CN115236457A - 油田配网短路故障区段定位方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统配网故障数据识别技术领域，公开了油田配网短路故障区段定位方法、系统、设备及存储介质。所述方法包括：利用油田负荷侧量测终端，测量得到短路故障前后系统各负荷侧测量节点线电压幅值，基于故障前后负荷侧测量节点线电压幅值特征确定故障类型及故障相别。两相短路时，结合网络拓扑结构、线路参数与各负荷侧测量节点线电压幅值，计算中压侧正序电流故障分量大小。并确定配电网短路故障区段。三相短路时进行故障区段定位判据，确定配电网短路故障区段。本发明有效对短路故障类型判断并对故障发生位置进行区段定位，最终将故障定位至相邻两负荷侧测量节点之间。
Description
技术领域
本发明属于电力系统配网故障数据识别技术领域，尤其涉及油田配网短路故障区段定位方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
油田配电网处于供电系统的末端，直接面向用电设备，是保障供电可靠性与提高运行经济性的关键环节。随着石油产业发展，对电量需求不断增加，但我国由于地理、气候等实际问题，油田电网配电线路在实际应用中故障较多，这不仅给实际生产带来不良影响，还造成了一定的经济损失。而故障定位系统能够准确地定位故障区段及故障类型，迅速实现检修、抢修，从而有利于提高油田电网供电的可靠性、高效性，从而提高油田电网的整体供电质量，提高经济效益。
油田配电网绝大多数采用单电源辐射状网络供电，具有线路长，分布面广，线路结构复杂，分支线多，负荷分散，线路结构不固定，变化太快等特点。在传统的故障判断过程中，配电网大多数采用逐条线路拉闸停电的方法来确定故障线路，在选出故障线路以后，再派巡线工人到现场沿线查找故障位置，然后隔离并切除故障，这样的方法由于人工的参与，所需的定位时间相当长，这些方法耗费的时间大大超过修复故障所消耗的时间，造成故障停电时间较长。另外，线路检修时一般全线停电，对油田生产影响很大。近年来，智能配电网的迅速发展为解决油田电网现有问题提供了技术支持，基于FTU(馈线终端设备)的故障定位算法可以实现故障快速隔离，降低故障线路对健全线路的影响，缩小了停电范围，对一旦停电经济损失巨大的油田有良好的应用价值。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有技术中，基于FTU实现故障定位具有成本较高，定位对信息同步要求很高，故障定位精度低。
(2)现有技术对故障发生位置进行区段定位中需要测量相位，需要添加额外监测设施，对短路故障类型判断并对故障发生位置进行区段定位中，不能准确定位到相邻两负荷侧测量节点之间,而且定位速度慢。
(3)现阶段10kV等级油田配电网变压器普遍采取DY接法，负荷侧中性点不接地，因此在负荷侧无法测量相电压数据。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种油田配网短路故障区段定位方法、系统、设备及存储介质，具体涉及一种基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法及系统。基于以上油田配电网故障定位背景，本发明目的在于利用油田负荷侧量测终端得到短路故障前后各负荷侧线电压幅值，根据网络拓扑结构与负荷分布，结合故障选相结果，横向比较负荷侧线电压分布规律，确定配电网短路故障区段。本发明基于负荷侧监测终端测量故障前后线电压幅值，利用有限的信息，不需要测量相位，不需要添加额外监测设施，结合线路参数与故障选相结果，实现短路故障区段定位，降低了故障定位方法在油田配电网中应用的难度，提高了油田配电网故障定位速度。
所述技术方案如下：一种基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法包括以下步骤：
S1，基于负荷侧线电压幅值在中压侧发生短路故障后的分布特征，利用负荷侧测量节点的线电压幅值判断故障类型与故障相别；
S2，根据故障选相结果，两相短路时，利用负荷侧测量节点线电压幅值计算中压侧正序电流故障分量；根据所求中压侧正序电流故障分量分布特征，确定故障发生区段实现故障定位；
S3，根据故障选相结果，三相短路时，横向比较负荷侧相邻测量节点线电压幅值差值，基于负荷侧相邻测量节点线电压幅值差值分布特征确定故障发生区段实现故障定位。
在一个实施例中，在步骤S1中，当负荷侧监测终端数据满足启动判据后，若任一负荷侧测量节点i处三个线电压幅值大小相等，则判断系统发生三相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处AB相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处BC相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处CA相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生AB两相短路故障。
在一个实施例中，发生BC两相短路时，此处以BC任一负荷侧测量节点i处线电压幅值表达式为：
其中，任一负荷侧测量节点为i，节点中压侧故障前三相电压分别为
变压器的变比为n，节点与故障点互阻抗为Zif、故障电流为
该节点正常运行时的电压由故障后负荷侧AB线电压幅值求得，令所求得故障前A相电压为0相位根据A相电压求得故障前三相电压；变压器变比已知，将互阻抗Zif与故障电流
乘积视作一个变量，定义该变量为
针对任一负荷侧测量节点，以负荷侧线电压幅值
作为因变量，
的幅值与相位作为自变量生成两个方程
对应求解
的幅值与相位两个变量，则根据负荷侧线电压幅值可以求得系统每个负荷侧测量节点所对应的
任意相邻两负荷侧测量节点对应的
相减为
故障点流入正序故障电流
时，该相邻两负荷侧测量节点之间电压差值；定义相邻负荷侧测量节点mn之间电压差为
得到每个区段之间的电压差
结合线路拓扑结构与线路参数，利用
除以mn之间线路阻抗求得每个区段之间的正序电流故障分量。
在一个实施例中，在步骤S2中，当两相短路时，根据所求中压侧正序电流故障分量分布特征确定故障发生区段实现故障定位中，负荷侧测量节点n电压等于故障点f处电压，
设mn区段正序电流故障分量计算值为
则：
且
基于此分布特征确定无分支线路时两相短路定位判据为：所有小于线路首端区段正序电流故障分量10％的区段中，最靠近电源点区段的上游区段即为故障发生位置，若没有满足条件的区段且线路末尾区段正序电流故障分量小于上游区段，则线路末尾区段为故障发生区段；
根据无分支线路时故障定位分析，根据负荷侧线电压幅值可以求得每个区段正序电流故障分量，其中，
基于此分布特征确定有分支线路时两相短路定位判据为：首先对主干线路应用无分支线路定位判据判断故障发生位置，若该故障区段的下游没有支线，则定位该区段为故障发生区段，若该故障区段的下游存在支线，则以电源点为起点，该条支线末端节点为终点，应用无分支线路定位判据，判断故障发生位置，若判断故障发生区段与主干线相同，则定位该区段为故障发生区段，若判断故障发生区段的下游仍存在支线，则重复此过程直至定位区段下游无支线。
在一个实施例中，在步骤S3中，三相短路时负荷侧线电压幅值从电源点至故障点单调降低，基于此分布规律利用每个负荷侧测量节点处任一线电压，考虑负荷电流导致的电压下降，确定三相短路定位判据为：计算相邻负荷侧测量节点处线电压幅值相减的绝对值，所有支线最先出现小于设定值区段中，最远离电源点区段的上游区段即为故障发生区段。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统，所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统包括：
故障定位启动模块，用于记录负荷侧线电压幅值，当线电压突变量大于设定值时启动故障定位流程；
故障类型判断模块，用于利用故障前后线电压幅值判断故障类型，并当系统发生两相短路故障时判断故障发生相别；
两相短路故障区段定位模块，用于利用负荷侧线电压计算中压侧正序电流故障分量，基于中压侧正序电流故障分量分布特征确定两相短路故障发生区段；
三相短路故障区段定位模块，用于利用负荷侧相邻节点线电压幅值差值横向比较，基于负荷侧线电压幅值差值分布特征确定三相短路故障发生区段。
在一个实施例中，所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统还包括主站与负荷侧监测终端；
负荷侧监测终端将监测的基于故障前后负荷侧测量节点线电压幅值特征确定故障类型及故障相别数据上传到主站，当中压侧发生短路故障后，系统电压下降，当负荷侧测量节点线电压幅值下降为额定电压的90％时，故障定位流程启动，同时读取故障时刻后T1时刻与故障时刻前T2时刻两个周波作为故障选相与故障定位的计算数据。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法。
本发明的另一目的在于提供一种用于油田配网短路故障区段定位的馈线终端设备，所述馈线终端设备用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。本发明提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法及系统，与传统定位方法相比，具有显著区别：
现阶段配电线路故障区段定位主要依靠馈线终端单元来进行，只能将故障定位与相邻两馈线终端单元之间，并且安装馈线终端投入大，成本高。本发明提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法及系统，只需要利用油田配电网现有的负荷侧监测终端测量负荷侧线电压幅值，不需要测量相位，不需要添加额外监测设施，可以有效对短路故障类型判断并对故障发生位置进行区段定位，最终将故障定位至相邻两负荷侧测量节点之间。
传统的定位方法通常采用数据采集与监视控制系统通过接受故障信息，利用矩阵算法、人工智能算法等算法对故障定位问题进行解析与处理，最后求解出故障区段的位置，在复杂网络结构中计算量大，并且处理信息畸变或信息丢失情况下的故障定位误差较大。本发明提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法及系统，无需复杂的计算过程，占用计算机内存小，计算速度快，对信息畸变或信息丢失情况下的故障定位容错性高。
第二，把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点为：本发明提出了一种基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法及系统可以正确识别故障发生区段，利用各负荷侧监测装置得到线电压幅值实现故障区段定位，将故障定位于相邻两负荷侧监测装置之间，其定位结果更为精确，且稳定性较好。本发明为实现基于负荷侧信息对中压侧短路故障快速定位提供了一种关键技术，能够进一步提高系统供电可靠性，有利于油田配电网的进一步发展。
第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现为：针对低压台区融合终端数据深度利用有限的问题，本发明在不额外增添附加设备的情况下，以低压侧线电压数据来判断电网中压侧运行特征，将定位范围缩小至相邻负荷侧融合终端，为油田生产提供助力。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法流程图；
图2是本发明实施例提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统示意图；
图3是本发明实施例提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法原理图；
图4是本发明实施例提供的终端数据传输示意图；
图5是本发明实施例提供的周波选取示意图；
图6是本发明实施例提供的无分支线路定位判据示意图；
图7是本发明实施例提供的分支线路定位判据示意图；
图8是本发明实施例提供的油田配电网拓扑图；
图9是本发明实施例提供的故障1干线正序电流故障分量分布图；
图10是本发明实施例提供的故障2干线正序电流故障分量分布图；
图11是本发明实施例提供的故障2支线正序电流故障分量分布图；
图中：1、故障定位启动模块；2、故障类型判断模块；3、两相短路故障区段定位模块；4、三相短路故障区段定位模块。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一、解释说明实施例：
本发明实施例提供一种基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法利用油田负荷侧量测终端，测量得到短路故障前后系统各负荷侧测量节点线电压幅值，基于故障前后负荷侧测量节点线电压幅值特征确定故障类型及故障相别。根据故障选相结果，两相短路时，结合网络拓扑结构、线路参数与各负荷侧测量节点线电压幅值，计算中压侧正序电流故障分量大小。基于故障点上游正序电流故障分量幅值远大于故障点下游以及分支线路的分布规律，形成故障区段定位判据，确定配电网短路故障区段。三相短路时，横向比较不同负荷侧测量节点线电压幅值，基于电源点至故障点负荷侧测量节点线电压幅值单调降低的分布规律，形成故障区段定位判据，确定配电网短路故障区段。本发明只需要利用油田现有的负荷侧监测终端测量负荷侧线电压幅值，不需要测量相位，不需要添加额外监测设施，可以有效对短路故障类型判断并对故障发生位置进行区段定位，最终将故障定位至相邻两负荷侧测量节点之间。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法包括以下步骤：
S101，基于负荷侧线电压幅值在中压侧发生短路故障后的分布特征，利用负荷侧测量节点的线电压幅值判断故障类型与故障相别；
S102，根据故障选相结果，两相短路时，利用负荷侧测量节点线电压幅值计算中压侧正序电流故障分量；
S103，两相短路时，根据所求中压侧正序电流故障分量分布特征确定故障发生区段实现故障定位；
S104，根据故障选相结果，三相短路时，横向比较负荷侧相邻测量节点线电压幅值差值，基于负荷侧相邻测量节点线电压幅值差值分布特征确定故障发生区段实现故障定位。
实施例2
基于实施例1提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，作为在一优选实施例，与实施例1不同之处在于，所述步骤S101中，当负荷侧监测终端数据满足启动判据后，若任一负荷侧测量节点i处三个线电压幅值大小相等，则判断系统发生三相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处AB相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处BC相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处CA相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生AB两相短路故障。
实施例3
基于实施例1提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，作为在一优选实施例，与实施例1不同之处在于，所述步骤S102中，当发生两相短路故障时，系统任一负荷侧测量节点i处三个线电压仅与该节点中压侧故障前三相电压
变压器的变比n、正序电流故障分量在该节点产生的电压
有关，其中，
可由负荷侧测量节点i三个线电压幅值中不变的线电压求得，变压器变比n已知，因此针对任一负荷侧测量节点，可以根据三个线电压幅值中变化的两个线电压幅值求解
的幅值与相位，任意相邻两负荷侧测量节点对应的
相减除以该两节点之间的线路阻抗即可求得每个区段之间的正序电流故障分量；
实施例4
基于实施例1提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，作为在一优选实施例，与实施例1不同之处在于，所述步骤S103中，电源点至故障点间的正序电流故障分量远大于故障点下游正序电流故障分量，若系统无分支线路，所有小于线路首端区段正序电流故障分量10％的区段中，最靠近电源点区段的上游区段即为故障发生位置，若没有满足条件的区段且线路末尾区段正序电流故障分量小于上游区段，则线路末尾区段为故障发生区段；若系统存在分支线路，对主干线路应用无分支线路定位判据判断故障发生位置，若该故障区段的下游没有支线，则定位该区段为故障发生区段，若该故障区段的下游存在支线，则以电源点为起点，该条支线末端节点为终点，应用无分支线路定位判据，判断故障发生位置，若判断故障发生区段与主干线相同，则定位该区段为故障发生区段，若判断故障发生区段的下游仍存在支线，则重复此过程直至定位区段下游无支线。
实施例5
基于实施例1提供的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，作为在一优选实施例，与实施例1不同之处在于，所述步骤S104中，三相短路时负荷侧线电压幅值从电源点至故障点单调降低，基于此分布规律利用每个负荷侧测量节点处任一线电压，考虑负荷电流导致的电压下降，确定三相短路定位判据为：计算相邻负荷侧测量节点处线电压幅值相减的绝对值，所有支线最先出现小于设定值区段中，最远离电源点区段的上游区段即为故障发生区段。
实施例6
如图2所示，本发明实施例提供一种应用所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统包括：
故障定位启动模块1，用于记录负荷侧线电压幅值，当线电压突变量大于设定值时启动故障定位流程；
故障类型判断模块2，用于利用故障前后线电压幅值判断故障类型，并当系统发生两相短路故障时判断故障发生相别；
两相短路故障区段定位模块3，用于利用负荷侧线电压计算中压侧正序电流故障分量，基于中压侧正序电流故障分量分布特征确定两相短路故障发生区段；
三相短路故障区段定位模块4，用于利用负荷侧相邻节点线电压幅值差值进行横向比较，基于负荷侧线电压幅值差值分布特征确定三相短路故障发生区段。
实施例7
本发明另一实施例提供一种基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，通过对负荷侧监测终端编程赋能实现如下功能：保留一分钟内读取的线电压数据，当系统发生故障后，以线电压突变量作为启动判据，以线电压突变量大于0.1UN时刻作为故障时刻。同时读取故障时刻后T1时刻与故障时刻前T2时刻两个周波作为故障选相与故障定位的计算数据。
利用每个负荷侧监测终端所得线电压幅值进行短路故障类型判断，若任一负荷侧测量节点i处故障后三个线电压幅值大小相等，则判断系统发生三相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处AB相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处BC相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处CA相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生AB两相短路故障。
三相短路时负荷侧线电压幅值从电源点至故障点单调降低，基于此分布规律利用每个负荷侧测量节点处任一线电压，考虑故障点下游负荷电流导致的电压下降，确定三相短路定位判据为：计算相邻负荷侧测量节点间线电压幅值相减的绝对值，所有支线最先出现小于设定值区段中，最远离电源点区段的上游区段即为故障发生区段。此处在考虑负荷大小的情况下设定值取为10V。
系统发生两相短路时，此处以BC两相短路时为例进行分析，任一负荷侧测量节点i处线电压幅值表达式为：
系统发生两相短路时，系统任一负荷侧测量节点i处负荷侧三个线电压仅与该节点中压侧故障前三相电压
变压器的变比n、该节点与故障点互阻抗Zif、故障电流
有关，其中，该节点正常运行时的电压可由故障后负荷侧AB线电压幅值求得，令所求得故障前A相电压为0相位即可根据A相电压求得故障前三相电压；由于变压器变比已知，将互阻抗Zif与故障电流
乘积视作一个变量，定义该变量为
因此针对任一负荷侧测量节点，以负荷侧线电压幅值
作为因变量，
的幅值与相位作为自变量生成两个方程，对应求解
的幅值与相位两个变量，则根据负荷侧线电压幅值可以求得系统每个负荷侧测量节点所对应的
任意相邻两负荷侧测量节点对应的
相减为
其物理意义为，故障点流入正序故障电流
时，该相邻两负荷侧测量节点之间电压差值；定义相邻负荷侧测量节点mn之间电压差为
得到每个区段之间的电压差
结合线路拓扑结构与线路参数，利用
除以mn之间线路阻抗即可求得每个区段之间的正序电流故障分量。
若系统中无分支线路，利用负荷侧线电压幅值求得的中压侧正序电流故障分量，基于故障点上游正序电流故障分量幅值远大于故障点下游的分布规律，确定无分支线路的两相短路故障定位判据为：所有小于线路首端区段正序电流故障分量10％的区段中，最靠近电源点区段的上游区段即为故障发生位置，若没有满足条件的区段且线路末尾区段正序电流故障分量小于上游区段，则线路末尾区段为故障发生区段。
若系统存在分支线路，利用负荷侧线电压幅值求得的中压侧正序电流故障分量，基于故障点上游正序电流故障分量幅值远大于故障点下游与分支线路的分布规律，确定有分支线路的两相短路故障定位判据为：首先对主干线路应用无分支线路定位判据判断故障发生位置，若该故障区段的下游没有支线，则定位该区段为故障发生区段，若该故障区段的下游存在支线，则以电源点为起点，该条支线末端节点为终点，应用无分支线路定位判据，判断故障发生位置，若判断故障发生区段与主干线相同，则定位该区段为故障发生区段，若判断故障发生区段的下游仍存在支线，则重复此过程直至定位区段下游无支线。
实施例8
本发明另一实施例提供一种基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，其定位流程图如图3所示，具体包括以下步骤：
(1)故障定位启动判据
油田配电网短路故障定位系统组成如附图4所示，包括主站与负荷侧监测终端。将油田负荷侧监测终端数据上传到主站，当中压侧发生短路故障后，系统电压快速下降，当负荷侧测量节点线电压幅值下降为额定电压的90％时，故障定位流程启动，同时读取故障时刻后T1时刻与故障时刻前T2时刻两个周波作为故障选相与故障定位的计算数据，其具体实现过程如附图5所示。
(2)短路故障类型判断
利用每个负荷侧监测终端所得线电压幅值进行短路故障类型判断，若任一负荷侧测量节点i处故障后三个线电压幅值大小相等，则判断系统发生三相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处AB相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处BC相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处CA相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生AB两相短路故障。
(3)两相短路时求解中压侧正序电流故障分量
系统发生两相短路时，此处以BC两相短路时为例进行分析，任一负荷侧测量节点i处线电压幅值表达式为：
系统发生两相短路时，系统任一负荷侧测量节点i处负荷侧三个线电压仅与该节点中压侧故障前三相电压
变压器的变比n、该节点与故障点互阻抗Zif、故障电流
有关，其中，该节点正常运行时的电压可由故障后负荷侧AB线电压幅值求得，令所求得故障前A相电压为0相位即可根据A相电压求得故障前三相电压；由于变压器变比已知，将互阻抗Zif与故障电流
乘积视作一个变量，定义该变量为
因此针对任一负荷侧测量节点，以负荷侧线电压幅值
作为因变量，
的幅值与相位作为自变量生成两个方程，对应求解
的幅值与相位两个变量，则根据负荷侧线电压幅值可以求得系统每个负荷侧测量节点所对应的
任意相邻两负荷侧测量节点对应的
相减为
其物理意义为，故障点流入正序故障电流
时，该相邻两负荷侧测量节点之间电压差值；定义相邻负荷侧测量节点mn之间电压差为
得到每个区段之间的电压差
结合线路拓扑结构与线路参数，利用
除以mn之间线路阻抗即可求得每个区段之间的正序电流故障分量。
(4)两相短路时基于所求正序电流故障分量分布进行故障定位
无分支线路发生两相短路故障示意图如附图6所示。
由于负荷侧测量节点n电压近似等于故障点f处电压，即
设mn区段正序电流故障分量计算值为
则：
且
基于此分布特征确定无分支线路时两相短路定位判据为：所有小于线路首端区段正序电流故障分量10％的区段中，最靠近电源点区段的上游区段即为故障发生位置，若没有满足条件的区段且线路末尾区段正序电流故障分量小于上游区段，则线路末尾区段为故障发生区段。
分支线路发生两相短路故障示意图如附图7所示。
根据无分支线路时故障定位分析可知，根据负荷侧线电压幅值可以求得每个区段正序电流故障分量，其中，
基于此分布特征确定有分支线路时两相短路定位判据为：首先对主干线路应用无分支线路定位判据判断故障发生位置，若该故障区段的下游没有支线，则定位该区段为故障发生区段，若该故障区段的下游存在支线，则以电源点为起点，该条支线末端节点为终点，应用无分支线路定位判据，判断故障发生位置，若判断故障发生区段与主干线相同，则定位该区段为故障发生区段，若判断故障发生区段的下游仍存在支线，则重复此过程直至定位区段下游无支线。
(5)三相短路时基于负荷侧线电压幅值分布进行故障定位
三相短路时负荷侧线电压幅值从电源点至故障点单调降低，基于此分布规律利用每个负荷侧测量节点处任一线电压，考虑故障点下游负荷电流导致的电压下降，确定三相短路定位判据为：计算相邻负荷侧测量节点间线电压幅值相减的绝对值，所有支线最先出现小于设定值区段中，最远离电源点区段的上游区段即为故障发生区段。此处在考虑负荷大小的情况下设定值取为10V。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
二、应用实施例：
应用例1
本发明应用实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
应用例2
本发明应用实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
应用例3
本发明应用实施例还提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤，所述信息数据处理终端不限于手机、电脑、交换机。
应用例4
本发明应用实施例还提供了一种服务器，所述服务器用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤。
应用例5
本发明应用实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
三、实施例相关效果的证据：
在PSCAD中搭建如附图8所示的某20节点油田配电网仿真模型，线路参数与节点负荷参数如表1与表2所示：
表1 20节点油田配电网仿真算例线路参数
表2 20节点油田配电网节点负荷参数
分别将短路故障过渡电阻设置为：0Ω，2Ω，5Ω时，仿真模拟05-06节点之间发生故障1，此处选择线路末端节点作为故障选相判据，在不同过渡电阻情况下线路末端节点负荷侧监测终端得到线电压幅值中，AB线电压幅值故障前后均不变，因此判断故障类型为BC两相短路故障。
利用负荷侧检测节点三个线电压经计算得到不同过渡电阻情况下的中压侧主干线正序电流故障分量如附图9所示。
对中压侧主干线正序电流故障分量应用故障电流应用两相短路故障定位判据可知，故障发生位置为05-06节点，05-06节点下游无支线，因此故障定位结果为05-06节点之间发生BC两相短路故障，与设定故障类型与故障位置相同，定位结果准确。
分别将系统负载率设置为10％、20％、50％、80％、100％时，仿真模拟0502-0503节点之间发生故障2，此处选择线路末端节点作为故障选相判据，在不同负载率情况下线路末端节点负荷侧监测终端得到线电压幅值中，AB线电压幅值故障前后均不变，因此判断故障类型为BC两相短路故障。
利用负荷侧检测节点三个线电压经计算得到不同过渡电阻情况下的中压侧主干线正序电流故障分量如附图10所示。
对中压侧主干线正序电流故障分量应用故障电流应用两相短路故障定位判据可知，故障发生位置为04-05节点，04-05节点下游有支线，则以线路首端节点为起点，0504节点为终点应用无分支线路定位判据，中压侧正序电流故障分量如图11所示，由图11可知，定位故障发生位置为0502-0503节点之间，0502-0503节点下游无支线，因此故障定位结果为0502-0503节点之间发生BC两相短路故障，与设定故障类型与故障位置相同，定位结果准确。
分别将系统过渡电阻设置为：0Ω，2Ω，5Ω时，仿真模拟06-07节点之间发生故障3，此处选择线路末端节点作为故障选相判据，在不同过渡电阻情况下线路末端节点负荷侧监测终端得到三个线电压幅值相同，因此判断故障类型为三相短路故障。因此选取任一线电压幅值作为故障定位数据，不同过渡电阻情况下相邻负荷侧测量节点线电压幅值之差的绝对值如表3所示。由表3可知，各条支线最先出现小于设定值10V的区段分别为：07-08、02-0201、03-0301、05-0501，其中最远离电源点的区段为07-08区段，则定位短路故障发生位置为07-08区段的上游区段，即06-07节点之间，故障类型为三相短路故障，与设定故障类型与故障位置相同，定位结果准确。
表3相邻负荷侧测量节点线电压幅值之差的绝对值
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1，基于负荷侧线电压幅值在中压侧发生短路故障后的分布特征，利用负荷侧测量节点的线电压幅值判断故障类型与故障相别；
S2，根据故障选相结果，两相短路时，利用负荷侧测量节点线电压幅值计算中压侧正序电流故障分量；根据所求中压侧正序电流故障分量分布特征，确定故障发生区段实现故障定位；
S3，根据故障选相结果，三相短路时，横向比较负荷侧相邻测量节点线电压幅值差值，基于负荷侧相邻测量节点线电压幅值差值分布特征确定故障发生区段实现故障定位。
2.根据权利要求1所述的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，其特征在于，在步骤S1中，当负荷侧监测终端数据满足启动判据后，若任一负荷侧测量节点i处三个线电压幅值大小相等，则判断系统发生三相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处AB相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处BC相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生BC两相短路故障；若任一负荷侧测量节点i处CA相线电压幅值故障前后保持不变，则判断系统发生AB两相短路故障。
3.根据权利要求2所述的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，其特征在于，发生BC两相短路时，此处以BC任一负荷侧测量节点i处线电压幅值表达式为：
其中，任一负荷侧测量节点为i，节点中压侧故障前三相电压分别为
变压器的变比为n，节点与故障点互阻抗为Zif、故障电流为
该节点正常运行时的电压由故障后负荷侧AB线电压幅值求得，令所求得故障前A相电压为0相位根据A相电压求得故障前三相电压；变压器变比已知，将互阻抗Zif与故障电流
乘积视作一个变量，定义该变量为
针对任一负荷侧测量节点，以负荷侧线电压幅值
作为因变量，
的幅值与相位作为自变量生成两个方程
对应求解
的幅值与相位两个变量，则根据负荷侧线电压幅值可以求得系统每个负荷侧测量节点所对应的
任意相邻两负荷侧测量节点对应的
相减为
故障点流入正序故障电流
时，该相邻两负荷侧测量节点之间电压差值；定义相邻负荷侧测量节点mn之间电压差为
得到每个区段之间的电压差
结合线路拓扑结构与线路参数，利用
除以mn之间线路阻抗求得每个区段之间的正序电流故障分量。
4.根据权利要求1所述的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，其特征在于，在步骤S2中，当两相短路时，根据所求中压侧正序电流故障分量分布特征确定故障发生区段实现故障定位中，负荷侧测量节点n电压等于故障点f处电压，
设mn区段正序电流故障分量计算值为
则：
且
基于此分布特征确定无分支线路时两相短路定位判据为：所有小于线路首端区段正序电流故障分量10％的区段中，最靠近电源点区段的上游区段即为故障发生位置，若没有满足条件的区段且线路末尾区段正序电流故障分量小于上游区段，则线路末尾区段为故障发生区段；
根据无分支线路时故障定位分析，根据负荷侧线电压幅值可以求得每个区段正序电流故障分量，其中，
基于此分布特征确定有分支线路时两相短路定位判据为：首先对主干线路应用无分支线路定位判据判断故障发生位置，若该故障区段的下游没有支线，则定位该区段为故障发生区段，若该故障区段的下游存在支线，则以电源点为起点，该条支线末端节点为终点，应用无分支线路定位判据，判断故障发生位置，若判断故障发生区段与主干线相同，则定位该区段为故障发生区段，若判断故障发生区段的下游仍存在支线，则重复此过程直至定位区段下游无支线。
5.根据权利要求1所述的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法，其特征在于，在步骤S3中，三相短路时负荷侧线电压幅值从电源点至故障点单调降低，基于此分布规律利用每个负荷侧测量节点处任一线电压，考虑负荷电流导致的电压下降，确定三相短路定位判据为：计算相邻负荷侧测量节点处线电压幅值相减的绝对值，所有支线最先出现小于设定值区段中，最远离电源点区段的上游区段即为故障发生区段。
6.一种实施权利要求1～5任意一项所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统，其特征在于，所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统包括：
故障定位启动模块(1)，用于记录负荷侧线电压幅值，当线电压突变量大于设定值时启动故障定位流程；
故障类型判断模块(2)，用于利用故障前后线电压幅值判断故障类型，并当系统发生两相短路故障时判断故障发生相别；
两相短路故障区段定位模块(3)，用于利用负荷侧线电压计算中压侧正序电流故障分量，基于中压侧正序电流故障分量分布特征确定两相短路故障发生区段；
三相短路故障区段定位模块(4)，用于利用负荷侧相邻节点线电压幅值差值横向比较，基于负荷侧线电压幅值差值分布特征确定三相短路故障发生区段。
7.根据权利要求6所述的基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统，其特征在于，所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位系统还包括主站与负荷侧监测终端；
负荷侧监测终端将监测的基于故障前后负荷侧测量节点线电压幅值特征确定故障类型及故障相别数据上传到主站，当中压侧发生短路故障后，系统电压下降，当负荷侧测量节点线电压幅值下降为额定电压的90％时，故障定位流程启动，同时读取故障时刻后T1时刻与故障时刻前T2时刻两个周波作为故障选相与故障定位的计算数据。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～5任意一项所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法。
9.一种计算机可读存储介质，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，使得所述处理器执行权利要求1～5任意一项所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法。
10.一种用于油田配网短路故障区段定位的馈线终端设备，其特征在于，所述馈线终端设备用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施权利要求1～5任意一项所述基于负荷侧线电压幅值的油田配网短路故障区段定位方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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