CN113325272B - 一种基于潮流分析枢纽地区故障区段判别方法 - Google Patents

一种基于潮流分析枢纽地区故障区段判别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于潮流分析枢纽地区故障区段的判别方法及装置，包括与内部连接模块相连的电源模块、CPU模块和无线通信模块；获取牵引变电所馈线处电压与电流数据；通过无线传输获取多个开闭所处进出线的电流、电压数据和开闭所馈线电流和电压数据；建立各区段的电流和电压数据；通过节点之间的电流关系，判断短路故障发生的区段。有益效果是，通过节点电流以及节点功率矩阵快速判断短路故障区段，可快速隔离故障区段，解决枢纽地区环网供电故障区段不易判断及开闭所馈线故障越级跳闸，提高枢纽地区牵引供电系统智能化故障判别水平，缩短短路时牵引供电系统恢复供电时间，提高牵引供电系统对运输适应性、提高了运输质量。

Description

一种基于潮流分析枢纽地区故障区段判别方法
技术领域
本发明涉及一种枢纽地区供电方案；特别是涉及一种基于潮流分析枢纽地区故障区段的判别方法及装置。
背景技术
我国目前枢纽地区为了分场分束供电灵活性采用开闭所供电的方案，大型枢纽出现开闭所连接开闭所的供电方案，但开闭所之间馈线动作的级差难以配合，经常出现越级跳闸的情况，另外，枢纽地区的开闭所级数较多，经过多级传导后，电分段两端的电压差较大，机车通过时存在拉弧现象，危害接触网运营安全，但是闭合分段处的开关将使得枢纽地区的接触网实现环网供电网络，故障区段判断变得更加复杂，为故障后快速恢复时间变得漫长，为提高故障查找效率，急需提供新的故障区段判别方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够快速判定枢纽地区环网供电故障区段以及开闭所馈线故障越级跳闸故障区段的判别方法及判别装置。
本发明所采用的技术方案是，一种基于潮流分析枢纽地区故障区段的判别方法，包括以下步骤：
A.获取牵引变电所馈线处电压与电流数据；
B. 通过无线传输获取多个开闭所处进出线的电流、电压数据和开闭所馈线电流和电压数据；
C.建立各区段的电流和电压数据；
D.根据上述数据按照区段形成一个矩阵节点电流矩阵、一个开闭所馈线电流矩阵和一个节点功率矩阵；
E. 通过节点之间的电流关系，判断短路故障发生的区段。
a:短路故障：
牵引变电所输出电流（I1+I2）〉整定值，其中I1和I2为牵引变电所向两个方向供电的电流，（I1+I2）为牵引变电所输出的总电流；
矩阵由牵引变电所输出电流I1、I2及每个开闭所两侧电流组成；对相邻区段电流值相加，相加的电流值分别与牵引变电所输出电流（I1+I2）进行比较，找到故障对应区段；
b：故障区段发生在馈线上还是开闭所内部：
通过判断节点之间的开闭所的馈线电流数据，判断故障区段发生在馈线还是开闭所内部；
区段内有开闭所，判断开闭所馈线电流数值是否与（I1+I2）相等；二者相等故障发位于馈线，否则故障区段位于开闭所内部；
区段内没有开闭所时，形成节点潮流矩阵，利用区段两端为起点，进行潮流判断，确定故障区段；
c：短路故障区段：
节点电流矩阵相邻两个数值之和均等于（I1+I2），根据节点潮流矩阵的数值大小判断发生故障区段，找到最小两个数值，最小两个数值之间区段即为短路故障区段。
所述牵引变电所与开闭所2（多个）之间数据交换为无线传输，牵引变电所1进行数据处理，根据数据处理结果发出指令传输给开闭所。
一种实现基于潮流分析枢纽地区故障区段的判别方法的装置，包括, 与内部连接模块相连的电源模块、CPU模块和无线通信模块；所述电源模块从开闭所交流屏或直流屏内取电，为设备整体提供电能；所述CPU模块与开闭所内数据接口连接，所述CPU模块实时处理开闭所数据及无线通信模块交互数据，完成故障区段判别。
所述内部连接模块包含各模块间电源及数据通信通道。
本发明的有益效果是，通过节点电流以及节点功率矩阵快速判断短路故障区段，可快速隔离故障区段，解决枢纽地区环网供电故障区段不易判断及开闭所馈线故障越级跳闸故障区段难以判断问题，提高枢纽地区牵引供电系统智能化故障判别水平，缩短了短路事故状态下，牵引供电系统恢复供电时间，进而提高牵引供电系统对运输适应性、提高了运输质量。
附图说明
图1是本发明基于潮流分析枢纽地区故障区段判别方法示意图；
图2是本发明牵引变电所和开闭所数据传输处理示意图；
图3是本发明故障区段判别方法示意图；
图4是本发明故障区段判别装置方框图。
图中：
1．牵引变电所； 2．开闭所； 2-1．第一开闭所； 2-2．第二开闭所；
2-3．第三开闭所； 2-4．第四开闭所。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图3所示，本发明涉及一种基于潮流分析枢纽地区故障区段的判别方法， 包括以下步骤：
A.获取牵引变电所1馈线处电压与电流数据；
B.获取多个开闭所2处进出线的电流、电压数据和开闭所2馈线电流和电压数据；
C.建立各区段的电流和电压数据；其中L代表区段，1、2…x代表序号；
D.根据上述数据按照区段（L1、L2…LX）形成一个矩阵节点电流矩阵[I]、一个开闭所馈线电流矩阵[I1]和一个节点功率矩阵[UI]；
E. 通过节点之间的电流关系，判断短路故障发生的区段。
a:短路故障：
牵引变电所输出电流（I1+I2）〉整定值，其中I1和I2为牵引变电所向两个方向供电的电流，（I1+I2）为牵引变电所1输出的总电流
矩阵由牵引变电所输出电流I1、I2及每个开闭所两侧电流组成；对相邻区段电流值相加，相加的电流值分别与牵引变电所输出电流（I1＋I2）进行比较，找到故障对应区段；
b：故障区段发生在馈线上还是开闭所内部：
通过判断节点之间的开闭所的馈线电流数据，判断故障区段发生在馈线还是开闭所内部；
如区段内有开闭所2，判断开闭所2馈线电流数值是否与（I1+I2）相等；二者相等故障区段位于开闭所2内部；二者若不等说明故障位于开闭所馈线处；
区段内没有开闭所2时，形成节点潮流矩阵，利用区段两端为起点，进行潮流判断，确定故障区段；
c：短路故障区段：
节点电流矩阵相邻两个数值之和均等于（I1+I2），根据节点潮流矩阵的数值大小判断发生故障区段，找到最小两个数值，最小两个数值之间区段即为短路故障区段。
所述牵引变电所1与开闭所2之间数据交换为无线传输，牵引变电所1进行数据处理，根据数据处理结果发出指令传输给开闭所
实施例1：本发明的基于潮流分析枢纽地区故障区段方法的实现过程
如图1和图3所示，牵引变电所1馈线出线电流I1和I2， 按照开闭所分布进行故障区段划分，第一开闭所2-1与牵引变电所1之间划分了L1，形成了两个节点电流I1和I12 ，节点电压U1和U12；第一开闭所2-1的馈线电流和电压为： I121、U121 和I122、U122依次类推，就可以建立各个区段的电流和电压，图1中形成了L1、L2、L3、L4、L55个区段，第一开闭所2-1、第二开闭所2-2、第三开闭所2-4、第四开闭所2-3各自馈线区段，单边没有形成环网的区段。
识别故障区段作法如下：
当接触网发生短路故障跳闸时，
第一步：判断（I1+I2）〉整定值，说明牵引变电所供电区段存在接触网故障；
第二步：形成节点电流矩阵[I1 I12 I13 I14 I15 I25 I24 I23 I22 I2],并进行相邻区段电流值相加，如I1 +I12是否等于I1+I2，I12 +I14是否等于I1+I2，依次类推，直到找到对应区段，矩阵内容可根据电路图中各开闭所间连接情况进行调整修改；
第三步：区段内如果没有开闭所2，如L2区段，形成节点潮流矩阵[U1I1 U12I12 U13I13U14I14 U15I15 U25I25 U24I24 U23I23 U22I22 U2I2]，按照区段L2两端为起点，进行潮流判断，U1I1〉U12I12〉U13I13以及U14I14〈U15I15 〈 U24I24〈U25I25 〈U23I23 〈U22I22 〈U2I2是否正确，若正确，故障就发生在L2区段；
第四步：区段内如果有开闭所2，如I12和I13区段，包含了开闭所2-1，判断开闭所2-1的馈线电流I121、I122数值是否与I1+I2相等，判断故障区段位于那条馈线上，如果都不是，那故障区段发生在开闭所2-1内部；
第五步：如果节点电流矩阵相邻两个数值之和都等于I1+I2，那么根据节点潮流矩阵[U1I1 U12I12 U13I13 U14I14 U15I15 U25I25 U24I24 U23I23 U22I22 U2I2]数值大小判断发生故障区段，找到最小两个数值，他们之间即为短路故障区段；
如图2所示，牵引变电所1与开闭所2之间数据交换采用无线进行传输，开闭所2电压、电流数据实时传输到牵引变电所1由牵引所进行数据处理，根据数据处理结果发出指令传输给开闭所，将故障区段切除后，马上可以恢复供电。
本发明通过牵引变电所1馈线处电压与电流数据以及各开闭所2处进出线的电流、电压数据 ，将数据按照区段（L1、L2…）形成一个矩阵节点电流矩阵[I]、一个开闭所馈线电流矩阵[I1]，一个节点功率矩阵[UI]。该方法使通过节点电流以及节点功率矩阵快速判断短路故障区段。
如图4所示，本发明实现基于潮流分析枢纽地区故障区段的判别方法的装置，包括, 与内部连接模块相连的电源模块、CPU模块和无线通信模块；所述电源模块从开闭所交流屏或直流屏内取电，为设备整体提供电能；所述CPU模块与开闭所内数据接口连接。所述内部连接模块包含各模块间电源及数据通信通道；电源模块与外部电源连接，CPU模块与开闭所数据接口连接；电源模块、CPU模块、通信模块均与内部连接模块相连，实现设备内部电源共享与数据交互。CPU模块为市售通用模块，嵌入式系统板卡，CPU主卡备卡完全相同。
本发明牵引变电所1是整个系统的电源，开闭所2类似于对电源的供电范围划分的装置，所有需供电的设备分别接在开闭所下，就形成了不同的供电分区。不同供电分区中的电压、电流就形成了整个供电网络的功率分布，即潮流分布，通过对矩阵分析与潮流计算，通过节点电流以及节点功率矩阵快速判断短路故障区段，可快速隔离故障区段，解决枢纽地区环网供电故障区段不易判断及开闭所馈线故障越级跳闸故障区段难以判断问题，提高枢纽地区牵引供电系统智能化故障判别水平，缩短了短路事故状态下，牵引供电系统恢复供电时间，进而提高牵引供电系统对运输适应性、提高了运输质量。
值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本发明的基本技术构思，也可用基本相同的结构，可以实现本发明的目的，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于潮流分析枢纽地区故障区段的判别方法， 其特征在于，包括以下步骤：
A.获取牵引变电所馈线处电压与电流数据；
B. 通过无线传输获取多个开闭所处进出线的电流、电压数据和开闭所馈线电流和电压数据；
C.建立各区段的电流和电压数据；若牵引所输出电流（I1+I2）〉整定值，其中（I1+I2）为牵引变电所输出的总电流，则发生短路故障；
D.根据上述数据按照区段形成一个矩阵节点电流矩阵、一个开闭所馈线电流矩阵和一个节点功率矩阵；矩阵由牵引所输出电流I1、I2及每个开闭所两侧电流组成；
E. 通过节点之间的电流关系，对相邻区段电流值相加，相加的电流值分别与牵引所输出电流（I1+I2）进行比较，判断短路故障发生的区段；
若区段内有开闭所，判断开闭所馈线电流数值是否与（I1+I2）相等；二者相等故障发位于馈线，否则故障区段位于开闭所内部；
若区段内没有开闭所时，形成节点潮流矩阵，利用区段两端为起点，进行潮流判断，确定故障区段；若节点电流矩阵相邻两个数值之和均等于（I1+I2），根据节点潮流矩阵的数值大小判断发生故障区段，找到最小两个数值，最小两个数值之间区段即为短路故障区段。
2.根据权利要求1所述的基于潮流分析枢纽地区故障区段的判别方法，其特征在于，所述牵引变电所与开闭所之间数据交换为无线传输，牵引变电所进行数据处理，根据数据处理结果发出指令传输给开闭所。
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Patentee before: CHINA RAILWAY DESIGN Corp.