CN111880036B - 基于广域量测数据的配电网故障监测方法及装置 - Google Patents

基于广域量测数据的配电网故障监测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法及装置，该方法包括获取每一测量单元测得对应测量点的量测数据，即实际电压值和实际电流值；若测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断测量单元是否故障；若测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，将不平衡电流矩阵中不平衡电流元素与不平衡电流阈值矩阵对应的不平衡电流阈值元素进行比较，当不平衡电流元素大于对应的不平衡电流阈值元素，则确定不平衡电流元素对应的元件为故障元件，有效利用量测数据对配电网的故障进行监测，提高检测准确性，以使配电网得到安全有效的保护。

Description

基于广域量测数据的配电网故障监测方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，具体涉及一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法及装置。
背景技术
随着电力电子技术和新能源发电技术的不断成熟，越来越多的分布式电源接入配电网，大大增加了配电网方法的复杂性，使得配电网中的潮流分布和故障后电流特征都发生了改变。随着配电自动化方法的不断完善，大量智能终端如FTU(Feeder Terminal Unit，馈线监控终端)、DTU(Distribution Terminal Unit，配电终端单元)、TTU(TransformerTerminal Unit，配电变压器监控终端)、RTU(Remote Terminal Unit，远程终端单元)和剩余电流保护装置配置在配电网中，以使配电网获得丰富的量测信息。其中FTU指用于测量馈线的三相参数，监控、保护配电方法中的馈线，与配电自动化主站通信，将信息提供给配电监控主站，执行主站对馈线及其终端设备的调节和控制的监控终端；DTU指采集、管理开闭所、环网柜、变电所的多回路数据，并保证多回路数据之间进行通讯的终端单元；TTU指采集配电变压器的信息，并将采集的信息传送到主站或其他的智能装置，通过配电方法运行控制及管理所需的信息，实时监测配电变压器的运行工况，保护配电变压器的安全运行，调整无功补偿的监控终端；RTU指对现场信号和电力设备进行监测控制的终端；剩余电流保护装置(简称漏保)，指防止电网漏电事故(生物体触电事故或设备漏电事故)的重要装置。
传统的配电网保护模式仅利用单条线路电气量信息(电压和电流)对配电网进行故障检测，导致对配电网的故障监测不准确，使得配电网没有得到有效的安全保护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统的配电网保护模式仅利用单条线路电气量信息对配电网进行故障检测，导致对配电网的故障监测不准确，使得配电网没有得到有效的安全保护。因此，提供一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法及装置，该广域量测数据指利用配电网中所有线路的电气量信息对配电网进行故障检测，提高对配电网的故障监测的准确性，以使配电网得到安全有效的保护。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法，包括：
基于配电网中的元件配置测量点，每一所述测量点上配置有对应的测量单元，每一所述测量点设置有对应的预设电压阈值和预设电流阈值；
获取每一所述测量单元测得对应测量点的量测数据，所述量测数据包括实际电压值和实际电流值；
若所述测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断所述测量单元是否故障；
若所述测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，所述不平衡电流矩阵中包括多个不平衡电流元素，所述不平衡电流阈值矩阵中包括多个不平衡电流阈值元素；
将所述不平衡电流元素与对应的不平衡电流阈值元素进行比较，当所述不平衡电流元素大于对应的不平衡电流阈值元素，则确定所述不平衡电流元素对应的元件为故障元件。
进一步地，所述判断所述测量单元是否故障，包括：
将所述测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值的测量单元作为预判断测量单元；
若除所述预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值不小于对应的预设电压阈值，且所述测量点的实际电流值不大于对应的预设电流阈值，则确定所述预判断测量单元发生故障；
若除所述预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则确定所述预判断测量单元无故障。
进一步地，所述基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括：
基于元件关联关系矩阵、变压器传变系数修正矩阵和电流测量矩阵，获取不平衡电流矩阵；
基于预设比例系数、所述元件关联关系矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵和所述电流测量矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵，获取不平衡电流阈值矩阵。
进一步地，所述基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括：
以所述元件编号为行编号，测量单元编号为列编号，所述元件和所述测量单元的连接关系作为矩阵元素构建元件关联关系矩阵；
基于变压器传变修正系数对所述元件关联关系矩阵进行修正处理，获取变压器传变系数修正矩阵；
以所述测量单元编号为行编号，每一测量单元测得的实际电流值作为矩阵元素构建电流测量矩阵。
进一步地，在所述确定所述不平衡电流元素对应的元件为故障元件之后，所述基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括：
基于所述故障元件，在所述元件关联关系矩阵中查找所述故障元件对应的异常关联关系元素；
基于测量单元遥控功能投退矩阵，对所述异常关联关系元素对应的断路器进行跳开处理，以完成故障清除。
进一步地，所述基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括：
以所述测量单元编号为列编号，所述测量单元中是否具备遥控分闸功能作为矩阵元素构建测量单元遥控功能投退矩阵。
一种基于广域量测数据的配电网故障监测装置，包括：
测量点处理模块，用于基于配电网中的元件配置测量点，每一所述测量点上配置有对应的测量单元，每一所述测量点设置有对应的预设电压阈值和预设电流阈值；
测量单元测量模块，用于获取每一所述测量单元测得对应测量点的量测数据，所述量测数据包括实际电压值和实际电流值；
测量单元故障判断模块，用于若所述测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断所述测量单元是否故障；
不平衡电流数据获取模块，用于若所述测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，所述不平衡电流矩阵中包括多个不平衡电流元素，所述不平衡电流阈值矩阵中包括多个不平衡电流阈值元素；
故障元件判断模块，用于将所述不平衡电流元素与对应的不平衡电流阈值元素进行比较，当所述不平衡电流元素大于对应的不平衡电流阈值元素，则确定所述不平衡电流元素对应的元件为故障元件。
进一步地，所述测量单元故障判断模块包括：
预判断测量单元确定单元，用于将所述测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值的测量单元作为预判断测量单元；
第一故障判断单元，用于若除所述预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值不小于对应的预设电压阈值，且所述测量点的实际电流值不大于对应的预设电流阈值，则确定所述预判断测量单元发生故障；
第二故障判断单元，用于若除所述预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则确定所述预判断测量单元无故障。
进一步地，所述基于广域量测数据的配电网故障监测装置还包括：
不平衡电流矩阵构建模块，用于基于元件关联关系矩阵、变压器传变系数修正矩阵和电流测量矩阵，获取不平衡电流矩阵；
不平衡电流阈值矩阵构建模块，用于基于预设比例系数、所述元件关联关系矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵和所述电流测量矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵，获取不平衡电流阈值矩阵。
进一步地，所述基于广域量测数据的配电网故障监测装置还包括：
元件关联关系矩阵构建单元，用于以所述元件编号为行编号，测量单元编号为列编号，所述元件和所述测量单元的连接关系作为矩阵元素构建元件关联关系矩阵；
变压器传变系数修正矩阵构建单元，用于基于变压器传变修正系数对所述元件关联关系矩阵进行修正处理，获取变压器传变系数修正矩阵；
电流测量矩阵构建单元，用于以所述测量单元编号为行编号，每一测量单元测得的实际电流值作为矩阵元素构建电流测量矩阵。
本发明提供的基于广域量测数据的配电网故障监测方法及装置，通过获取每一测量单元测得的对应测量点的量测数据，即实际电压值和实际电流值，若测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断测量单元是否故障；若测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，若不平衡电流矩阵中的不平衡电流元素大于不平衡电流阈值矩阵中对应的不平衡电流阈值元素，则确定不平衡电流元素对应的元件为故障元件，有效利用量测数据对配电网的故障进行监测，提高检测准确性，以使配电网得到安全有效的保护。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明基于广域量测数据的配电网故障监测方法的流程图。
图2为图1中步骤S30的一具体流程图。
图3为本发明基于广域量测数据的配电网故障监测方法的另一流程图。
图4为本发明基于广域量测数据的配电网故障监测方法的另一流程图。
图5为本发明基于广域量测数据的配电网故障监测装置的结构示意图。
图6为本发明一具体配电网结构拓扑图。
图7为图6的一具体电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明提供一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法，该方法可应用于不同计算机设备中，该计算机设备包括但不限于各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机和平板电脑。
如图1所示，本发明提供一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法，包括：
S10：基于配电网中的元件配置测量点，每一测量点上配置有对应的测量单元，每一测量点设置有对应的预设电压阈值和预设电流阈值。
具体地，首先对配电网中的元件配置对应的测量点，每个元件对应的测量点为用户根据实际情配置；然后在每一个测量点上配置一个测量单元，该测量单元指用于测量配电网中各测量点的电气量的单元，本实施例中的电气量包括但不限于电压、电流、频率和阻抗。
进一步地，每一测量点都设置有对应的预设电压阈值和预设电流阈值。其中，预设电压阈值指预先设置的用于判断测量单元测得的电压数据是否满足要求的阈值；预设电流阈值指预先设置的用于判断测量单元测得的电流数据是否满足要求的阈值。
S20：获取每一测量单元测得对应测量点的量测数据，量测数据包括实际电压值和实际电流值。
其中，量测数据指每一测量单元测得的对应的测量点的电气量。实际电压值指测量单元实际测得的测量点的电压值；实际电流值指测量单元实际测得的测量点的电流值。
具体地，在获取每一测量单元测得的实际电压值和实际电流值后，以测量单元的编号为列编号，所有实际电压值作为矩阵元素生成电压测量矩阵。如测量单元的编号有12个，则电压测量矩阵为：
U＝[U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 U10 U11 U12]T。
以测量单元的编号为列编号，所有实际电流值作为矩阵元素生成电流测量矩阵。如测量单元的编号有12个，则电流测量矩阵为
I＝[I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12]T。
通过将测量单元测得的实际电压值转换为电压测量矩阵U、实际电流值转换为电流测量矩阵I，方便实际应用中的程序化实现。
S30：若测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断测量单元是否故障。
为了方便实际应用中的程序化实现，本实施例中的预设电压阈值也以测量单元的编号为列编号，各测量单元对应的预设电压阈值作为矩阵元素，生成电压门槛值矩阵。如测量单元的编号有12个，则电压门槛值矩阵为：
Uset＝[Uset1 Uset2 Uset3 Uset4 Uset5 Uset6 Uset7 Uset8 Uset9 Uset10 Uset11 Uset12]T。以测量单元的编号为列编号，各测量单元对应的预设电流阈值作为矩阵元素，生成电流门槛值矩阵。如测量单元的编号有12个，则电流门槛值矩阵为：
Iset＝[Iset1 Iset2 Iset3 Iset4 Iset5 Iset6 Iset7 Iset8 Iset9 Iset10 Iset11 Iset12]T。
具体地，若测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则表示电气量特征满足故障监测及定位启动判据。此时，通过测量单元故障判断方法判断测量单元是否故障，若测量单元发生故障，则退出该测量单元；若测量单元没有发生故障，则继续执行步骤S40。本实施例中的测量单元故障判断方法具体为：通过测量单元测得的实际电压值和实际电流值，确定除该测量点之外的其他测量点是否满足上述实际电压值小于对应的预设电压阈值，或实际电流值大于对应的预设电流阈值，若不满足，则表示除该测量点之外的其他测量点正常，该测量点对应的测量单元故障；若满足，则表示除该测量点对应的测量单元无故障。
S40：若测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，不平衡电流矩阵中包括多个不平衡电流元素，不平衡电流阈值矩阵中包括多个不平衡电流阈值元素。
具体地，若测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵Iun和不平衡电流阈值矩阵Ith，不平衡电流矩阵Iun中包括多个不平衡电流元素，不平衡电流阈值矩阵Ith中包括多个不平衡电流阈值元素。其中，不平衡电流矩阵指由多个不平衡电流元素组成的矩阵，不平衡电流元素指与元件直接相连的测量单元测得的电流值的平均值。不平衡电流阈值矩阵指由多个不平衡电流阈值元素组成的矩阵，不平衡电流阈值元素指预先设置的用于判断不平衡电流元素是否满足要求的阈值。
S50：将不平衡电流元素与对应的不平衡电流阈值元素进行比较，当不平衡电流元素大于对应的不平衡电流阈值元素，则确定不平衡电流元素对应的元件为故障元件。
步骤S10-步骤S50，通过获取每一测量单元测得的对应测量点的量测数据，即实际电压值和实际电流值，若测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断测量单元是否故障；若测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，若不平衡电流矩阵中的不平衡电流元素大于不平衡电流阈值矩阵中对应的不平衡电流阈值元素，则确定不平衡电流元素对应的元件为故障元件，有效利用量测数据对配电网的故障进行监测，提高检测准确性，以使配电网得到安全有效的保护。
进一步地，如图2所示，步骤S30中，判断测量单元是否故障，具体包括如下步骤：
S31：将测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值的测量单元作为预判断测量单元。
S32：若除预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值不小于对应的预设电压阈值，且测量点的实际电流值不大于对应的预设电流阈值，则确定预判断测量单元发生故障。
S33：若除预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则确定预判断测量单元无故障。
具体地，通过测量单元测得的实际电压值和实际电流值，确定除该测量点之外的其他测量点是否满足上述实际电压值小于对应的预设电压阈值，或实际电流值大于对应的预设电流阈值，若不满足，则表示除该测量点之外的其他测量点正常，该测量点对应的测量单元故障；若满足，则表示除该测量点对应的测量单元无故障。
进一步地，如图3所示，该基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括如下步骤：
S41：基于元件关联关系矩阵、变压器传变系数修正矩阵和电流测量矩阵，获取不平衡电流矩阵。
具体地，基于元件关联关系矩阵、变压器传变系数修正矩阵和电流测量矩阵，获取不平衡电流矩阵，具体计算公式为Iun＝(R·D)×I，其中，Iun指不平衡电流矩阵，R指元件关联关系矩阵，D指变压器传变系数修正矩阵，I指电流测量矩阵。
其中，元件关联关系矩阵R指用于表示元件关联关系的矩阵。具体地，该元件关联关系矩阵R是以元件编号为行编号，测量单元编号为列编号，元件和测量单元的连接关系作为矩阵元素构建的矩阵。进一步地，对于配电网中的元件，若测量单元与其直接相连且方向指向元件，则矩阵元素为1；若测量单元与其直接相连且方向背向元件，则矩阵元素为-1；若测量单元与其不直接相连，则矩阵元素为0。
变压器传变系数修正矩阵D指基于变压器传变修正系数对元件关联关系矩阵R进行修正处理后得到的矩阵。进一步地，变压器传变修正系数指双绕组变压器的高压侧电流与低压侧电流之比，具体为
Figure BDA0002621155620000111
其中，a为变压器传变修正系数，IH指高压侧电流、IL指低压侧电流。
电流测量矩阵I指以测量单元编号为行编号，每一测量单元测得的实际电流值作为矩阵元素构建的矩阵。
S42：基于预设比例系数、元件关联关系矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵和电流测量矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵，获取不平衡电流阈值矩阵。
具体地，基于预设比例系数、元件关联关系矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵和电流测量矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵，获取不平衡电流阈值矩阵，具体计算公式为
Figure BDA0002621155620000112
其中，Ith指不平衡电流阈值矩阵，K指预先设置的比例系数(取值范围0.1～0.3)，
Figure BDA0002621155620000113
指元件关联关系矩阵R中所有元素的绝对值形成的矩阵，
Figure BDA0002621155620000114
指电流测量矩阵I中所有元素的绝对值形成的矩阵。本实施例中的比例系数K可由用户根据实际情况设定，通过设定比例系数K，以保证不平衡电流阈值矩阵的可靠性。
为便于理解，以图6为例对上述各矩阵进行说明：元件关联关系矩阵R，其中，7个元件编号为行编号，12个测量单元编号为列编号，根据元件和测量单元的连接关系，将测量单元与配电网中的元件直接相连且方向指向元件的矩阵元素确定为1，方向背向元件的矩阵元素确定为-1；测量单元与元件不直接相连的矩阵元素确定为0，则图6所示的元件关联关系矩阵R具体为：
Figure BDA0002621155620000121
在图6中，元件1和元件7为变压器，其中，元件1的变压器传变修正系数为为a1、元件7的变压器传变修正系数为a7。通过图7可知，元件1的变压器传变修正系数
Figure BDA0002621155620000122
元件7的变压器传变修正系数
Figure BDA0002621155620000123
变压器传变系数修正矩阵D具体为：
Figure BDA0002621155620000124
电流测量矩阵I为：
Figure BDA0002621155620000125
不平衡电流阈值矩阵Ith和不平衡电流矩阵Iun均为7行1列矩阵。如不平衡电流阈值矩阵Ith第m个不平衡电流元素Ithm大于不平衡电流矩阵Iun第m个不平衡电流阈值元素Iunm，则该不平衡电流元素Ithm对应的行编号即元件编号则为配电网中出现故障的元件的编号，该编号对应的元件则为故障元件。
进一步地，如图4所示，在步骤S50，确定不平衡电流元素对应的元件为故障元件之后，基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括如下步骤：
S60：基于故障元件，在元件关联关系矩阵中查找故障元件对应的异常关联关系元素。
S70：基于测量单元遥控功能投退矩阵，对异常关联关系元素对应的断路器进行跳开处理，以完成故障清除。
具体地，测量单元遥控功能投退矩阵B指以测量单元编号为列编号，测量单元中是否具备遥控分闸功能作为矩阵元素构建的矩阵。
在获取故障元件对应的异常关联关系元素后，将测量单元遥控功能投退矩阵与故障元件对应的关联关系元素相乘，得到异常矩阵T，将异常矩阵T中的异常关联关系元素对应的断路器跳开，完成故障清除。T＝R(3,:)·B
本实施例中将测量单元具备分闸功能且使用分闸功能，对应的矩阵元素设为1；将测量单元不具备分闸功能或未使用分闸功能，对应的矩阵元素设为0。以图6为例，若配电网中的所有测量单元均具备且使用分闸功能，则测量单元遥控功能投退矩阵B可表示为：
Figure BDA0002621155620000131
若图6中元件3内为故障元件，则测量单元遥控功能投退矩阵，对关联关系矩阵R中元件3对应的矩阵元素为：
Figure BDA0002621155620000132
将测量单元遥控功能投退矩阵B与故障元件对应的关联关系元素R(3,:)相乘，得到异常矩阵T，即T＝R(3,:)·B。T中为1的元素为异常关联关系元素，将异常关联关系元素1对应的断路器跳开即可实现故障清除。
本发明提供的基于广域量测数据的配电网故障监测方法，通过通过获取每一测量单元测得的对应测量点的量测数据，即实际电压值和实际电流值，若测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断测量单元是否故障；若测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，若不平衡电流矩阵中的不平衡电流元素大于不平衡电流阈值矩阵中对应的不平衡电流阈值元素，则确定不平衡电流元素对应的元件为故障元件，在确定故障元件后，在元件关联关系矩阵中查找故障元件对应的异常关联关系元素，并基于测量单元遥控功能投退矩阵，对异常关联关系元素对应的断路器进行跳开处理，以完成故障清除，有效利用量测数据对配电网的故障进行监测，提高检测准确性，以使配电网得到安全有效的保护。
实施例2
如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，一种基于广域量测数据的配电网故障监测装置，包括：
测量点处理模块10，用于基于配电网中的元件配置测量点，每一测量点上配置有对应的测量单元，每一测量点设置有对应的预设电压阈值和预设电流阈值。
测量单元测量模块20，用于获取每一测量单元测得对应测量点的量测数据，量测数据包括实际电压值和实际电流值。
测量单元故障判断模块30，用于若测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断测量单元是否故障。
不平衡电流数据获取模块40，用于若测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，不平衡电流矩阵中包括多个不平衡电流元素，不平衡电流阈值矩阵中包括多个不平衡电流阈值元素。
故障元件判断模块50，用于将不平衡电流元素与对应的不平衡电流阈值元素进行比较，当不平衡电流元素大于对应的不平衡电流阈值元素，则确定不平衡电流元素对应的元件为故障元件。
进一步地，测量单元故障判断模块30包括预判断测量单元确定单元、第一故障判断单元和第二故障判断单元。
预判断测量单元确定单元，用于将测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值的测量单元作为预判断测量单元；
第一故障判断单元，用于若除预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值不小于对应的预设电压阈值，且测量点的实际电流值不大于对应的预设电流阈值，则确定预判断测量单元发生故障；
第二故障判断单元，用于若除预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则确定预判断测量单元无故障。
进一步地，基于广域量测数据的配电网故障监测装置还包括：
不平衡电流矩阵构建模块，用于基于元件关联关系矩阵、变压器传变系数修正矩阵和电流测量矩阵，获取不平衡电流矩阵。
不平衡电流阈值矩阵构建模块，用于基于预设比例系数、元件关联关系矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵和电流测量矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵，获取不平衡电流阈值矩阵。
进一步地，基于广域量测数据的配电网故障监测装置还包括：
元件关联关系矩阵构建单元，用于以元件编号为行编号，测量单元编号为列编号，元件和测量单元的连接关系作为矩阵元素构建元件关联关系矩阵。
变压器传变系数修正矩阵构建单元，用于基于变压器传变修正系数对元件关联关系矩阵进行修正处理，获取变压器传变系数修正矩阵。
电流测量矩阵构建单元，用于以测量单元编号为行编号，每一测量单元测得的实际电流值作为矩阵元素构建电流测量矩阵。
进一步地，在故障元件判断模块之后，基于广域量测数据的配电网故障监测装置还包括：
异常关联关系元素确定模块，用于基于故障元件，在元件关联关系矩阵R中查找故障元件对应的异常关联关系元素。
故障清除模块，用于基于测量单元遥控功能投退矩阵，对异常关联关系元素对应的断路器进行跳开处理，以完成故障清除。
进一步地，故障清除模块还用于以测量单元编号为列编号，测量单元中是否具备遥控分闸功能作为矩阵元素构建测量单元遥控功能投退矩阵B。
关于基于广域量测数据的配电网故障监测的具体限定可以参见上文中对于基于广域量测数据的配电网故障监测方法的限定，在此不再赘述。上述基于广域量测数据的配电网故障监测中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法，其特征在于，包括：
基于配电网中的元件配置测量点，每一所述测量点上配置有对应的测量单元，每一所述测量点设置有对应的预设电压阈值和预设电流阈值；
获取每一所述测量单元测得对应测量点的量测数据，所述量测数据包括实际电压值和实际电流值；
若所述测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断所述测量单元是否故障；
若所述测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，所述不平衡电流矩阵中包括多个不平衡电流元素，所述不平衡电流阈值矩阵中包括多个不平衡电流阈值元素；
将所述不平衡电流元素与对应的不平衡电流阈值元素进行比较，当所述不平衡电流元素大于对应的不平衡电流阈值元素，则确定所述不平衡电流元素对应的元件为故障元件；
所述基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括：
基于元件关联关系矩阵、变压器传变系数修正矩阵和电流测量矩阵，获取不平衡电流矩阵；
基于预设比例系数、所述元件关联关系矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵和所述电流测量矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵，获取不平衡电流阈值矩阵；
以所述元件编号为行编号，测量单元编号为列编号，所述元件和所述测量单元的连接关系作为矩阵元素构建元件关联关系矩阵；
基于变压器传变修正系数对所述元件关联关系矩阵进行修正处理，获取变压器传变系数修正矩阵；
以所述测量单元编号为行编号，每一测量单元测得的实际电流值作为矩阵元素构建电流测量矩阵。
2.根据权利要求1所述的一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法，其特征在于，所述判断所述测量单元是否故障，包括：
将所述测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值的测量单元作为预判断测量单元；
若除所述预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值不小于对应的预设电压阈值，且所述测量点的实际电流值不大于对应的预设电流阈值，则确定所述预判断测量单元发生故障；
若除所述预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则确定所述预判断测量单元无故障。
3.根据权利要求1所述的一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法，其特征在于，在所述确定所述不平衡电流元素对应的元件为故障元件之后，所述基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括：
基于所述故障元件，在所述元件关联关系矩阵中查找所述故障元件对应的异常关联关系元素；
基于测量单元遥控功能投退矩阵，对所述异常关联关系元素对应的断路器进行跳开处理，以完成故障清除。
4.根据权利要求3所述的一种基于广域量测数据的配电网故障监测方法，其特征在于，所述基于广域量测数据的配电网故障监测方法还包括：
以所述测量单元编号为列编号，所述测量单元中是否具备遥控分闸功能作为矩阵元素构建测量单元遥控功能投退矩阵。
5.一种基于广域量测数据的配电网故障监测装置，其特征在于，包括：
测量点处理模块，用于基于配电网中的元件配置测量点，每一所述测量点上配置有对应的测量单元，每一所述测量点设置有对应的预设电压阈值和预设电流阈值；
测量单元测量模块，用于获取每一所述测量单元测得对应测量点的量测数据，所述量测数据包括实际电压值和实际电流值；
测量单元故障判断模块，用于若所述测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则判断所述测量单元是否故障；
不平衡电流数据获取模块，用于若所述测量单元无故障，则获取不平衡电流矩阵和不平衡电流阈值矩阵，所述不平衡电流矩阵中包括多个不平衡电流元素，所述不平衡电流阈值矩阵中包括多个不平衡电流阈值元素；
故障元件判断模块，用于将所述不平衡电流元素与对应的不平衡电流阈值元素进行比较，当所述不平衡电流元素大于对应的不平衡电流阈值元素，则确定所述不平衡电流元素对应的元件为故障元件；
所述基于广域量测数据的配电网故障监测装置还包括：
不平衡电流矩阵构建模块，用于基于元件关联关系矩阵、变压器传变系数修正矩阵和电流测量矩阵，获取不平衡电流矩阵；
不平衡电流阈值矩阵构建模块，用于基于预设比例系数、所述元件关联关系矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵和所述电流测量矩阵中所有元素的绝对值形成的矩阵，获取不平衡电流阈值矩阵；
元件关联关系矩阵构建单元，用于以所述元件编号为行编号，测量单元编号为列编号，所述元件和所述测量单元的连接关系作为矩阵元素构建元件关联关系矩阵；
变压器传变系数修正矩阵构建单元，用于基于变压器传变修正系数对所述元件关联关系矩阵进行修正处理，获取变压器传变系数修正矩阵；
电流测量矩阵构建单元，用于以所述测量单元编号为行编号，每一测量单元测得的实际电流值作为矩阵元素构建电流测量矩阵。
6.根据权利要求5所述的一种基于广域量测数据的配电网故障监测装置，其特征在于，所述测量单元故障判断模块包括：
预判断测量单元确定单元，用于将所述测量点的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值的测量单元作为预判断测量单元；
第一故障判断单元，用于若除所述预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值不小于对应的预设电压阈值，且所述测量点的实际电流值不大于对应的预设电流阈值，则确定所述预判断测量单元发生故障；
第二故障判断单元，用于若除所述预判断测量单元之外的其他测量点对应的测量单元测得的实际电压值小于对应的预设电压阈值，或所述测量点的实际电流值大于对应的预设电流阈值，则确定所述预判断测量单元无故障。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113067410B (zh) * 2021-03-29 2023-03-21 山东山大电力技术股份有限公司 一种交流滤波器断路器在线诊断分析系统及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102419409B (zh) * 2011-11-29 2015-02-18 南方电网科学研究院有限责任公司 一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法
CN105655986B (zh) * 2014-12-01 2018-05-22 国家电网公司 自动校准、动态补偿的电容器组不平衡保护方法及装置
CN107104416B (zh) * 2016-11-28 2018-12-28 华北电力大学（保定） 一种多端柔性中压直流配电系统的直流线路继电保护方法
CN108931709A (zh) * 2018-07-24 2018-12-04 华北电力大学 一种高容错率的配网故障定位方法
CN111077409A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 国网山东省电力公司青岛供电公司 一种基于d-pmu有限节点信息的配电网复故障定位方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于有限μPMU的主动配电网故障定位方法;张健磊 等;《电网技术》;20200731;第44卷(第7期);正文5380至5388页 *
辐射型双极直流配电网不平衡电压分析及抑制;廖建全 等;《中国电机工程学报》;20190920;第39卷(第18期);正文2722至2730页 *

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