CN112034301A - 一种基于断路器的配电网故障区段定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于断路器的配电网故障区段定位方法，属于电气工程科学领域，包含配电网拓扑结构状态判定和引用改进矩阵算法实现故障区段定位两部分；对配电网中的拓扑结构进行划分，结合配电网拓扑连接特点，构建配电网逻辑节点模型，将公共逻辑节点进行整合，得出相应的配电网络子系统拓扑结构；依据断开区域的数据，采用改进矩阵算法实现配电网故障的区段定位，在配电网中，根据传感器采集到的信息包含节点的电流情况、电压情况以及电流方向、开关位置，进而实现高精度定位。依据断开区域的数据，采用改进矩阵算法实现配电网故障的区段定位，设置故障信息判定标准，根据关联矩阵得到到故障区域拓扑结构及故障区域位置。

Description

一种基于断路器的配电网故障区段定位方法

技术领域

本发明涉及电气工程科学领域，尤其涉及一种基于断路器的配电网故障区段定位方法。

背景技术

人们对电气使用频率逐渐加大的同时，配电网故障时常发生，配电网故障定位方法成为研究热点。如何高效精准的对配电网中的故障展开定位隔离，成为影响配电网供电稳定性的重要因素之一。就目前的研究结果而言，配电网的故障诊断以及定位方法已经较为成熟，可直接将其应用于现实生活中。但配电网种类繁多，传统的配电网故障定位方法无法适应多种配电网络结构。原有的故障定位方法没有考虑到拓扑变化对于定位结果的影响，时常造成定位误差。

现有的配电网结构多为环网结构，在配电网运行时，配电网呈开环状。拓扑变化对于故障定位的影响主要体现在故障的测定上，如果在定位过程中出现拓扑变化，则故障定位设备无法接受定位信号，造成定位误差。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种配电网故障区段定位方法，依据断开区域的数据，采用改进矩阵算法实现配电网故障的区段定位，设置故障信息判定标准，根据关联矩阵得到到故障区域拓扑结构及故障区域位置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种配电网故障区段定位方法，包含配电网拓扑结构状态判定和引用改进矩阵算法实现故障区段定位两部分；

其中，一、配电网拓扑结构状态判定：

对配电网中的拓扑结构进行划分，结合配电网拓扑连接特点，构建配电网逻辑节点模型，将公共逻辑节点进行整合，得出相应的配电网络子系统拓扑结构；

二、引用改进矩阵算法实现故障区段定位：

依据断开区域的数据，采用改进矩阵算法实现配电网故障的区段定位，在配电网中，根据传感器采集到的信息包含节点的电流情况、电压情况以及电流方向、开关位置，进而实现高精度定位。

作为本发明一种配电网故障区段定位方法的进一步优选方案，配电网拓扑结构状态判定，具体如下：

将设定的拓扑节点统称为公共逻辑节点，将公共逻辑节点进行整合，得出相应的配电网络子系统拓扑结构，已知配电网成辐射状结构，将其设定为开关与区段互相影响的关联矩阵，并将此矩阵作为配电网拓扑结构状态判定的基础；

设定关联矩阵为X_i，矩阵的行数表示配电网的区段，列数为拓扑结构中的开关，则有：

X_i(m,n)＝1

式中，若X_i(m,n)＝1，则表示区段m与配电网节点n具有接触点；

反之，X_i(m,n)＝0，表示区段m与配电网节点n不具有接触点；

在配电网络中，拓扑变化时常发生，在网络结构不变的情况下，矩阵内的数值设定不受配电网影响；为保证矩阵与配电网表述内容相同，对其展开状态判定；

设定网络的开关状态系数为o，系统中的每一数据表示某一开关的工作状态，1表示开关闭合，0表示开关开启，设在网络中具有4个开关，4个区段，开关2为闭合开关，则矩阵可表示为：

在上述矩阵中，从首位开始判断其元素是否为断开，若矩阵中出现断开状态，则系统对应的所有闭合结构，其状态自动更改为断开；反之，不做变动，并继续对下一元素展开判定，完成对矩阵的判定；

作为本发明一种配电网故障区段定位方法的进一步优选方案，引用改进矩阵算法实现故障区段定位，具体如下：

将传感器采集到的信息发送至配电网的信息处理中心，检测相应的故障信息，并构建故障信息矩阵，设置故障信息判定标准；其中，故障信息矩阵是由配电网节点传感器上传的故障信息组成，此种矩阵为行向量矩阵，矩阵中的元素个数为M；

设定配电网中通过的故障电流为a，则信息矩阵中的元素可以表示为1；若电流a为反向电流，则信息矩阵中的元素设定为-1；若无电流通过时，则元素设定为0，以此为故障信息判定标准，则可将配电网的故障信息表示为：

设置成对角线W，测得的电流为u，根据测量各节点处的电流信息大小与方向，则设定系数原则对故障区段进行定位，其位置为：

上述公式中，w_uu为故障节点信息，w_ui为正常节点信息；

与故障信息过去节点相连的线路末端区出现故障，则判断故障区域拓扑结构为：

矩阵信息为上述格式，故障信息获取节点和与之相接节点的一字型区出现故障；

若在上述节点，增加节点o，其节点信息可表示为w_uo，则有：

w_uo＝w_uu＝w_ui＝1

当出现上述信息时，则上述三节点之间的W区域出现问题；采用以上设定区段故障定位原则对配电网中的故障展开定位处理，即可得到故障区域拓扑结构及故障区域位置。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明针对目前电力传感数据加密方法的不足，采用配电网拓扑结构状态判定和引用改进矩阵算法实现故障区段定位；

2、本发明有效提升电网用户的满意度，缩短停电给用户造成的不适感，需要设定计算过程迅速、定位精度较高的配电网故障定位与隔离方法；

3、本发明对故障位置展开快速定位与隔离，对于降低停电造成的损失，缩短停电时间，提升配电网的运行状态、延长配电网的使用寿命。

附图说明

图1是配电网拓扑结构识别状态判定流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定内部程序、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本方案一种配电网故障区段定位方法包括：配电网拓扑结构状态判定和引用改进矩阵算法实现故障区段定位。

配电网拓扑结构状态判定

基于配电网拓扑结构的复杂性，本方案将对配电网中的拓扑结构进行划分，结合配电网拓扑连接特点，构建配电网逻辑节点模型，具体结构如表1所示。

表1

在表一设定的拓扑节点统称为“公共逻辑节点”，将公共逻辑节点进行整合，得出相应的配电网络子系统拓扑结构。已知配电网成辐射状结构，则在此次设计中将其设定为开关与区段互相影响的关联矩阵，并将此矩阵作为配电网拓扑结构状态判定的基础。

设定关联矩阵为X_i，矩阵的行数表示配电网的区段，列数为拓扑结构中的开关，则有：

X_i(m,n)＝1 (1)

上式中，若X_i(m,n)＝1，则表示区段m与配电网节点n具有接触点；反之，X_i(m,n)＝0，表示区段m与配电网节点n不具有接触点。在配电网络中，拓扑变化时常发生，在网络结构不变的情况下，矩阵内的数值设定不受配电网影响。为保证矩阵与配电网表述内容相同，对其展开状态判定。本文中设定网络的开关状态系数为o，系统中的每一数据表示某一开关的工作状态，1表示开关闭合，0表示开关开启，假设在网络中具有4个开关，4个区段，开关2为闭合开关，则矩阵可以表示为：

在上述矩阵中，从首位开始判断其元素是否为断开，若矩阵中出现断开状态，则系统对应的所有闭合结构，其状态自动更改为断开。反之，不做变动，并继续对下一元素展开判定。通过上述过程，完成对矩阵的判定。

引用改进矩阵算法实现故障区段定位

依据断开区域的数据，采用改进矩阵算法实现配电网故障的区段定位。在配电网中，传感器采集到的信息包含节点的电流情况、电压情况以及电流方向、开关位置，为提升本方法的定位精度，将上述信息分为两部分，其一为数字化信息，其二为虚拟化信息。将以上信息发送至配电网的信息处理中心，检测相应的故障信息，并构建故障信息矩阵，设置故障信息判定标准。故障信息矩阵是由配电网节点传感器上传的故障信息组成。此种矩阵为行向量矩阵，矩阵中的元素个数为M。

设定配电网中通过的故障电流为a，则信息矩阵中的元素可以表示为1；若电流a为反向电流，则信息矩阵中的元素设定为-1；若无电流通过时，则元素设定为0，以此为故障信息判定标准，则可将配电网的故障信息表示为：

设置成对角线W，测得的电流为u，根据测量各节点处的电流信息大小与方向[16]。则设定系数原则对故障区段进行定位，其位置为：

上述公式中，w_uu为故障节点信息，w_ui为正常节点信息。出现上述情况时，与故障信息过去节点相连的线路末端区出现故障，则判断故障区域拓扑结构为：

矩阵信息为上述格式，故障信息获取节点和与之相接节点的一字型区出现故障。若在上述节点，增加节点o，其节点信息可表示为w_uo，则有：

w_uo＝w_uu＝w_ui＝1 (6)

当出现上述信息时，则上述三节点之间的W区域出现问题。采用以上设定区段故障定位原则对配电网中的故障展开定位处理，即可得到故障区域拓扑结构及故障区域位置。

以上详细描述了本发明的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于断路器的配电网故障区段定位方法，其特征在于：包含配电网拓扑结构状态判定和引用改进矩阵算法实现故障区段定位两部分；

其中，一、配电网拓扑结构状态判定：

对配电网中的拓扑结构进行划分，结合配电网拓扑连接特点，构建配电网逻辑节点模型，将公共逻辑节点进行整合，得出相应的配电网络子系统拓扑结构；

二、引用改进矩阵算法实现故障区段定位：

依据断开区域的数据，采用改进矩阵算法实现配电网故障的区段定位，在配电网中，根据传感器采集到的信息包含节点的电流情况、电压情况以及电流方向、开关位置，进而实现高精度定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于断路器的配电网故障区段定位方法，其特征在于：配电网拓扑结构状态判定，具体如下：

将设定的拓扑节点统称为公共逻辑节点，将公共逻辑节点进行整合，得出相应的配电网络子系统拓扑结构，已知配电网成辐射状结构，将其设定为开关与区段互相影响的关联矩阵，并将此矩阵作为配电网拓扑结构状态判定的基础；

设定关联矩阵为X_i，矩阵的行数表示配电网的区段，列数为拓扑结构中的开关，则有：

X_i(m,n)＝1

式中，若X_i(m,n)＝1，则表示区段m与配电网节点n具有接触点；

反之，X_i(m,n)＝0，表示区段m与配电网节点n不具有接触点；

在配电网络中，拓扑变化时常发生，在网络结构不变的情况下，矩阵内的数值设定不受配电网影响；为保证矩阵与配电网表述内容相同，对其展开状态判定；

设定网络的开关状态系数为o，系统中的每一数据表示某一开关的工作状态，1表示开关闭合，0表示开关开启，设在网络中具有4个开关，4个区段，开关2为闭合开关，则矩阵可表示为：

在上述矩阵中，从首位开始判断其元素是否为断开，若矩阵中出现断开状态，则系统对应的所有闭合结构，其状态自动更改为断开；反之，不做变动，并继续对下一元素展开判定，完成对矩阵的判定。

3.根据权利要求1所述的一种基于断路器的配电网故障区段定位方法，其特征在于：引用改进矩阵算法实现故障区段定位，具体如下：

将传感器采集到的信息发送至配电网的信息处理中心，检测相应的故障信息，并构建故障信息矩阵，设置故障信息判定标准；其中，故障信息矩阵是由配电网节点传感器上传的故障信息组成，此种矩阵为行向量矩阵，矩阵中的元素个数为M；

设定配电网中通过的故障电流为a，则信息矩阵中的元素可以表示为1；若电流a为反向电流，则信息矩阵中的元素设定为-1；若无电流通过时，则元素设定为0，以此为故障信息判定标准，则可将配电网的故障信息表示为：

设置成对角线W，测得的电流为u，根据测量各节点处的电流信息大小与方向，则设定系数原则对故障区段进行定位，其位置为：

上述公式中，w_uu为故障节点信息，w_ui为正常节点信息；

与故障信息过去节点相连的线路末端区出现故障，则判断故障区域拓扑结构为：

矩阵信息为上述格式，故障信息获取节点和与之相接节点的一字型区出现故障；

若在上述节点，增加节点o，其节点信息可表示为w_uo，则有：

w_uo＝w_uu＝w_ui＝1

当出现上述信息时，则上述三节点之间的W区域出现问题；采用以上设定区段故障定位原则对配电网中的故障展开定位处理，即可得到故障区域拓扑结构及故障区域位置。

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