CN113848431A - 一种配电网线路故障定位方法及系统 - Google Patents

一种配电网线路故障定位方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种配电网线路故障定位方法及系统，包括：在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至节点M的上游节点M‑1和下游节点M+1间的电流；根据电流以及相应区段的阻抗，分别得到节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；判断上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M。用以解决现有技术中无法快速定位故障位置的缺陷，实现配电网线路故障位置的定位，并为故障类型和出现原因的分析提供数据支持。

Description

一种配电网线路故障定位方法及系统
技术领域
本发明涉及配电网故障检测技术领域，尤其涉及一种配电网线路故障定位方法及系统。
背景技术
配电网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，无论是国民生活，还是工厂生产，科学研究无一不需要电力的供应，配电网线路故障对人们的生活和工作均会产生不可忽视的影响。所以，如果保护线路上有故障发生，需要及时检测到故障，并尽可能准确地对故障发生位置和估算，为控制中心进行调度、检修提供可靠的参考。
然而，由于配电网中的很多线路以电缆的形式接入，而电缆的故障检修的人力、时间、财力耗费较大，即使是架空线路，配网中单条馈线的长度也常常在数千米量级，因而如果全段检修在经济性差，如果能够在故障判定时获取故障位置的参考信息，那么只需要对该位置附近一定范围内进行检修，能够节省大量的时间和人力。
另外，如果故障时能够计算出其他故障特征，如故障点各相电流电压等，这样控制中心在检修时就能根据这些特征量对故障的类型和故障出现的原因作出预先的分析判断，从而对检修故障和后续的预防具有指导意义。
发明内容
本发明提供一种配电网线路故障定位方法及系统，用以解决现有技术中无法快速定位故障位置的缺陷，实现配电网线路故障位置的定位，并为故障类型和出现原因的分析提供数据支持。
本发明提供一种配电网线路故障定位方法，包括：
在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；
判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M；
其中，所述区段指通过在所述配电网线路设置节点，将所述配电网线路划分为的各截线路。
根据本发明提供的一种配电网线路故障定位方法，所述在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流，具体包括：
按照预定的周期获取所述配电网线路上各节点的电流；
判断各节点的电流之和是否大于预设的整定值；若是，则判定所述配电网线路发生故障，并分别获取节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
若否，则判定所述配电网线路无故障，并计算所述配电网线路上的各区段的阻抗；
利用各区段的阻抗得到所述配电网线路的总阻抗，并根据所述总阻抗和各区段的阻抗确定各节点在所述配电网线路上的位置后，等待下一周期重新获取所述配电网线路上各节点的电流。
根据本发明提供的一种配电网线路故障定位方法，所述计算所述配电网线路上的各区段的阻抗，具体包括：
分别获取所述配电网线路上各区段的节点的电流和电压；
根据相邻节点间的电流差和电压差，得到相应节点所在区段的阻抗。
根据本发明提供的一种配电网线路故障定位方法，还包括：判定所述C点在区段M上的具体位置，判定所述C点在区段M上的具体位置的方法包括：
在所述区段M内选择C点，分别获取C点距节点M的上游侧阻抗和节点M到C点的电流，并根据C点上游侧阻抗和节点M到C点的电流得到C点上游侧的估算电压；
分别获取C点距节点M+1的下游侧阻抗和节点M+1到C点的电流，并根据C点下游侧阻抗和节点M+1到C点的电流得到C点下游侧的估算电压；
判断C点上游侧估测电压与C点下游侧估测电压间的差值是否小于预设的第二阈值；若是，则判定C点为故障点；若否，则重新在所述区段M内选择C点。
根据本发明提供的一种配电网线路故障定位方法，判定所述C点在区段M上的具体位置，具体包括：
获取C点上游侧估测电压与节点M的实测电压间的第一压差，或C点下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的第二压差；
根据第一压差、节点M到C点的电流以及所述区段M的阻抗，或第二压差、节点M+1到C点的电流以及所述区段M的阻抗，得到C点在区段M上的位置。
根据本发明提供的一种配电网线路故障定位方法，所述判定C点为故障点，进一步包括：
根据C点在区段M上的位置，以及节点M和节点M+1在所述配电网线路上的位置，得到C点在所述配电网线路上的位置。
本发明还提供一种配电网线路故障定位系统，所述配电网线路故障定位系统应用上述的配电网线路故障定位方法，包括：
数据获取单元，用于在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
数据处理单元，用于根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；以及
故障定位单元，用于判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M；
其中，所述区段指通过在所述配电网线路设置节点，将所述配电网线路划分为的各截线路。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述配电网线路故障定位方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述配电网线路故障定位方法的步骤。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述配电网线路故障定位方法的步骤。
本发明提供的一种配电网线路故障定位方法及系统，通过将配电网线路通过线路上的节点划分为多个区段后，以区段为单位，通过经过目标区段的节点的电流和区段的阻抗，得到目标区段上游侧和下游侧的预测电压，根据预测电压和实测电压的比较，就能判定故障点是否在目标区段上，进而实现对配电网线路上故障的定位，大量减少了检修所需要的人力和时间；同时，在故障定位的同时，得到了故障区段处的预测电压和电流，通过预测电压和电流能够便于控制中心对故障的类型和故障出现的原因做出预先的分析判断，进而进一步提高了检修效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种配电网线路故障定位方法的流程示意图；
图2是本发明提供的一个T接入分布式电源DG或负载的配电网线路的结构示意图；
图3是应用本发明提供的配电网线路故障定位方法进行线路故障定位的工作流程示意图；
图4是本发明提供的一种配电网线路故障定位系统的结构示意图；
图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明所提供的一种配电网线路故障定位方法及系统对于普通的配电网线路以及分布式配电网线路均适用。对于分布式的配电网线路来说，在多个智能终端组成的子系统中，主站周期性地向各从站请求同一时刻下各节的测量信息，主站收取所有节点的电气数据(同一时刻下测量的电流电压的三序分量)。此时在主站内部要根据所获取的数据采用特定的算法对保护线路的运行状态进行判定。如果保护线路上有故障发生，需要及时检测到故障，并尽可能准确地对故障发生位置和估算，为控制中心进行调度、检修提供可靠的参考。基于此，本发明所提供的一种配电网线路故障定位方法及系统在应用于分布式配电网线路时，以各个主站为单位进行执行，而不是由控制中心对全局数据进行集中式计算，从而充分发挥分布式控制和边缘计算的优势，节省了计算资源和通信带宽的开销，有效提高了故障定位的实效性。同时，值得说明的是，在应用本发明所述的一种配电网线路故障定位方法时，假定线路上各处阻抗均匀分布。
下面结合图1描述本发明的一种配电网线路故障定位方法，该方法包括以下步骤：
101、在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
需要说明的是，在配电网线路的故障定位中，由于线路大多以电缆的形式接入，而电缆一般长度较长，沿电缆长度的逐步故障检修，非常耗费人力、物力以及财力，且检修效率低下，所以在本发明中将配电网线路以节点为端点划分为多个区段，以区段为单位将故障点定位在区段上。
可以理解的是，对于配电网线路故障的定位，即找到故障点在配电网线路上的位置，如图2所示，以一个T接入分布式电源DG或负载的配电网线路为例，其中，接入的DG或负载的位置即为节点，所以，T接入节点的具体位置就是定位故障所需要获取的目标，因而，引入“区段”这一概念表示线路上的不同部分，即将区段定义为两相邻节点间的这部分线路，且为了更精确的表述，即使两节点接在同一位置，如节点0和节点1，也将其之间的、长度为0的部分称为一个区段，则将节点按照拓扑位置自上游至下游递增的方式顺次标号，如图2所示的配电网线路中包括节点0-节点4。因此，对于相邻的两节点，其标号应为节点M和节点M+1(0≤M≤N-2)，我们将其间的区段称为区段M；其中，N代表所述配电网线路中的节点总数，则位于最上游的节点为0，最下游的节点为N-1，中间的节点自上游向下游依次为1到N-2。
102、根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；
103、判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则进入步骤104；若否，则进入步骤105；
104、判定故障点处于区段M内；
105、在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M，并返回步骤101。
需要说明的是，根据电路基本理论中的基尔霍夫电流定律，流入一个节点的总的电流和为0，即：
Figure BDA0003317326030000061
其中，il(t)指t时刻下流入某节点的N支电流的第l支的瞬时值(参考方向统一取流入或流出)。进一步地，节点可以推广为某个区域，对于流入该区域所有电流上式仍成立，所以对于如图2所示的分布式子系统来说，能够构成一个封闭区域，所以流入其的各支电流则由主站和从站分别在各处测量汇总至主站，这些电流符合基尔霍夫电流定律。基于此，在配电网线路无故障时，流入各节点的总的电流和应该为0，而当发生故障时，发生故障的区段上则将出现短路电流
Figure BDA0003317326030000062
(参考方向为流出)。
可以理解的是，在区段M中，从上游节点M的上游区段流向节点M的电流为区段M上游所有节点注入的电流，即
Figure BDA0003317326030000063
同理，从下游节点M+1的下游区段流向节点M+1的电流为区段M下游所有节点注入的电流，即
Figure BDA0003317326030000064
但是，如前所述，上述两个表达式是有条件的，即要求在区段M的上游(或下游)区域内无故障发生，否则，注入电流会变为
Figure BDA0003317326030000071
Figure BDA0003317326030000072
(或
Figure BDA0003317326030000073
)，其值与原先的值不相等，且k序短路电流
Figure BDA0003317326030000074
不可知。
如果区段M的上下游相邻的区段向本区段的注入电流表达式是准确的(即区段M上游或下游无故障)，那么，以上游为例，节点M-1和节点M的各序电压为
Figure BDA0003317326030000075
和
Figure BDA0003317326030000076
进而利用M-1节点的电压
Figure BDA0003317326030000077
节点M-1至节点M间的电流
Figure BDA0003317326030000078
以及节点M-1至节点M间的阻抗RM-1+jXM-1，根据欧姆定律可以得到节点M的估算电压(自上游侧)，节点M无上游节点时其估测电压取实测值，故得到节点M的上游侧估算电压为：
Figure BDA0003317326030000079
其中，所得的节点M的上游侧估算电压
Figure BDA00033173260300000710
与实测电压
Figure BDA00033173260300000711
相等(理论上相等，实际考虑测量误差不会完全相等，但数值上极为接近)的条件为节点M上游侧无故障。
同理，对任一节点，节点M的下游侧估算电压为：
Figure BDA00033173260300000712
同样，上式所得的节点M的下游侧估算电压
Figure BDA00033173260300000713
与实测电压
Figure BDA00033173260300000714
理论相等的条件为节点M下游侧无故障。
具体地，若对于区段M，其上游节点M的上游侧估算电压
Figure BDA00033173260300000715
与其实测值
Figure BDA00033173260300000716
相等，并且其下游节点M+1的下游侧估算电压
Figure BDA00033173260300000717
和其实测值
Figure BDA00033173260300000718
相等，则表明区段M的上游和下游均无故障，所以，若在此时配电网线路上存在故障，则故障只能在区段M内部。
更具体地，在实际电力系统中，互感器的误差、噪声以及同步误差等，均会使得对于电流或电压的实测存在误差，因而，在对配电网线路故障定位时，还需考虑到实测的误差，也就是不可能出现估算值与实测值完全相等的现实，所以，在本发明的配电网线路故障定位方法中，引入了第一阈值，即通过预测值与实测值误差最小来得到故障区段M，即故障区段M可以通过如下优化模型1得到：
Figure BDA0003317326030000081
其中，
Figure BDA0003317326030000082
为区段M的上(下)游节点自上(下)游估算电压与实测电压的偏差的各序平方和，对其取最小即得到最可能的故障区段。
由于配电网线路的阻抗随着环境条件的变化可能发生变化，且配电网线路上可能不定时的T接入不同的DG或负载，而对于电网和介入者而言，难以给出精确的接入位置，所以位置参数需要实时获取，基于此，在本发明的一个实施例中，在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流，具体包括：
按照预定的周期获取所述配电网线路上各节点的电流；
判断各节点的电流之和是否大于预设的整定值；若是，则判定所述配电网线路发生故障，并分别获取节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
若否，则判定所述配电网线路无故障，并计算所述配电网线路上的各区段的阻抗；
利用各区段的阻抗得到所述配电网线路的总阻抗，并根据所述总阻抗和各区段的阻抗确定各节点在所述配电网线路上的位置后，等待下一周期重新获取所述配电网线路上各节点的电流。
需要说明的是，基于基尔霍夫定律，并考虑到上述提及的误差因素的影响，即使在配电网线路无故障时，各节点的电流之和也不可能为0，因而通过预设的整定值来判断配电网线路是否存在故障，而为了避免因环境因素造成的阻抗变化，或者新T接入其他DG或负载，在本发明所述的配电网线路故障定位方法中，对配电网线路实时周期性的故障检测，从而实时更新各个节点在配电网线路中的位置以及各个区段的阻抗，以提高故障定位的准确性。
具体地，如果求解出各区段M的阻抗，则配电网新路的总阻抗为各区段的阻抗值求和，而各节点的接入位置通过各区段阻抗与总阻抗之比可以间接求出，所以，对配电网线路故障的定位可以转化为求解各个区段的线路阻抗。
更具体地，在无故障的情形下，对于区段i，设其阻抗为Ri+jXi，则节点i和相邻的上游节点i+1的实测电压分别为
Figure BDA0003317326030000091
和
Figure BDA0003317326030000092
而区段内自节点i流向节点i+1的电流为区段i上游所有节点(包含i)或下游所有节点(包含i+1)的所有注入电流之和，即为
Figure BDA0003317326030000093
或
Figure BDA0003317326030000094
因此从节点i，利用阻抗和电流信息，可推测节点i+1的电压估算值为：
Figure BDA0003317326030000095
当其与节点i+1的实测电压相等时的情况即为实际阻抗的情况。
如前所述，现实中考虑测量误差等，实测电压和估算电压不可能完全相等，因而根据实测电压与估算电压误差最小来确定区段i的阻抗，故得到优化模型2：
Figure BDA0003317326030000096
则根据优化模型2可以分别得到区段i的阻抗Ri+jXi。根据公式5的结果可以求出目标参数：
Figure BDA0003317326030000097
Figure BDA0003317326030000098
其中，R+jX为配电网线路的总阻抗；αi,i＝0,1,…,N-1为各节点的位置信息，即表示节点i到上游母线距离与整条线路长度之比。
进而，在当前周期判定的结果为区段内无故障时，采用公式5和公式6的结果更新配电网线路的阻抗和各节点的位置信息，否则利用上次更新的配电网线路的参数进行故障的定位。
可以理解的是，阻抗等于电压除以电流，因而，在配电网线路无故障时，可以通过对各区段的电压和电流的实测值计算得到各区段的阻抗，基于此，在本发明的另一个实施例中，计算所述配电网线路上的各区段的阻抗，具体包括：
分别获取所述配电网线路上各区段的节点的电流和电压；
根据相邻节点间的电流差和电压差，得到相应节点所在区段的阻抗。
需要说明的是，各区段的阻抗必须在配电网线路无故障的基础上获得。
进一步地，区段的长度决定于相邻节点间的距离，对于两个距离相距较远的节点来说，其区段的长度也会较长，因而仅仅将故障定位在区段内，对于后续的检修虽然较之全线路的检修能够大幅提高效率，但是仍旧存在一定的难度。同时，对于一个分布式的子系统，其负责的范围主要为配网馈线的两相邻母线间的电气区域。如果出现了T接的情形，由于同一份电流在不同的区段内流向不同，直接定位到具体的故障点也难以实现。基于此，需要对区段内的故障点的具体位置进行定位，所以，在本发明的另一个实施例中，进一步说明了确定区段M内故障点的具体位置的方法，即包括：
在所述区段M内选择C点，分别获取C点距节点M的上游侧阻抗和节点M到C点的电流，并根据C点上游侧阻抗和节点M到C点的电流得到C点上游侧的估算电压；
分别获取C点距节点M+1的下游侧阻抗和节点M+1到C点的电流，并根据C点下游侧阻抗和节点M+1到C点的电流得到C点下游侧的估算电压；
判断C点上游侧估测电压与C点下游侧估测电压间的差值是否小于预设的第二阈值；若是，则判定C点为故障点；若否，则重新在所述区段M内选择C点。
需要说明的是，由于已经确定了故障区段M，则该区段上游节点M流入本区段的电流为
Figure BDA0003317326030000101
下游节点M+1流入本区段的电流为
Figure BDA0003317326030000102
同时，由于故障发生在本区段，即区段外侧无故障，故以上两个电流表达式是准确的，而在本区段内，两电流之和非零，而为故障电流。
如图2所示，通过假设区段M内任一点C，C点距上游节点M的距离与区段M的长度之比为λ，即可以得到区段内部C点上游侧和下游侧的阻抗分别为λ(RM+jXM)和(1-λ)(RM+jXM)。
可以理解的是，若C点距上游节点M间无故障，则C点电压可由上游节点M的实测电压
Figure BDA0003317326030000111
上游侧阻抗λ(RM+jXM)和节点M到C点的电流
Figure BDA0003317326030000112
估算出，此估算电压(自上游侧)为：
Figure BDA0003317326030000113
同理，当C点与下游节点M+1之间无故障时，也可以得到C点自下游侧的估算电压为：
Figure BDA0003317326030000114
具体地，在故障区段M内任一点(故障点除处)，故障必在其上游或下游，即其上游侧和下游侧的估算电压
Figure BDA0003317326030000115
和
Figure BDA0003317326030000116
必有其一是不准确的。而对故障点本身而言，其上游、下游均无故障，两估算电压均为准确的，因此，两估算电压都等于故障点实际电压。即当且仅当C点为故障点时，
Figure BDA0003317326030000117
Figure BDA0003317326030000118
因而，在故障区段M内定位故障点C的位置，考虑到测量误差等因素的影响，即是需要寻找上游和下游估测电压相差最小的位置。
更具体地，故障点位置的确定能够基于欧姆定律进行计算，所以在本发明的另一个实施例中，具体说明了判定故障点C点在区段M上的具体位置的方法，即包括：
获取C点上游侧估测电压与节点M的实测电压间的第一压差，或C点下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的第二压差；
根据第一压差、节点M到C点的电流以及所述区段M的阻抗，或第二压差、节点M+1到C点的电流以及所述区段M的阻抗，得到C点在区段M上的位置。
具体地，基于欧姆定律，确定故障点在区段M上的位置，可以通过构建如下式9所示的优化模型3，得到区段M上故障点的位置λ，即：
Figure BDA0003317326030000119
Figure BDA0003317326030000121
进一步地，在确定了故障点在区段M上的位置后，再确定故障点在整个配电网线路上的位置，更利于确定故障点的准确位置，基于此，在本发明的另一个实施例中，具体说明了确定故障点在配电网线路上的位置的方法，即：
根据C点在区段M上的位置，以及节点M和节点M+1在所述配电网线路上的位置，得到C点在所述配电网线路上的位置。
需要说明的是，本实施例中确定故障点，即C点在配电网线路上的位置的方法，利用了上述提及的优化模型2中求得的各节点位置αi,i＝1,2,…,N-1和故障发生的区段M，得到故障点在整个配电网线路中的位置，即距上游母线距离同线路长度之比：
Figure BDA0003317326030000122
可以理解的是，最终优化结果λ对应的
Figure BDA0003317326030000123
或
Figure BDA0003317326030000124
即为故障点的各序电压值，而流入区段M的电流和
Figure BDA0003317326030000125
即为故障点流出的各序电流值。将二者进行序分量到相分量的变换，即得到故障点实际的各相电流与电压，进而为故障类型和故障原因的分析提供数据基础。
具体地，应用本发明所述的配电网线路故障定位方法进行线路故障定位的工作流程如图3所示：
301、开始检测；
302、获得线路内各节点的电流；
303、判断各节点的电流和是否大于预设的整定值；若否，则进入304；若是，则进入307；
304、利用优化模型2求取各区段的阻抗；
305、根据各区段的阻抗得到配电网线路的总阻抗和各节点的位置；
306、等待下一周期时，返回步骤302；
307、调取前次计算的阻抗和位置信息；
308、利用优化模型1确定故障区段M；
309、利用优化模型3在区段M上确定故障点位置；
310、将故障信息发送至上级；
311、结束流程。
本发明所述的方法通过对配电网线路的周期性检测，解决了因配电网线路的阻抗随着环境条件的变化可能发生变化，以及配电网线路上可能不定时的T接入不同的DG或负载等因素，造成的故障检测和定位不准确的问题，通过将配电网线路进行区段划分后，先对配电网线路上故障在区段上定位后，再在故障区段上具体定位故障点的位置，解决了配电网线路上故障不能准确定位，使得在故障检修时，耗费大量人力、物力和财力，且效率不高的问题，既提高了检修效率，还为故障的类型和故障的原因的分析提供了相对准确的数据基础。
下面结合图4对本发明提供的一种配电网线路故障定位系统进行描述，下文描述的一种配电网线路故障定位系统与上文描述的一种配电网线路故障定位方法可相互对应参照。
如图4所示，本发明提供的一种配电网线路故障定位系统，配电网线路故障定位系统上述的配电网线路故障定位方法，包括数据获取单元410、数据处理单元420和故障定位单元430；其中，
数据获取单元410用于在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
数据处理单元420用于根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；
故障定位单元430用于判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M；
其中，所述区段指通过在所述配电网线路设置节点，将所述配电网线路划分为的各截线路。
需要说明的是，本发明的一种配电网线路故障定位系统通过将配电网线路通过线路上的节点划分为多个区段后，以区段为单位，通过经过目标区段的节点的电流和区段的阻抗，得到目标区段上游侧和下游侧的预测电压，根据预测电压和实测电压的比较，就能判定故障点是否在目标区段上，进而实现对配电网线路上故障的定位，大量减少了检修所需要的人力和时间；同时，在故障定位的同时，得到了故障区段处的预测电压和电流，通过预测电压和电流能够便于控制中心对故障的类型和故障出现的原因做出预先的分析判断，进而进一步提高了检修效率。
在一个优选方案中，所述数据获取单元410还包括：电流获取模块和故障判断模块；其中，
所述电流获取模块用于按照预定的周期获取所述配电网线路上各节点的电流；
所述故障判断模块用于判断各节点的电流之和是否大于预设的整定值；若是，则判定所述配电网线路发生故障，并分别获取节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
若否，则判定所述配电网线路无故障，并计算所述配电网线路上的各区段的阻抗；利用各区段的阻抗得到所述配电网线路的总阻抗，并根据所述总阻抗和各区段的阻抗确定各节点在所述配电网线路上的位置后，等待下一周期重新获取所述配电网线路上各节点的电流。
在一个优选方案中，所述故障判断模块进一步包括计算模块，所述计算模块用于分别获取所述配电网线路上各区段的节点的电流和电压；根据相邻节点间的电流差和电压差，得到相应节点所在区段的阻抗。
在一个优选方案中，所述故障定位单元430内还包括数据采集模块和故障点定位模块；其中，
所述数据采集模块用于分别获取所述区段M内C点距节点M的上游侧阻抗和节点M到C点的电流，并根据C点上游侧阻抗和节点M到C点的电流得到C点上游侧的估算电压；以及分别获取C点距节点M+1的下游侧阻抗和节点M+1到C点的电流，并根据C点下游侧阻抗和节点M+1到C点的电流得到C点下游侧的估算电压；
所述故障点定位模块用于判断C点上游侧估测电压与C点下游侧估测电压间的差值是否小于预设的第二阈值；若是，则判定C点为故障点；若否，则重新在所述区段M内选择C点。
在一个优选方案中，所述故障点定位模块进一步用于获取C点上游侧估测电压与节点M的实测电压间的第一压差，或C点下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的第二压差；并根据第一压差、节点M到C点的电流以及所述区段M的阻抗，或第二压差、节点M+1到C点的电流以及所述区段M的阻抗，得到C点在区段M上的位置。
在一个优选方案中，所述故障点定位模块更进一步用于根据C点在区段M上的位置，以及节点M和节点M+1在所述配电网线路上的位置，得到C点在所述配电网线路上的位置。
本发明所述的配电网线路故障定位系统通过对配电网线路的周期性检测，解决了因配电网线路的阻抗随着环境条件的变化可能发生变化，以及配电网线路上可能不定时的T接入不同的DG或负载等因素，造成的故障检测和定位不准确的问题，通过将配电网线路进行区段划分后，先对配电网线路上故障在区段上定位后，再在故障区段上具体定位故障点的位置，解决了配电网线路上故障不能准确定位，使得在故障检修时，耗费大量人力、物力和财力，且效率不高的问题，既提高了检修效率，还为故障的类型和故障的原因的分析提供了相对准确的数据基础。
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行配电网线路故障定位方法，该方法包括：在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M；其中，所述区段指通过在所述配电网线路设置节点，将所述配电网线路划分为的各截线路。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的配电网线路故障定位方法，该方法包括：在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M；其中，所述区段指通过在所述配电网线路设置节点，将所述配电网线路划分为的各截线路。
又一方面，本发明还提供一种非暂态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以执行上述各方法提供的配电网线路故障定位方法，该方法包括：在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M；其中，所述区段指通过在所述配电网线路设置节点，将所述配电网线路划分为的各截线路。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述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ROM/RAM、磁碟、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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种配电网线路故障定位方法，其特征在于，包括：
在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；
判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M；
其中，所述区段指通过在所述配电网线路设置节点，将所述配电网线路划分为的各截线路。
2.根据权利要求1所述的配电网线路故障定位方法，其特征在于，所述在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流，具体包括：
按照预定的周期获取所述配电网线路上各节点的电流；
判断各节点的电流之和是否大于预设的整定值；若是，则判定所述配电网线路发生故障，并分别获取节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
若否，则判定所述配电网线路无故障，并计算所述配电网线路上的各区段的阻抗；
利用各区段的阻抗得到所述配电网线路的总阻抗，并根据所述总阻抗和各区段的阻抗确定各节点在所述配电网线路上的位置后，等待下一周期重新获取所述配电网线路上各节点的电流。
3.根据权利要求2所述的配电网线路故障定位方法，其特征在于，所述计算所述配电网线路上的各区段的阻抗，具体包括：
分别获取所述配电网线路上各区段的节点的电流和电压；
根据相邻节点间的电流差和电压差，得到相应节点所在区段的阻抗。
4.根据权利要求3所述的配电网线路故障定位方法，其特征在于，判定故障点处于区段M内后，进一步判定所述故障点处于区段M的位置，具体包括：
在所述区段M内选择C点，分别获取C点距节点M的上游侧阻抗和节点M到C点的电流，并根据C点上游侧阻抗和节点M到C点的电流得到C点上游侧的估算电压；
分别获取C点距节点M+1的下游侧阻抗和节点M+1到C点的电流，并根据C点下游侧阻抗和节点M+1到C点的电流得到C点下游侧的估算电压；
判断C点上游侧估测电压与C点下游侧估测电压间的差值是否小于预设的第二阈值；若是，则判定C点为故障点；若否，则重新在所述区段M内选择C点。
5.根据权利要求4所述的配电网线路故障定位方法，其特征在于，还包括：判定所述C点在区段M上的具体位置，判定所述C点在区段M上的具体位置的方法具体包括：
获取C点上游侧估测电压与节点M的实测电压间的第一压差，或C点下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的第二压差；
根据第一压差、节点M到C点的电流以及所述区段M的阻抗，或第二压差、节点M+1到C点的电流以及所述区段M的阻抗，得到C点在区段M上的位置。
6.根据权利要求5所述的配电网线路故障定位方法，其特征在于，所述判定C点为故障点，进一步包括：
根据C点在区段M上的位置，以及节点M和节点M+1在所述配电网线路上的位置，得到C点在所述配电网线路上的位置。
7.一种配电网线路故障定位系统，所述配电网线路故障定位系统应用权利要求1-6所述的配电网线路故障定位方法，其特征在于，包括：
数据获取单元，用于在配电网线路发生故障时，分别获取配电网线路上的区段M上的节点M至所述节点M的上游节点M-1和下游节点M+1间的电流；
数据处理单元，用于根据所述电流以及相应区段的阻抗，分别得到所述节点M的上游侧估测电压和下游侧估测电压；以及
故障定位单元，用于判断所述上游侧估测电压与节点M的实测电压，以及所述下游侧估测电压与节点M+1的实测电压间的差值是否小于预设的第一阈值；若是，则判定故障点处于区段M内；若否，则在差值大于所述阈值的节点M的一侧的线路内重新选取节点M；
其中，所述区段指通过在所述配电网线路设置节点，将所述配电网线路划分为的各截线路。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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程序时实现如权利要求1至6任一项所述配电网线路故障定位方法的步骤。
9.一种非暂态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至6任一项所述配电网线路故障定位方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，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至6任一项所述配电网线路故障定位方法的步骤。
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