CN116540029B - 基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位方法及装置,属配电网运行控制领域,包括步骤S1、建立有源配电网的网络描述矩阵,生成故障信息矩阵;步骤S2、判断配电网内边缘节点是否存在畸变;若存在则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵进入步骤S3,若不存在则不更新故障信息矩阵直接进入步骤S3;步骤S3、基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段结果;步骤S4、判断所述故障区段相邻节点是否为畸变节点;是则对畸变节点进行校正后更新步骤S2中的所述故障信息矩阵,进入步骤S3;否则输出故障区段结果。可以精确快速定位故障区段,提升有源配电网的运行安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于配电网运行控制技术领域,尤其涉及一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位方法及装置。
背景技术
随着社会发展和工业化水平不断提高,我国对电能的需求不断增加,配电网作为电能供应的最后一个环节,在较大程度上决定了电能供应的可靠性,加快配电网自动化建设是提升配电网配电可靠性的重要方面。配电自动化主要包括用户自动化、配电管理自动化、馈线自动化以及变电站自动化,其中馈线自动化是配电自动化的主要功能之一,当有源配电网发生故障时,能够精确、高效进行故障区段定位,迅速隔离故障区段,恢复电能供应。有源配电网故障区段定位是故障隔离、校正和恢复电力供应的基础。
目前,有源配电网故障区段定位的方法主要有两类:第一类是传统方法,用户打故障投诉电话,然后供电单位根据用户的描述,进行判断故障的地理位置、设备信息,然后实现故障区段定位,该方法投资小,但是定位速度较慢,恢复用电时间较久,影响电力用户的工作和生活;第二类是利用节点配置FTU(Feeder Terminal Unit,馈线终端设备),实时抓取故障信息,上传给配电自动化主站,此方法可以快速的定位故障区段,由于FTU大多长期放置于户外,存在老化、故障、损坏等问题,导致实时采集的故障信息有误,导致区段定位存在异常。
发明内容
鉴于上述的分析,本发明实施例旨在提供一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位方法,用以解决现有技术中故障区段定位的准确性和实时性的技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用的主要技术方案包括:
本说明书提供一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位方法,其包括:
步骤S1、建立所述有源配电网的网络描述矩阵,并生成故障信息矩阵;
步骤S2、判断配电网内边缘节点是否存在畸变;若存在,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵进入步骤S3,若不存在,则不更新故障信息矩阵直接进入步骤S3;
步骤S3、基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段结果;
步骤S4、判断所述故障区段相邻节点是否为畸变节点;是,则对畸变节点进行校正后更新步骤S2中的所述故障信息矩阵,进入步骤S3;否则,输出所述故障区段结果。
可选地,所述步骤S1包括:
步骤S11、基于有源配电网拓扑结构,建立网络描述矩阵;
步骤S12、基于FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵。
可选地,基于有源配电网拓扑结构,建立网络描述矩阵,/>为网络描述矩阵的矩阵元素,其中,
;
j为有源配电网的节点、i为节点与节点之间的区段;
;m为区段数,n为节点数;从正方向下流入所述区段的节点为该所述区段的父节点,流出该所述区段的节点为该所述区段的子节点;正方向为系统主电源到各个馈线终端的方向。
可选地,基于FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵,包括:
基于FTU采集的电流数据,与FTU的越线值相比,确定是否为故障过电流;
基于FTU采集的电流方向数据,与所述全网正方向相比,确定是否一致,生成所述故障信息矩阵,n为节点数;
所述故障信息矩阵的矩阵元素/>定义为-1、0、1三种模式,其中。
可选地,判断边缘节点是否存在畸变,包括:基于FTU实时采集的信息和所述节点的逻辑关系,建立边缘节点畸变场景,符合畸变场景的所述边缘节点,判定所述边缘节点发生畸变。
可选地,所述边缘节点包括主边缘节点、从边缘节点和普通边缘节点;若所述边缘节点存在畸变,对畸变节点进行校正,包括:
若存在畸变的所述边缘节点为主边缘节点,则校正所述主边缘节点上报信息为1;
若存在畸变的所述边缘节点为从边缘节点,则校正所述从边缘节点上报信息为-1;
若存在畸变的所述边缘节点为普通边缘节点,则校正所述普通边缘节点上报信息为0。
可选地,基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段,包括:
所述网络描述矩阵与所述故障矩阵相乘,得到矩阵Y;
所述矩阵Y中所有元素取绝对值,以及所述矩阵Y,分别乘以元素均为1的n维列向量,获得第一故障判断向量和第二故障判断向量,其中n为节点数;
所述第一故障向量与所述第二故障向量对应元素进行与运算,获得故障判断向量;
所述故障判断向量中元素值为1的部分对应的区段为故障区段,获得故障区段定位结果。
可选地,基于所述故障区段,获取所述故障区段的相邻节点,均为非边缘节点;
建立非边缘节点畸变场景,基于所述FTU采集的信息,判断所述相邻节点符合所述非边缘畸变场景时,则为畸变节点,进行校正更新所述故障信息矩阵返回步骤S3,否则转至步骤S5。
可选地,所述非边缘节点包括普通非边缘节点、双父非边缘节点和双子非边缘节点;若所述非边缘节点存在畸变,对畸变节点进行校正,包括:
若存在畸变的所述非边缘节点为普通非边缘节点,则校正所述普通非边缘节点上报信息与所述父节点上报信息相同;
若存在畸变的所述非边缘节点为双父非边缘节点,校正所述双父非边缘节点的上报信息与主父节点上报信息相同;
若存在畸变的所述非边缘节点为双子非边缘节点,校正所述双子非边缘节点的上报信息与主子节点上报信息相同。
本说明书提供一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位装置,包括:
FTU,用于获取有源配电网所有节点的信息;
矩阵生成模块,基于有源配电网拓扑结构,建立网络描述矩阵;基于FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵;
边缘节点判断模块,判断边缘节点是否存在畸变;若存在,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵;
矩阵算法定位故障区段模块,基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段;
故障区段相邻节点判断模块,判断所述故障区段相邻节点是否为畸变节点;是,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段;
故障区段输出模块,在边缘节点和相邻节点均无畸变时,输出故障区段定位结果。
可选地,基于所述故障区段,获取所述故障区段的相邻节点,均为非边缘节点;
建立非边缘节点畸变场景,基于所述FTU采集的信息,判断所述相邻节点符合所述非边缘畸变场景时,则为畸变节点,进行校正更新所述故障信息矩阵返回步骤S3,否则转至步骤S5。
可选地,所述非边缘节点包括普通非边缘节点、双父非边缘节点和双子非边缘节点;若所述非边缘节点存在畸变,对畸变节点进行校正,包括:
若存在畸变的所述非边缘节点为普通非边缘节点,则校正所述普通非边缘节点上报信息与所述父节点上报信息相同;
若存在畸变的所述非边缘节点为双父非边缘节点,校正所述双父非边缘节点的上报信息与主父节点上报信息相同;
若存在畸变的所述非边缘节点为双子非边缘节点,校正所述双子非边缘节点的上报信息与主子节点上报信息相同。
本说明书提供一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位装置,包括:
FTU,用于获取有源配电网所有节点的信息;
矩阵生成模块,基于有源配电网拓扑结构,建立网络描述矩阵;基于FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵;
边缘节点判断模块,判断边缘节点是否存在畸变;若存在,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵;
矩阵算法定位故障区段模块,基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段;
故障区段相邻节点判断模块,判断所述故障区段相邻节点是否为畸变节点;是,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段;
故障区段输出模块,在边缘节点和相邻节点均无畸变时,输出故障区段定位结果。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的,而并不认为是对本发明的限制,在整个附图中,相同的参考符号表示相同的部件;
图1为有源配电网故障定位方法图;
图2为含DG的配电网拓扑图;
图3为有源配电网故障定位装置图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理,并非用于限定本发明的范围。
实施例一
本发明实施例提供了一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位方法及装置,如图1所示,基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位方法包括步骤S1-S5。
步骤S1、建立有源配电网的网络描述矩阵,并生成故障信息矩阵。
步骤S11、基于有源配电网的拓扑结构,建立网络描述矩阵。
如图2所示,含DG(Distributed Generation,分布式电源)的配电网拓扑图,根据图论相关知识,将整个有源配电网等效为一张图,各馈线上的断路器、分段开关和联络开关等效为节点,是有源配电网中的基本构成单元,1-11为节点。区段为有源配电网中节点与节点之间的联通部分,(1)-(11)为区段。
如图2所示,S为有源配电网主电源;DG1、DG2为接入有源配电网的分布式电源;1-11为配置FTU(Feeder Terminal unit,馈线自动化终端)的节点,FTU实时采集当前节点的信息数据,包括电流数据、电流方向数据等,实时上传给配电自动化主站。
全网正方向为系统主电源到各个馈线终端的方向,如图2中箭头方向所示。
在正方向下流入区段的节点称为该区段的父节点,流出区段的节点称为该区段的子节点。
根据公式(1-1)建立网络描述矩阵,m为区段数,n为节点数。
;
其中,为网络描述矩阵/>的矩阵元素,/>。
网络描述矩阵反应了有源配电网的拓扑结构。
步骤S12、基于网络中各节点的FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵。
FTU实时采集信息数据,实时上传给配电自动化主站。
每个有源配电网中FTU都有提前设定好的电流越线值,该越线值与节点技术参数相匹配,由于设备设施的组成千差万别,每个FTU提前设定好越线值,为预设值,以满足馈线自动化的需要。
根据有源配电网中FTU实时监测到的电流,和越线值相比,确定是否检测到故障过电流,以及故障过电流方向是否与规定正方向一致,设置为“-1、0、1”三种工作模式。
由于DG的接入,故障过电流可能呈现双向流动。
当有源配电网发生故障时,FTU会将故障信息上传至配电自动化主站,为反映各FTU是否检测到故障过电流、以及故障过电流的方向,生成故障信息矩阵,n为节点数,故障信息矩阵/>为对角矩阵,其对角元素根据式(1-2)进行赋值,非对角元素均为0。
;
其中,为故障信息矩阵/>中的元素,/>。
故障信息矩阵为对角线是-1、0、1,非对角元素均为0的矩阵。若有源配电网均为正常,故障信息矩阵/>的所有元素均为0。
步骤S2、判断所有边缘节点是否存在畸变;若存在,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵进入步骤S3,若不存在,则不更新故障信息矩阵直接进入步骤S3。
首先,对节点进行分类:馈线终端的节点以及与主电源相邻的节点为边缘节点,其余节点称为非边缘节点。
若在某节点处将配电网结构分为两部分,包含主电源的部分称为该节点的上游区域,则另一部分称为该节点的下游区域。
某一节点的上游相邻节点称为该节点的父节点,下游相邻节点称为该节点的子节点。
若某一节点存在两个父节点则令该节点主电源方向上的父节点称为主父节点,另一个父节点称为从父节点。
若某一节点存在两个子节点则将任意一个子节点称为主子节点,另一个称为从子节点。
根据边缘节点是否相邻主电源将边缘节点分为以下三类:
①主边缘节点:此类边缘节点相邻配电网中的主电源,如图2中的节点1为主边缘节点;
②从边缘节点:此类边缘节点相邻配电网中的DG,如图2中的节点7、11为从边缘节点;
③普通边缘节点:该类边缘节点不与任何电源相邻,如图2中的节点9为普通边缘节点。
针对节点上游与下游相邻节点的个数,将非边缘节点分为以下三类:
①普通非边缘节点:此类节点的上游与下游都仅相邻一个节点,如图1中的节点4为普通非边缘节点;
②双父非边缘节点:此类节点的上游有两个相邻节点且下游仅有一个相邻节点,如图1中的节点3、6、8、10为双父非边缘节点;
③双子非边缘节点:此类节点的上游仅有一个相邻节点且下游有两个相邻节点,如图1中的节点2、5为双子非边缘节点。
边缘节点是有源配电网的数据采集端点,也是配电自动化主站与有源配电网之间的联系点,如果边缘节点(包括主边缘节点、从边缘节点和普通边缘节点)出现畸变,将会对整个配电网产生巨大的影响,首选调整边缘节点的畸变非常重要。
另一方面,由于边缘节点处于配电网的边缘位置,其所处的环境和条件可能与配电网其他部分存在差异,因此边缘节点容易受到干扰或者误差的影响。如果不及时进行畸变校正,可能会导致误判或误报配电网状态,进而影响配电网的安全和稳定运行。
校正边缘节点的畸变是确保配电自动化主站监测配电网的可靠性的关键步骤,也是保证配电网安全运行的重要措施。
步骤S21、判断所有边缘节点是否存在畸变。
利用FTU的实时遥信信息和节点之间的逻辑关系,建立边缘节点畸变场景。
边缘节点包括主边缘节点、从边缘节点和普通边缘节点。
①对于主边缘节点类型的畸变场景。
场景一:主边缘节点上报信息为-1,其子节点上报信息为1或0;
场景二:主边缘节点上报信息为0,其子节点上报信息为1。
②对于从边缘节点类型的畸变场景。
对于只有一个父节点的从边缘节点,场景一:该节点上报信息为1,其父节点上报信息为-1或0;
场景二:该节点上报信息为0,其父节点上报信息为-1。
对于存在两个父节点的从边缘节点,当该节点与其主父节点上报信息分别为0、-1。
③对于普通边缘节点类型的畸变场景。
场景一:该节点上报信息为1,其父节点上报信息为0;
场景二:该节点上报信息为-1,其父节点上报信息为0。
实时判断所有边缘节点是否属于上述场景的情况,若存在则可判定该边缘节点发生畸变,进入步骤S22,否则直接进入步骤S3。
步骤S22、若边缘节点存在畸变,则对畸变节点进行校正后并更新初始故障信息矩阵进入步骤S3,若不存在,则不更新故障信息矩阵直接进入步骤S3。
对畸变边缘节点进行校正,更新故障信息矩阵。
①对于主边缘节点类型的畸变场景。
场景一:主边缘节点上报信息为-1,其子节点上报信息为1或0;
若子节点上报信息为1,子节点为正方向故障过电流,对于主边缘节点和有源配电网主电源连接,这时不可能为反方向故障过电流,不可能为-1,此时该主边缘节点上报信息校正为1;
若子节点上报信息为0,该主边缘节点上报信息为-1,主边缘节点上报信息校正为1。
场景二:主边缘节点上报信息为0,其子节点上报信息为1,该主边缘节点上报信息校正为1。
②对于从边缘节点类型的畸变场景。
对于只有一个父节点的从边缘节点。
场景一:该从边缘节点上报信息为1,其父节点上报信息为-1或0;
若父节点上报信息为-1,则该从边缘节点上报信息校正为-1;
若父节点上报信息为0,该从边缘节点上报信息为1是不合理的,校正为-1。
场景二:该从边缘节点上报信息为0,其父节点上报信息为-1,该节点上报信息校正为-1。
对于存在两个父节点的从边缘节点,当该从边缘节点与其主父节点上报信息分别为0、-1,该节点上报信息校正为-1。
③对于普通边缘节点类型的畸变场景。
场景一:该普通边缘节点上报信息为1,其父节点上报信息为0;
场景二:该普通边缘节点上报信息为-1,其父节点上报信息为0。
这两个场景的普通边缘节点上报信息均校正为0。
对所有畸变边缘节点进行校正,得到真实的边缘节点故障信息。
基于边缘节点的校正结果,以及FTU的实时遥信信息,基于校正过的边缘节点信息更新故障信息矩阵。故障信息矩阵更新完毕后进入步骤S3。
步骤S3、基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段。
本发明中所用的矩阵算法,利用故障过电流流向故障区段的原理进行改进。
通过网络描述矩阵与故障信息矩阵/>相乘,得到矩阵/>,如公式(3-1)所示。
;
矩阵中的元素为/>。
的含义是:
=1,表示节点j处的FTU检测到流入区段i的故障过电流;
=-1,表示节点j处的FTU检测到流出区段i的故障过电流。
由于故障设备的相邻节点不可能检测到流出节点的故障过电流,因此矩阵中故障节点所在行的元素均大于等于0。针对此原理建立故障判断向量P如式(3-2)、(3-3)、(3-4)。
;
其中,为第一故障判断向量,/>为矩阵Y中的所有元素取绝对值运算;/>为n维的列向量,且元素均为1;
;
其中,为第二故障判断向量。
;
其中,——向量/>与/>中对应的元素进行“与”运算。
若故障判断向量P存在元素,则可判断区段i发生故障。
向量与/>使故障信息矩阵G简化为一维运算,经过简单分析判断即可获得故障区段。
矩阵算法具有原理简单、定位速度快等优点,但是,当存在畸变故障信息时,利用矩阵算法定位故障区段时可能会出现漏判或误判的结果,因此进一步提高矩阵算法的容错性,对有源配电网故障区段定位的准确性具有重要意义。
步骤S4、判断所述故障区段相邻节点是否为畸变节点;是,则对畸变节点进行校正后更新步骤S2中的所述故障信息矩阵,否则转至步骤S5。
基于步骤S3故障区段定位结果,获取故障区段的相邻节点,均为非边缘节点,非边缘节点畸变场景如下:
①对于非边缘节点为普通非边缘节点:
当其父节点、子节点上报信息相同时,但该节点与其上报信息不同时,则可判定该普通非边缘节点发生畸变,校正该普通非边缘节点上报信息与其父节点上报信息相同。
②对于双父非边缘节点:
场景一:当该非边缘节点的从父节点上报信息为0时,且该非边缘节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、1、1或1、0、0或-1、0、0或0、-1、-1时,则可判定该双父非边缘节点发生畸变,校正该双父非边缘节点为和其主父节点上报信息相同;
场景二:当该非边缘节点的从父节点上报信息为1时,且该非边缘节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、1、1或0、-1、-1或-1、1、1或1、-1、-1时,则可判定该双父非边缘节点发生畸变,校正该双父非边缘节点和其主父节点上报信息相同;
场景三:当该普通节点的从父节点上报信息为-1时,且该普通节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、-1、-1或0、1、1或-1、-1、1或-1、1、1时,则可判定该双父节点的非边缘节点发生畸变;校正该双父非边缘节点为和其主父节点上报信息相同。
③对于双子非边缘节点:
场景一:当该非边缘节点的从子节点上报信息为0时,且该非边缘节点与父节点和主子节点上报信息分别为0、1、1或1、0、0或-1、0、0或0、-1、-1时,则可判定该双子非边缘节点发生畸变,校正该双子非边缘节点和其主子节点上报信息相同;
场景二:当该节点的从子节点上报信息为1时,且该节点与父节点和主子节点上报信息分别为0、1、0或-1、1、0或1、-1、-1或0、-1、-1时,则可判定该双子非边缘节点发生畸变,校正该双子非边缘节点和其主子节点上报信息相同;
场景三:当该节点的从子节点上报信息为-1时,且该节点与父节点和主子节点上报信息分别为1、-1、0或0、-1、0或0、1、1时,则可判定该双子非边缘节点发生畸变,校正该双子非边缘节点和其主子节点上报信息相同。
当判断相邻节点为上述畸变场景时,对相邻节点进行校正,进一步更新步骤S2中的故障信息矩阵,进入步骤S3;否则转至步骤S5。
步骤S5、输出故障区段结果。
经过两次畸变节点的校正(包括步骤S2中所有畸变边缘节点和步骤S4中所有畸变非边缘节点)可得到真实的故障区段信息,输出真实故障区段,有效保证了故障区段定位的实时性和准确性。
上述基于FTU采集数据、节点类型、节点之间的逻辑关系建立畸变节点识别判据,保证尽可能少的对节点遥测信息进行处理,减少了畸变信息校正的工作量,有效保证了故障区段定位的实时性和准确性。
实施例二
如图3所示,一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位装置,该装置3包括故障信息采集模块301、矩阵生成模块302、边缘节点判断模块303、矩阵算法定位故障区段模块304和故障区段相邻节点判断模块305;
故障信息采集模块301,FTU用于获取有源配电网所有节点的信息;
矩阵生成模块302,基于有源配电网拓扑结构,建立网络描述矩阵;基于FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵;
边缘节点判断模块303,判断边缘节点是否存在畸变;若存在,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵;
矩阵算法定位故障区段模块304,基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段;
故障区段相邻节点判断模块305,判断所述故障区段相邻节点是否为畸变节点;是,则对畸变节点进行校正后更所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段;
故障区段输出模块306,在边缘节点和相邻节点均无畸变时,进行故障区段输出。
本领域技术人员可以理解,实现上述实施例方法的全部或部分流程,可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中,所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,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,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位方法,其特征在于,包括:
步骤S1、建立所述有源配电网的网络描述矩阵,并生成故障信息矩阵;
步骤S2、基于边缘节点畸变场景判断配电网内边缘节点是否存在畸变;若存在,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵进入步骤S3,若不存在,则不更新故障信息矩阵直接进入步骤S3;
步骤S3、基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段结果;
步骤S4、基于非边缘节点畸变场景判断所述故障区段相邻节点是否为畸变节点;是,则对畸变节点进行校正后更新步骤S2中的所述故障信息矩阵,进入步骤S3;否则,输出所述故障区段结果;
判断边缘节点是否存在畸变,包括:基于FTU实时采集的信息和所述节点的逻辑关系,建立边缘节点畸变场景,符合畸变场景的所述边缘节点,判定所述边缘节点发生畸变;
所述边缘节点畸变场景包括主边缘节点畸变场景、从边缘节点畸变场景和普通边缘节点畸变场景;
所述主边缘节点畸变场景包括,
场景一:主边缘节点上报信息为-1,其子节点上报信息为1或0;
场景二:主边缘节点上报信息为0,其子节点上报信息为1;
所述从边缘节点畸变场景包括,
只有一个父节点的从边缘节点包括,场景一:所述从边缘节点上报信息为1,其父节点上报信息为-1或0;场景二:所述从边缘节点上报信息为0,其父节点上报信息为-1;
对于两个父节点的从边缘节点,所述从边缘节点与其主父节点上报信息分别为0、-1;
所述普通边缘节点畸变场景包括,场景一:所述普通边缘节点上报信息为1,其父节点上报信息为0;场景二:所述普通边缘节点上报信息为-1,其父节点上报信息为0;
基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段,包括:
所述网络描述矩阵与所述故障矩阵相乘,得到矩阵Y;
所述矩阵Y中所有元素取绝对值,以及所述矩阵Y,分别乘以元素均为1的n维列向量,获得第一故障判断向量和第二故障判断向量,其中n为节点数;
所述第一故障判断向量与所述第二故障判断向量对应元素进行与运算,获得故障判断向量;
所述故障判断向量中元素值为1的部分对应的区段为故障区段,获得故障区段定位结果;
基于所述故障区段,获取所述故障区段的相邻节点,均为非边缘节点;
建立非边缘节点畸变场景,基于FTU实时采集的信息,判断所述相邻节点符合非边缘畸变场景时,则为畸变节点,进行校正更新所述故障信息矩阵返回步骤S3,否则转至步骤S5;
所述非边缘节点畸变场景包括普通非边缘节点畸变场景、双父非边缘节点畸变场景和双子非边缘节点畸变场景;
所述普通非边缘节点畸变场景包括,当其父节点、子节点上报信息相同时,但该节点与其上报信息不同时,则判定所述普通非边缘节点发生畸变;所述双父非边缘节点畸变场景包括,
场景一:当所述双父非边缘节点的从父节点上报信息为0时,且所双父非边缘节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、1、1或1、0、0或-1、0、0或0、-1、-1时,则判定该所述双父非边缘节点发生畸变;
场景二:当所述双父非边缘节点的从父节点上报信息为1时,且所述双父非边缘节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、1、1或0、-1、-1或-1、1、1或1、-1、-1时,则判定该所述双父非边缘节点发生畸变;
场景三:当普所述双父非边缘节点的从父节点上报信息为-1时,且所述双父非边缘节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、-1、-1或0、1、1或-1、-1、1或-1、1、1时,则判定所述双父非边缘节点发生畸变;所述双子非边缘节点畸变场景包括,
场景一:当所述双子非边缘节点的从子节点上报信息为0时,且所述双子非边缘节点与父节点和主子节点上报信息分别为0、1、1或1、0、0或-1、0、0或0、-1、-1时,则判定所述双子非边缘节点发生畸变;
场景二:当所述双子非边缘节点的从子节点上报信息为1时,且该节点与父节点和主子节点上报信息分别为0、1、0或-1、1、0或1、-1、-1或0、-1、-1时,则判定所述双子非边缘节点发生畸变;
场景三:当所述双子非边缘节点的从子节点上报信息为-1时,且该节点与父节点和主子节点上报信息分别为1、-1、0或0、-1、0或0、1、1时,则判定所述双子非边缘节点发生畸变。
2.根据权利要求1所述的有源配电网故障区段定位方法,其特征在于,所述步骤S1包括:
步骤S11、基于有源配电网拓扑结构,建立网络描述矩阵;
步骤S12、基于FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵。
3.根据权利要求2所述的有源配电网故障区段定位方法,其特征在于,基于有源配电网拓扑结构,建立网络描述矩阵,包括:
为网络描述矩阵/>的矩阵元素,其中,
;
j为有源配电网的节点、i为节点与节点之间的区段;
;m为区段数,n为节点数;从正方向下流入所述区段的节点为该所述区段的父节点,流出该所述区段的节点为该所述区段的子节点;正方向为系统主电源到各个馈线终端的方向。
4.根据权利要求3所述的有源配电网故障区段定位方法,其特征在于,基于FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵,包括:
基于FTU采集的电流数据,与FTU的越线值相比,确定是否为故障过电流;
基于FTU采集的电流方向数据,与全网正方向相比,确定是否一致,生成所述故障信息矩阵,n为节点数;
所述故障信息矩阵的矩阵元素/>定义为-1、0、1三种模式,其中/>。
5.根据权利要求1所述的有源配电网故障区段定位方法,其特征在于,所述边缘节点包括主边缘节点、从边缘节点和普通边缘节点;若所述边缘节点存在畸变,对畸变节点进行校正,包括:
若存在畸变的所述边缘节点为主边缘节点,则校正所述主边缘节点上报信息为1;
若存在畸变的所述边缘节点为从边缘节点,则校正所述从边缘节点上报信息为-1;
若存在畸变的所述边缘节点为普通边缘节点,则校正所述普通边缘节点上报信息为0。
6.根据权利要求1所述的有源配电网故障区段定位方法,其特征在于, 所述非边缘节点包括普通非边缘节点、双父非边缘节点和双子非边缘节点;若所述非边缘节点存在畸变,对畸变节点进行校正,包括:
若存在畸变的所述非边缘节点为普通非边缘节点,则校正普通节点上报信息与父节点上报信息相同;
若存在畸变的所述非边缘节点为双父非边缘节点,校正所述双父非边缘节点的上报信息与主父节点上报信息相同;
若存在畸变的所述非边缘节点为双子非边缘节点,校正所述双子非边缘节点的上报信息与主子节点上报信息相同。
7.一种基于节点畸变校正的有源配电网故障区段定位装置,其特征在于,包括:
FTU,用于获取有源配电网所有节点的信息;
矩阵生成模块,基于有源配电网拓扑结构,建立网络描述矩阵;基于FTU实时采集的信息,生成故障信息矩阵;
边缘节点判断模块,判断边缘节点是否存在畸变;若存在,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵;
矩阵算法定位故障区段模块,基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段;
故障区段相邻节点判断模块,判断所述故障区段相邻节点是否为畸变节点;是,则对畸变节点进行校正后更新所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段;
故障区段输出模块,在边缘节点和相邻节点均无畸变时,输出故障区段定位结果;判断边缘节点是否存在畸变,包括:基于FTU实时采集的信息和所述节点的逻辑关系,建立边缘节点畸变场景,符合畸变场景的所述边缘节点,判定所述边缘节点发生畸变;
所述边缘节点畸变场景包括主边缘节点畸变场景、从边缘节点畸变场景和普通边缘节点畸变场景;
所述主边缘节点畸变场景包括,
场景一:主边缘节点上报信息为-1,其子节点上报信息为1或0;
场景二:主边缘节点上报信息为0,其子节点上报信息为1;
所述从边缘节点畸变场景包括,
只有一个父节点的从边缘节点包括,场景一:所述从边缘节点上报信息为1,其父节点上报信息为-1或0;场景二:所述从边缘节点上报信息为0,其父节点上报信息为-1;
对于两个父节点的从边缘节点,所述从边缘节点与其主父节点上报信息分别为0、-1;
所述普通边缘节点畸变场景包括,场景一:所述普通边缘节点上报信息为1,其父节点上报信息为0;场景二:所述普通边缘节点上报信息为-1,其父节点上报信息为0;
基于所述网络描述矩阵和所述故障信息矩阵,进行故障区段定位,获得故障区段,包括:
所述网络描述矩阵与所述故障矩阵相乘,得到矩阵Y;
所述矩阵Y中所有元素取绝对值,以及所述矩阵Y,分别乘以元素均为1的n维列向量,获得第一故障判断向量和第二故障判断向量,其中n为节点数;
所述第一故障判断向量与所述第二故障判断向量对应元素进行与运算,获得故障判断向量;
所述故障判断向量中元素值为1的部分对应的区段为故障区段,获得故障区段定位结果;
基于所述故障区段,获取所述故障区段的相邻节点,均为非边缘节点;
建立非边缘节点畸变场景,基于FTU实时采集的信息,判断所述相邻节点符合非边缘畸变场景时,则为畸变节点,进行校正更新所述故障信息矩阵返回步骤S3,否则转至步骤S5;
所述非边缘节点畸变场景包括普通非边缘节点畸变场景、双父非边缘节点畸变场景和双子非边缘节点畸变场景;
所述普通非边缘节点畸变场景包括,当其父节点、子节点上报信息相同时,但该节点与其上报信息不同时,则判定所述普通非边缘节点发生畸变;所述双父非边缘节点畸变场景包括,
场景一:当所述双父非边缘节点的从父节点上报信息为0时,且所双父非边缘节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、1、1或1、0、0或-1、0、0或0、-1、-1时,则判定该所述双父非边缘节点发生畸变;
场景二:当所述双父非边缘节点的从父节点上报信息为1时,且所述双父非边缘节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、1、1或0、-1、-1或-1、1、1或1、-1、-1时,则判定该所述双父非边缘节点发生畸变;
场景三:当普所述双父非边缘节点的从父节点上报信息为-1时,且所述双父非边缘节点与主父节点和子节点上报信息分别为0、-1、-1或0、1、1或-1、-1、1或-1、1、1时,则判定所述双父非边缘节点发生畸变;所述双子非边缘节点畸变场景包括,
场景一:当所述双子非边缘节点的从子节点上报信息为0时,且所述双子非边缘节点与父节点和主子节点上报信息分别为0、1、1或1、0、0或-1、0、0或0、-1、-1时,则判定所述双子非边缘节点发生畸变;
场景二:当所述双子非边缘节点的从子节点上报信息为1时,且该节点与父节点和主子节点上报信息分别为0、1、0或-1、1、0或1、-1、-1或0、-1、-1时,则判定所述双子非边缘节点发生畸变;
场景三:当所述双子非边缘节点的从子节点上报信息为-1时,且该节点与父节点和主子节点上报信息分别为1、-1、0或0、-1、0或0、1、1时,则判定所述双子非边缘节点发生畸变。
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