CN113567804B - 一种配电网故障快速定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电网故障快速定位方法，包括下列步骤：在配电网支线以及分支线上分别设置若干智能传感器；构建支线判断矩阵，基于支线判断矩阵以及支线上设置的智能传感器所采集故障信息，通过中继服务器对所述智能传感器所采集的故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网支线区段还是配电网主线区段；构建分支线判断矩阵，若故障点发生在配电网支线区段，基于分支线判断矩阵判断以及分支线上设置的智能传感器所采集的故障信息，通过中继服务器对故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过分支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网分支线区段还是配电网支线区段。

Description

一种配电网故障快速定位方法

技术领域

本发明涉及配电网故障定位技术领域，尤其涉及一种配电网故障快速定位方法。

背景技术

随着社会的不断发展，电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。在所有停电事故中，由配电网故障引起的停电事故占90％以上。配电网的快速、精确故障定位有利于故障的小范围隔离与快速检修，对于配电网的安全、稳定、高效运行有着重要的意义。

目前，配电网故障定位算法主要分为阻抗法、注入信号法及行波法。阻抗法受故障点过渡电阻、中性点接地方式、分布电容的影响很大，测距精度较差，对于多分支结构的配电网，阻抗法存在伪故障点问题；注入信号法注入信号的能量受电压互感器的限制，不能应用于间歇性故障，自动化程度较低，且需要增加信号注入设备，投资大；行波法不受故障过渡电阻、系统振荡和电流互感器饱和等因素的影响，已经在输电网故障定位中成功应用。

然而目前配电网拓扑结构复杂，馈线上存在大量分支，架空线-电缆混合线路很常见，给故障定位带来很大困难，而且配电线路长度较短，所以对故障定位精度要求比输电线路更高，现有技术中的一些用于输电线路故障行波定位的方案，对于具有复杂拓扑结构的配电网无法实现精确故障定位，甚至定位失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网故障快速定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种配电网故障快速定位方法，包括下列步骤：

在配电网主线上设置若干PMU，在配电网支线以及分支线上分别设置若干智能传感器，当配电网发生故障时，通过PMU采集故障行波时间，通过双端行波定位法判断故障发生的主线区段；

构建支线判断矩阵，基于支线判断矩阵以及支线上设置的智能传感器所采集故障信息，通过中继服务器对所述智能传感器所采集的故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网支线区段还是配电网主线区段；

构建分支线判断矩阵，若故障点发生在配电网支线区段，基于分支线判断矩阵判断以及分支线上设置的智能传感器所采集的故障信息，通过中继服务器对故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过分支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网分支线区段还是配电网支线区段。

可选的，在所述配电网主线包括若干主线区段，在每个主线区段中至少设置四个PMC，同时所述主线区段包括若干个支线区段，而每个支线区段包括若干分支线区段，在所述每个所述支线区段中至少设置四个智能传感器，在每个所述分支线区段中也至少设置四个智能传感器。

可选的，所构建的支线判断矩阵具体为：

式中，T₁₁-T₄₁为支线区段上设置的四个智能传感器的采样时间，a₁、b₁、c₁、d₁为支线区段上设置的四个智能传感器的状态信息，其a₁、b₁、c₁、d₁的取值为[0,1],e_i的取值为[0,4]，

为T₁₁-T₄₁中的最小值。

可选的，基于支线判断矩阵以及支线上设置的智能传感器所采集故障信息，通过中继服务器对所述智能传感器所采集的故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网支线区段还是配电网主线区段，包括：若位于支线区段智能传感器感应到通过支线的故障电流以及极性，记录相应的时间信息，同时将相应的状态信息设置为1，否则为0；

根据a₁、b₁、c₁、d₁的取值计算e_i，若e_i＞0，则在支线区段存在故障，否则在主线区段存在故障。

可选的，所构建的分支线判断矩阵包括：

式中，t₁₁-t₄₁为分支线区段上设置的四个智能传感器的采样时间，a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁为支线区段上设置的四个智能传感器的状态信息，其a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁的取值为[0,1],e_ij的取值为[0,4]，

为t₁₁-t₄₁中的最小值。

可选的，基于分支线判断矩阵以及分支线上设置的智能传感器所采集的时间信息，通过分支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网分支线区段还是配电网支线区段，包括：若位于分支线区段智能传感器感应到通过分支线的故障电流以及极性，记录相应的时间信息，同时将相应的状态信息设置为1，否则为0；

根据a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁的取值计算e_ij，若e_ij＞0，则在分支线区段存在故障，否则在支线区段存在故障。

可选的，若e_i＞0且e_ij＝1时，则故障点位于分支线上的智能传感器a与b之间；

若e_i＞0且e_ij＝2时，则故障点位于分支线上的智能传感器b与c之间；

若e_i＞0且e_ij＝3时，则故障点位于分支线上的智能传感器c与d之间；

若e_i＞0且e_ij＝4时，则故障点位于分支线上的智能传感器d之后。

可选的，若e_ij＝0且e_i＝1时，则故障点位于支线上的智能传感器a与b之间；

若e_ij＝0且e_i＝2时，则故障点位于支线上的智能传感器b与c之间；

若e_ij＝0且e_i＝3时，则故障点位于支线上的智能传感器c与d之间；

若e_ij＝0且e_i＝4时，则故障点位于支线上的智能传感器d之后。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：

本发明提供的一种配电网故障快速定位方法，通过PMU，记录配电网主馈线两端以及每条支路末端故障初始行波到达时间；根据支线判断矩阵，判断故障点是否在与主馈线的任一分支节点相连的支路局部网络上，对于拓扑结构较为复杂的支路局部网络，则根据支线判断矩阵，判断故障点是否在与支线的任一分支节点相连的分支路局部网络，通过本申请可计算精确故障点位置，并且能够适用于网络拓扑结构较为复杂的配电网，定位精度相对较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种配电网故障快速定位方法的流程图；

图2为本发明提供的一种配电网故障快速定位方法的判断方式流程图；

图3为本发明实施例提供的线路拓扑图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参见图1至图2，一种配电网故障快速定位方法，包括下列步骤：

步骤S1、在配电网主线上设置若干PMU，在配电网支线以及分支线上分别设置若干智能传感器，当配电网发生故障时，通过PMU采集故障行波时间，通过双端行波定位法判断故障发生的主线区段；

步骤S2、构建支线判断矩阵，基于支线判断矩阵以及支线上设置的智能传感器所采集故障信息，通过中继服务器对所述智能传感器所采集的故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网支线区段还是配电网主线区段；

步骤S3、构建分支线判断矩阵，若故障点发生在配电网支线区段，基于分支线判断矩阵判断以及分支线上设置的智能传感器所采集的故障信息，通过中继服务器对故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过分支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网分支线区段还是配电网支线区段。

步骤S1中，作为示例性的，在所述配电网主线包括若干主线区段，在每个主线区段中至少设置四个PMC，同时所述主线区段包括若干个支线区段，而每个支线区段包括若干分支线区段，在所述每个所述支线区段中至少设置四个智能传感器，在每个所述分支线区段中也至少设置四个智能传感器，每个智能传感器均能实现故障电流以及极性的检测。

进一步的，作为示例性的，一个中继服务器能接受来自四个智能传感器的故障信息。

需要说明的是，通过双波行波定位法判断故障区段是本领域技术人员的常规手段，本实施例在此不做具体阐述。

步骤S2中，作为示例性的，所构建的支线判断矩阵具体为：

式中，T₁₁-T₄₁为支线区段上设置的四个智能传感器的采样时间，a₁、b₁、c₁、d₁为支线区段上设置的四个智能传感器的状态信息，其a₁、b₁、c₁、d₁的取值为[0,1],e_i的取值为[0,4]，

为T₁₁-T₄₁中的最小值。

进一步的，基于支线判断矩阵以及支线上设置的智能传感器所采集故障信息，通过中继服务器对所述智能传感器所采集的故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网支线区段还是配电网主线区段，包括：若位于支线区段智能传感器感应到通过支线的故障电流以及极性，记录相应的时间信息，同时将相应的状态信息设置为1，否则为0；

根据a₁、b₁、c₁、d₁的取值计算e_i，若e_i＞0，则在支线区段存在故障，否则在主线区段存在故障。

若e_i＞0，则通过所构建的分支线判断矩阵进一步判断故障点位置分支线区段还是支线区段，所构建的分支线判断矩阵包括：

式中，t₁₁-t₄₁为分支线区段上设置的四个智能传感器的采样时间，a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁为支线区段上设置的四个智能传感器的状态信息，其a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁的取值为[0,1],e_ij的取值为[0,4]，

为t₁₁-t₄₁中的最小值。

若位于分支线区段智能传感器感应到通过分支线的故障电流以及极性，记录相应的时间信息，同时将相应的状态信息设置为1，否则为0；

根据a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁的取值计算e_ij，若e_ij＞0，则在分支线区段存在故障，否则在支线区段存在故障。

可选的，若e_i＞0且e_ij＝1时，则故障点位于分支线上的智能传感器a与b之间；

若e_i＞0且e_ij＝2时，则故障点位于分支线上的智能传感器b与c之间；

若e_i＞0且e_ij＝3时，则故障点位于分支线上的智能传感器c与d之间；

若e_i＞0且e_ij＝4时，则故障点位于分支线上的智能传感器d之后。

可选的，若e_ij＝0且e_i＝1时，则故障点位于支线上的智能传感器a与b之间；

若e_ij＝0且e_i＝2时，则故障点位于支线上的智能传感器b与c之间；

若e_ij＝0且e_i＝3时，则故障点位于支线上的智能传感器c与d之间；

若e_ij＝0且e_i＝4时，则故障点位于支线上的智能传感器d之后。

构建如图3所示的配电线路拓扑图，AB之间为主线，C、D、E、F为支线，而C1、D1、E1、F1为对应的分支线，a、b、c、d为智能传感器，以故障点在支线C上为例，通过双端行波定位法计算出故障区段位于PMU1-3之间，然后通过支线区段上设置的四个智能传感器a、b、c、d来实现故障信息的采集，支线上的传感器b、c采集到故障信息，则将支线判断矩阵中的智能传感器b、c的状态信息设置为1，其余设置为0，因此可获得e_i>0，可见故障在支线上,同时继续通过分支线区段上设置的四个智能传感器a、b、c、d来实现故障信息的采集，若分支线上的传感器a、b采集到故障信息，则将分支线判断矩阵中智能传感器a、b的状态信息设置为1，其余设置为0，因此可获得e_ij＝2,因此可进一步判断故障点位于分支线上的智能传感器a、b之间。

需要说明的是，本申请实施例还存在e_i＝e_ij的情况，即在支线与分支线存在两点故障或分支线存在一点故障，为了避免此类现象出现导致误判，在分支线与支线的交点处增设智能传感器e与f，由于智能传感器a、e与f三者相近设置，因此可将智能传感器a、e与f三者所采集的数据视为一体，从而进一步判断故障点位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种配电网故障快速定位方法，其特征在于，包括下列步骤：

在配电网主线上设置若干PMU，在配电网支线以及分支线上分别设置若干智能传感器，当配电网发生故障时，通过PMU采集故障行波时间，通过双端行波定位法判断故障发生的主线区段；

构建支线判断矩阵，基于支线判断矩阵以及支线上设置的智能传感器所采集故障信息，通过中继服务器对所述智能传感器所采集的故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网支线区段还是配电网主线区段；

构建分支线判断矩阵，若故障点发生在配电网支线区段，基于分支线判断矩阵判断以及分支线上设置的智能传感器所采集的故障信息，通过中继服务器对故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过分支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网分支线区段还是配电网支线区段；

在所述配电网主线包括若干主线区段，在每个主线区段中至少设置四个PMC，同时所述主线区段包括若干个支线区段，而每个支线区段包括若干分支线区段，在每个所述支线区段中至少设置四个智能传感器，在每个所述分支线区段中也至少设置四个智能传感器；

所构建的支线判断矩阵具体为：

式中，T₁₁-T₄₁为支线区段上设置的四个智能传感器的采样时间，a₁、b₁、c₁、d₁为支线区段上设置的四个智能传感器的状态信息，其a₁、b₁、c₁、d₁的取值为[0,1],e_i的取值为[0,4]，

为T₁₁-T₄₁中的最小值；

基于支线判断矩阵以及支线上设置的智能传感器所采集故障信息，通过中继服务器对所述智能传感器所采集的故障信息进行授时，从而获得时间信息，通过支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网支线区段还是配电网主线区段，包括：若位于支线区段智能传感器感应到通过支线的故障电流以及极性，记录相应的时间信息，同时将相应的状态信息设置为1，否则为0；

根据a₁、b₁、c₁、d₁的取值计算e_i，若e_i＞0，则在支线区段存在故障，否则在主线区段存在故障

所构建的分支线判断矩阵包括：

式中，t₁₁-t₄₁为分支线区段上设置的四个智能传感器的采样时间，a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁为支线区段上设置的四个智能传感器的状态信息，其a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁的取值为[0,1],e_ij的取值为[0,4]，

为t₁₁-t₄₁中的最小值；

基于分支线判断矩阵以及分支线上设置的智能传感器所采集的时间信息，通过分支线判断矩阵进一步判断故障点发生在配电网分支线区段还是配电网支线区段，包括：若位于分支线区段智能传感器感应到通过分支线的故障电流以及极性，记录相应的时间信息，同时将相应的状态信息设置为1，否则为0；

根据a₁₁、b₁₁、c₁₁、d₁₁的取值计算e_ij，若e_ij＞0，则在分支线区段存在故障，否则在支线区段存在故障。

2.根据权利要求1所述的一种配电网故障快速定位方法，其特征在于，若e_i＞0且e_ij＝1时，则故障点位于分支线上的智能传感器a与b之间；

若e_i＞0且e_ij＝2时，则故障点位于分支线上的智能传感器b与c之间；

若e_i＞0且e_ij＝3时，则故障点位于分支线上的智能传感器c与d之间；

若e_i＞0且e_ij＝4时，则故障点位于分支线上的智能传感器d之后。

3.根据权利要求1所述的一种配电网故障快速定位方法，其特征在于，若e_ij＝0且e_i＝1时，则故障点位于支线上的智能传感器a与b之间；

若e_ij＝0且e_i＝2时，则故障点位于支线上的智能传感器b与c之间；

若e_ij＝0且e_i＝3时，则故障点位于支线上的智能传感器c与d之间；

若e_ij＝0且e_i＝4时，则故障点位于支线上的智能传感器d之后。

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