、H3和H4。

其中，H1为[1 1 0 0 0 0]，对应开关S1至开关S22的分支线路，H2为[1 1 1 0 00]，对应开关S1至开关S25的分支线路，H3为[1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0]，对应开关S1至开关S33的分支线路，H4为[1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]，对应开关S1至开关S18的分支线路。

同样设定分支线路上，下游馈线区段为上游开关设备的因果关联设备。并且，若馈线区段j为开关设备i的因果关联设备，设N(i，j)＝1，若馈线区段j不是开关设备i的因果关联设备，设N(i，j)＝0。

那么，可以确定第一个分支线路上的开关因果关联设备描述矩阵N(记为N1)为，

第二个分支线路上的开关因果关联设备描述矩阵N(记为N2)与第一个分支线路上的矩阵N相同，即N1＝N2，采用上述同样的原理分别得到第三个分支线路上的矩阵N(记为N3)和第四个分支线路上的矩阵N(记为N4)。

根据各分支线路上的矩阵N对向量H进行修正，分别得到第一分支线路至第四分支线路上的馈线区段故障决策向量D1、D2、D3、D4，其中，

D1＝N1×H1＝[1 2 2 2 2 2] (6)

D2＝N2×H2＝[1 2 3 3 3 3] (7)

D3＝N3×H3＝[1 2 3 4 5 6 7 8 8 8 8 8 8 8] (8)

D4＝N4×H4＝[1 2 3 4 5 6 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7] (9)

根据故障判断条件可以确定，第一分支线路上的元素2对应的备选解为馈线区段2，第二分支线路上的元素3对应的备选解为馈线区段3，第三分支线路上的元素8对应的备选解为馈线区段27，第三分支线路上的元素7对应的备选解为馈线区段7。因此，故障区段备选解为[馈线区段2，馈线区段3，馈线区段7，馈线区段27]。

根据上述实施例中确定耦合区域优先级判定矩阵P的方式，可以确定图2所示的配电网中的矩阵P为，

根据上述实施例中确定耦合区域过电流信息向量G的方式，可以确定向量G为[1 10 0 0 1 1]。

那么，根据矩阵P对向量G进行修改，得到的向量T为，

T＝G×P＝[-2 -1 0 -2 0 1 1] (11)

在向量G中，第三个位置至第五个位置上的元素0表示耦合区域3、耦合区域4和耦合区域5上无故障馈线区段，第一位置、第二位置、第六位置和第七位置上的元素1可以作为第一元素。将G中的第一元素与T中同一位置的元素相比，可以看出，向量T第一位置上的元素指示的耦合区域1的故障可能性为-2，相比向量G第一位置上的元素1削减了3度；向量T第二位置上的元素指示的耦合区域2的故障可能性为-1，相比向量G第二位置上的元素1削减了2度；向量T第六位置上的元素指示的耦合区域6和第七位置上的元素指示的耦合区域7的故障可能性为1度，相比向量G相同位置上的元素未被削减，因而是实际故障耦合区域。因此，将耦合区域6和耦合区域7与故障区段备选解中馈线区段的并集，即馈线区段7和馈线区段27确定为故障位置。

图3为本申请实施例提供的一种故障位置确定装置，如图3所示，该装置包括：获取模块301、修正模块302、确定模块303；

其中，获取模块，用于获取电流越限信息向量H；

修正模块，用于根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，其中，N为根据配电网拓扑结构建立的；

确定模块，用于根据故障判断条件和D中的元素确定故障区段备选解；

修正模块，还用于根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T；

确定模块，还用于根据G和T在故障区段备选解中确定故障位置。

可选地，上述矩阵N为C*J维矩阵，其中，C表示分支线路上开关的数量，J表示分支线路上馈线区段的数量。

在一种示例中，上述修正模块，用于将N和H相乘，得到D，其中，D中各元素值表示元素对应馈线区段故障的可能性。

可选地，上述故障判断条件可以为D中至少两个连续的元素相同，且连续相同的元素为D中最大的元素。

在一种示例中，确定模块，用于将D中满足故障判断条件的元素对应的馈线区段确定为故障区段备选解。

示例性地，上述耦合区域优先级判定矩阵P的划分方式可以为，将分支线路上一端为耦合节点的支路作为耦合区域，其中，上游耦合区域的优先级高于下游耦合区域的优先级；P的行数和列数为耦合区域的个数，P的对角线元素均为1，在非对角线元素中，若耦合区域i的优先级高于耦合区域j的优先级，则将P(i，j)设为-1，其余元素设为0。

在一种示例中，上述修正模块，用于将P与G相乘，得到T，其中，G的列数为耦合区域的个数，G的元素值表示对应耦合区域是否有过流信息。

在一种示例中，确定模块，还用于将G中第一元素和T中同一位置的元素相比，将相同的元素对应的耦合区域包含的馈线区段与故障区段备选解中馈线区段的并集，确定为故障位置，其中，第一元素为G中除对应无故障馈线区段的元素之外的其他元素。

上述故障位置确定装置可以实现图1所提供的故障位置确定方法，具备执行方法相应的器件和有益效果。

图4为一实施例提供的一种设备，如图4所示，该设备包括：处理器401、存储器402、输入装置403、输出装置404；设备中的处理器401的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器401为例；设备中的处理器401、存储器402、输入装置403、输出装置404可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

存储器402作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的故障位置确定方法对应的程序指令/模块(例如，故障位置确定装置中的获取模块301、修正模块302、确定模块303)。处理器401通过运行存储在存储器402中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的故障位置确定方法。

存储器402可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器402可进一步包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置403可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置404可包括显示屏等显示设备。

本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，该计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种故障位置确定方法，该方法包括：

获取电流越限信息向量H；

根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，其中，N为根据配电网拓扑结构建立的；

根据故障判断条件和D中的元素确定故障区段备选解；

根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T；

根据G和T在故障区段备选解中确定故障位置。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本申请可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述故障位置确定装置中所包括的模块只是按照功能逻辑进行划分，但并不局限于上述的划分方式，只要能够实现相应的功能即可；另外，电子控制模块等模块的具体名称也只是为了便于区分，并不用于限制本申请的保护范围。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种故障位置确定方法，其特征在于，包括：

获取电流越限信息向量H；

根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，其中，所述N为根据配电网拓扑结构建立的；

根据故障判断条件和所述D中的元素确定故障区段备选解；

所述故障判断条件为所述D中至少两个连续的元素相同，且连续相同的元素为所述D中最大的元素；

根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T；

根据所述G和所述T在所述故障区段备选解中确定故障位置；

将所述G中第一元素和所述T中同一位置的元素相比，将相同的元素对应的耦合区域包含的馈线区段与所述故障区段备选解中馈线区段的并集，确定为故障位置；

其中，所述第一元素为所述G中除对应无故障馈线区段的元素之外的其他元素。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N为C*J维矩阵，其中，C表示分支线路上开关的数量，J表示分支线路上馈线区段的数量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据开关因果关联设备描述矩阵N对H进行修正，得到馈线区段故障决策向量D，包括：

将所述N和所述H相乘，得到D，其中，所述D中各元素值表示元素对应馈线区段故障的可能性。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据故障判断条件和所述D中的元素确定故障区段备选解，包括：

将所述D中满足故障判断条件的元素对应的馈线区段确定为故障区段备选解。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述耦合区域优先级判定矩阵P，包括：

将分支线路上一端为耦合节点的支路作为耦合区域，其中，上游耦合区域的优先级高于下游耦合区域的优先级；

所述P的行数和列数为耦合区域的个数，所述P的对角线元素均为1，在非对角线元素中，若耦合区域i的优先级高于耦合区域j的优先级，则将P(i，j)设为-1，其余元素设为0。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，根据耦合区域优先级判定矩阵P对耦合区域过电流信息向量G进行修正，得到耦合区域故障辨识向量T，包括：

将所述P与所述G相乘，得到T；

其中，所述G的列数为耦合区域的个数，所述G的元素值表示对应耦合区域是否有过流信息。

7.一种设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-6任一项所述的故障位置确定方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的故障位置确定方法。

Images