CN117250441A - 一种低压配电网故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压配电网故障定位方法，涉及低压故障定位技术领域，包括以下步骤：将低压配电网划分成多个馈线区段，在每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块；所述检测模块用于采集低压配电网发生故障时，馈线区段的运行参数；建立馈线区段故障定位模型；通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，根据故障定位模型定位发生故障的馈线区段；在馈线区段中通过馈线区段的首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位。本发明通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，避免了相邻的馈线区段的首端和尾端设置检测模块之间的相互干扰，提高了对馈线区段的检测精度。

Description

一种低压配电网故障定位方法

技术领域

本发明涉及低压故障定位技术领域，具体涉及一种低压配电网故障定位方法。

背景技术

低压配电网故障定位方法是指用于在低压配电网中精确确定故障位置的技术和方法。它是通过对电路参数和故障信息进行综合分析，在一定精度范围内确定故障发生的具体位置，从而实现故障的快速定位和修复。低压配电网中的电流和电压信息是故障定位的基础数据。传统的方式是通过安装电流互感器和电压互感器进行采集，然后传输到监测系统进行处理和分析。低压配电网故障定位技术利用故障诊断算法对采集到的电流和电压数据进行分析和处理，以识别故障类型和判断故障位置。低压配电网故障定位方法通过电流和电压信息采集、故障诊断算法或远程监测系统等技术手段，实现对故障位置的准确定位，提高了配电网的可靠性和运行效率。

现有的低压配电网故障定位技术，多为在区段内设置一个检测装置对区段的故障进行检测，难以对故障位置的范围进行准确定位，同时，对低压配电网分区段检测时，相邻的检测区段之间易出现信号干扰的情况，影响检测的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低压配电网故障定位方法，解决以下技术问题：

现有的低压配电网故障定位技术难以对故障位置的范围进行准确定位，同时，对低压配电网分区段检测时，相邻的检测区段之间易出现信号干扰的情况，影响检测的精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种低压配电网故障定位方法，包括以下步骤：

将低压配电网划分成多个馈线区段，在每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块；所述检测模块用于采集低压配电网发生故障时，馈线区段的运行参数；

建立馈线区段故障定位模型；

通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，根据故障定位模型定位发生故障的馈线区段；

在馈线区段中通过馈线区段的首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位。

作为本发明进一步的方案：将低压配电网划分成多个馈线区段，在每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块，包括以下步骤：

将低压配电网划分成多个馈线区段，每个馈线区段内存在至少一个负荷分支，依次对每个馈线区段进行编号，所有馈线区段的编号依次为（1,2,3，…K），K为所有馈线区段的总和；

在每个负荷分支末端建立分支检测模块，针对每个馈线区段建立馈线区段到负荷分支的分支检测模块的拓扑关系。

作为本发明进一步的方案：采集低压配电网发生故障时，每个馈线区段的运行参数，包括以下步骤：

当低压配电网发生故障时，通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，以及馈线区段对应负荷分支的分支检测模块，检测馈线区段的并联导纳、过渡阻抗和电压参数。

作为本发明进一步的方案：建立馈线区段故障定位模型，包括以下步骤：

根据馈线区段到负荷分支的分支检测模块的拓扑关系，馈线区段的首端到负荷分支之间为上游馈线区段，馈线区段的末端到负荷分支之间为下游馈线区段；

针对馈线区段的故障分量电流的相角差，建立馈线区段故障定位模型；

当馈线区段i的上游馈线区段线路的电压或下游馈线区段线路的电压/>为零时，则判定所述馈线区段发生断路故障；

当馈线区段i的上游馈线区段线路的电压与下游馈线区段线路的电压/>均不为零时，通过馈线区段故障定位模型计算出馈线区段的故障分量电流的相角差，若馈线区段i内部发生故障，馈线区段的故障分量电流的相角差不为0°；若馈线区段i外部发生故障，馈线区段的故障分量电流的相角差为0°。

作为本发明进一步的方案：针对馈线区段的故障分量电流的相角差，建立馈线区段故障定位模型，包括以下步骤：

建立针对馈线区段i的馈线区段故障定位模型，；

其中，针对馈线区段i，，/>为上游馈线区段的分量电流，/>为下游馈线区段的分量电流，/>为上游馈线区段线路的电压，/>为下游馈线区段线路的电压，/>为馈线区段负荷分支的电压，/>为上游馈线区段的过渡阻抗，/>为下游馈线区段的过渡阻抗，/>为馈线区段负荷分支的过渡阻抗，/>为馈线区段故障区域的过渡阻抗，为上游馈线区段线路的并联导纳，/>为下游馈线区段线路的并联导纳，/>为馈线区段故障分量电流的相角差，/>为复数的辐角函数。

作为本发明进一步的方案：通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，根据故障定位模型定位发生故障的馈线区段，包括以下步骤：

对馈线区段1到馈线区段K中，通过馈线区段故障定位模型，对馈线区段编号为偶数的馈线区段进行检测，若检测出发生故障的馈线区段，则将发生故障的区段标记为故障馈线区段；

对馈线区段编号为奇数的馈线区段进行检测，检测出发生故障的馈线区段，将发生故障的区段标记为故障馈线区段。

作为本发明进一步的方案：在馈线区段中通过馈线区段的首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位，包括以下步骤：

对标记的故障馈线区段，通过故障馈线区段首端的检测模块和尾端的检测模块相向发送行波信号；

分别计算故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离，以及故障馈线区段的尾端距离最近故障位置的距离；

故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离与尾端距离最近故障位置的距离之间的位置即为故障位置。

作为本发明进一步的方案：包括以下步骤：

首端的检测模块发出的行波信号到达故障位置边缘，故障位置边缘将部分行波信号反射，首端的检测模块接收到首次返回的行波信号的时间为；

首端的检测模块发出的行波信号到达馈线区段尾端后被反射，首端的检测模块接收到第二次接收到返回的行波信号的时间为；

通过以下公式得到馈线区段的故障位置距离馈线区段首端的距离：

其中，为故障位置距离馈线区段首端的距离，L为馈线区段首端到尾端的距离，V为行波信号的传输速度；

作为本发明进一步的方案：包括以下步骤：

尾端的检测模块发出的行波信号到达故障位置边缘，故障位置边缘将部分行波信号反射，尾端的检测模块接收到首次返回的行波信号的时间为；

尾端的检测模块发出的行波信号到达馈线区段尾端后被反射，尾端的检测模块接收到第二次接收到返回的行波信号的时间为；

通过以下公式得到馈线区段的故障位置距离尾端的距离：

其中，为故障位置距离馈线区段尾端的距离。

本发明的有益效果：

本发明通过每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块，采集低压配电网发生故障时，馈线区段的运行参数，并通过首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位，便于在故障位置距离较大时同时从首端和尾端确定故障位置，更易确定故障位置的范围，使得故障位置的检测更加精确。

本发明通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，通常情况下由于每个馈线区段的首端和尾端均设置有检测模块，馈线区段尾端的检测模块与相邻馈线区段首端的检测模块距离较近，因此在馈线区段尾端的检测模块与相邻馈线区段首端的检测模块同时对区段进行检测时，极易产生信号干扰；通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，避免了对相邻的馈线区段进行检测时，相邻的馈线区段的首端和尾端设置检测模块之间会产生相互的干扰，提高了对馈线区段的检测精度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的方法流程示意图；

图2是本发明馈线区段的首端和尾端设置检测模块的行波检测示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2所示，本发明为一种低压配电网故障定位方法，包括以下步骤：

将低压配电网划分成多个馈线区段，在每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块；所述检测模块用于采集低压配电网发生故障时，馈线区段的运行参数；

建立馈线区段故障定位模型；

通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，根据故障定位模型定位发生故障的馈线区段；

在馈线区段中通过馈线区段的首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位。

具体的，通过每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块，采集低压配电网发生故障时，馈线区段的运行参数，并通过首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位，便于在故障位置距离较大时同时从首端和尾端确定故障位置，更易确定故障位置的范围，使得故障位置的检测更加精确。

由于每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块，馈线区段的尾端与相邻馈线区段的首端，同时对区段进行检测时极易产生信号干扰，通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，避免对相邻的馈线区段进行检测时，相邻的馈线区段的首端和尾端设置检测模块之间会产生相互的干扰，提高了对馈线区段的检测精度。

在本发明其中一个实施例中，将低压配电网划分成多个馈线区段，在每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块，包括以下步骤：

将低压配电网划分成多个馈线区段，每个馈线区段内存在至少一个负荷分支，依次对每个馈线区段进行编号，所有馈线区段的编号依次为（1,2,3…K），K为所有馈线区段的总和；

在每个负荷分支末端建立分支检测模块，针对每个馈线区段建立馈线区段到负荷分支的分支检测模块的拓扑关系。

在本发明其中一个实施例中，采集低压配电网发生故障时，每个馈线区段的运行参数，包括以下步骤：

当低压配电网发生故障时，通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，以及馈线区段对应负荷分支的分支检测模块，检测馈线区段的并联导纳、过渡阻抗和电压参数。

在本发明其中一个实施例中，建立馈线区段故障定位模型，包括以下步骤：

根据馈线区段到负荷分支的分支检测模块的拓扑关系，馈线区段的首端到负荷分支之间为上游馈线区段，馈线区段的末端到负荷分支之间为下游馈线区段；

针对馈线区段的故障分量电流的相角差，建立馈线区段故障定位模型；

当馈线区段i的上游馈线区段线路的电压或下游馈线区段线路的电压/>为零时，则判定所述馈线区段发生断路故障；

当馈线区段i的上游馈线区段线路的电压与下游馈线区段线路的电压/>均不为零时，通过馈线区段故障定位模型计算出馈线区段的故障分量电流的相角差，若馈线区段i内部发生故障，馈线区段的故障分量电流的相角差不为0°；若馈线区段i外部发生故障，馈线区段的故障分量电流的相角差为0°。

在本发明其中一个实施例中，针对馈线区段的故障分量电流的相角差，建立馈线区段故障定位模型，包括以下步骤：

建立针对馈线区段i的馈线区段故障定位模型，；

其中，针对馈线区段i，，/>为上游馈线区段的分量电流，/>为下游馈线区段的分量电流，/>为上游馈线区段线路的电压，/>为下游馈线区段线路的电压，/>为馈线区段负荷分支的电压，/>为上游馈线区段的过渡阻抗，/>为下游馈线区段的过渡阻抗，/>为馈线区段负荷分支的过渡阻抗，/>为馈线区段故障区域的过渡阻抗，为上游馈线区段线路的并联导纳，/>为下游馈线区段线路的并联导纳，/>为馈线区段故障分量电流的相角差，/>为复数的辐角函数。

在本发明其中一个实施例中，通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，根据故障定位模型定位发生故障的馈线区段，包括以下步骤：

对馈线区段1到馈线区段K中，通过馈线区段故障定位模型，对馈线区段编号为偶数的馈线区段进行检测，若检测出发生故障的馈线区段，则将发生故障的区段标记为故障馈线区段；

对馈线区段编号为奇数的馈线区段进行检测，检测出发生故障的馈线区段，将发生故障的区段标记为故障馈线区段。

具体的，通过馈线区段故障定位模型，对馈线区段编号为偶数的馈线区段进行检测，再对馈线区段编号为奇数的馈线区段进行检测，检测出发生故障的馈线区段；由于每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块，馈线区段的尾端与相邻馈线区段的首端，同时对区段进行检测时极易产生信号干扰，通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，避免对相邻的馈线区段进行检测时，相邻的馈线区段的首端和尾端设置检测模块之间会产生相互的干扰，提高了对馈线区段的检测精度。

在本发明其中一个实施例中，在馈线区段中通过馈线区段的首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位，包括以下步骤：

对标记的故障馈线区段，通过故障馈线区段首端的检测模块和尾端的检测模块相向发送行波信号；

分别计算故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离，以及故障馈线区段的尾端距离最近故障位置的距离；

故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离与尾端距离最近故障位置的距离之间的位置即为故障位置。

具体的，通过分别计算故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离，以及故障馈线区段的尾端距离最近故障位置的距离，故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离与尾端距离最近故障位置的距离之间的位置即为故障位置，便于确定故障位置对的边沿，当故障位置距离较长时，便于对故障位置进行定位，增加故障定位的准确性。

在本发明其中一个实施例中，故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离，包括以下步骤：

首端的检测模块发出的行波信号到达故障位置边缘，故障位置边缘将部分行波信号反射，首端的检测模块接收到首次返回的行波信号的时间为；

首端的检测模块发出的行波信号到达馈线区段尾端后被反射，首端的检测模块接收到第二次接收到返回的行波信号的时间为；

通过以下公式得到馈线区段的故障位置距离馈线区段首端的距离：

其中，为故障位置距离馈线区段首端的距离，L为馈线区段首端到尾端的距离，V为行波信号的传输速度。

在本发明其中一个实施例中，故障馈线区段的尾端距离最近故障位置的距离，包括以下步骤：

尾端的检测模块发出的行波信号到达故障位置边缘，故障位置边缘将部分行波信号反射，尾端的检测模块接收到首次返回的行波信号的时间为；

尾端的检测模块发出的行波信号到达馈线区段尾端后被反射，尾端的检测模块接收到第二次接收到返回的行波信号的时间为；

通过以下公式得到馈线区段的故障位置距离尾端的距离：

其中，为故障位置距离馈线区段尾端的距离。

在本发明的描述中，需要理解的是，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种低压配电网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

将低压配电网划分成多个馈线区段，在每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块；所述检测模块用于采集低压配电网发生故障时，馈线区段的运行参数；

建立馈线区段故障定位模型；

通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，根据故障定位模型定位发生故障的馈线区段；

在馈线区段中通过馈线区段的首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位。

2.根据权利要求1所述的一种低压配电网故障定位方法,其特征在于，将低压配电网划分成多个馈线区段，在每个馈线区段的首端和尾端设置检测模块，包括以下步骤：

将低压配电网划分成多个馈线区段，每个馈线区段内存在至少一个负荷分支，依次对每个馈线区段进行编号，所有馈线区段的编号依次为(1,2,3,…K)，K为所有馈线区段的总和；

在每个负荷分支末端建立分支检测模块，针对每个馈线区段建立馈线区段到负荷分支的分支检测模块的拓扑关系。

3.根据权利要求1所述的一种低压配电网故障定位方法,其特征在于，采集低压配电网发生故障时，每个馈线区段的运行参数，包括以下步骤：

当低压配电网发生故障时，通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，以及馈线区段对应负荷分支的分支检测模块，检测馈线区段的并联导纳、过渡阻抗和电压参数。

4.根据权利要求1所述的一种低压配电网故障定位方法,其特征在于，建立馈线区段故障定位模型，包括以下步骤：

根据馈线区段到负荷分支的分支检测模块的拓扑关系，馈线区段的首端到负荷分支之间为上游馈线区段，馈线区段的末端到负荷分支之间为下游馈线区段；

针对馈线区段的故障分量电流的相角差，建立馈线区段故障定位模型；

当馈线区段i的上游馈线区段线路的电压或下游馈线区段线路的电压/>为零时，则判定所述馈线区段发生断路故障；

当馈线区段i的上游馈线区段线路的电压与下游馈线区段线路的电压/>均不为零时，通过馈线区段故障定位模型计算出馈线区段的故障分量电流的相角差，若馈线区段i内部发生故障，馈线区段的故障分量电流的相角差不为0°；若馈线区段i外部发生故障，馈线区段的故障分量电流的相角差为0°。

5.根据权利要求4所述的一种低压配电网故障定位方法,其特征在于，针对馈线区段的故障分量电流的相角差，建立馈线区段故障定位模型，包括以下步骤：

建立针对馈线区段i的馈线区段故障定位模型，；

其中，针对馈线区段i，，/>为上游馈线区段的分量电流，/>为下游馈线区段的分量电流，/>为上游馈线区段线路的电压，/>为下游馈线区段线路的电压，为馈线区段负荷分支的电压，/>为上游馈线区段的过渡阻抗，/>为下游馈线区段的过渡阻抗，/>为馈线区段负荷分支的过渡阻抗，/>为馈线区段故障区域的过渡阻抗，/>为上游馈线区段线路的并联导纳，/>为下游馈线区段线路的并联导纳，/>为馈线区段故障分量电流的相角差，/>为复数的辐角函数。

6.根据权利要求2所述的一种低压配电网故障定位方法,其特征在于，通过馈线区段的首端和尾端设置检测模块，间隔对馈线区段进行故障检测，根据故障定位模型定位发生故障的馈线区段，包括以下步骤：

对馈线区段1至馈线区段k中，通过馈线区段故障定位模型，对馈线区段编号为偶数的馈线区段进行检测，若检测出发生故障的馈线区段，则将发生故障的区段标记为故障馈线区段；

对馈线区段编号为奇数的馈线区段进行检测，检测出发生故障的馈线区段，将发生故障的区段标记为故障馈线区段。

7.根据权利要求6所述的一种低压配电网故障定位方法,其特征在于，在馈线区段中通过馈线区段的首端和尾端设置的检测模块对馈线区段中的故障位置进行定位，包括以下步骤：

对标记的故障馈线区段，通过故障馈线区段首端的检测模块和尾端的检测模块相向发送行波信号；

分别计算故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离，以及故障馈线区段的尾端距离最近故障位置的距离；

故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离与尾端距离最近故障位置的距离之间的位置即为故障位置。

8.根据权利要求7所述的一种低压配电网故障定位方法,其特征在于，计算故障馈线区段的首端距离最近故障位置的距离，包括以下步骤：

首端的检测模块发出的行波信号到达故障位置边缘，故障位置边缘将部分行波信号反射，首端的检测模块接收到首次返回的行波信号的时间为；

首端的检测模块发出的行波信号到达馈线区段尾端后被反射，首端的检测模块接收到第二次接收到返回的行波信号的时间为；

通过以下公式得到馈线区段的故障位置距离馈线区段首端的距离：

其中，为故障位置距离馈线区段首端的距离，L为馈线区段首端到尾端的距离，V为行波信号的传输速度。

9.根据权利要求7所述的一种低压配电网故障定位方法,其特征在于，计算故障馈线区段的尾端距离最近故障位置的距离，包括以下步骤：

尾端的检测模块发出的行波信号到达故障位置边缘，故障位置边缘将部分行波信号反射，尾端的检测模块接收到首次返回的行波信号的时间为；

尾端的检测模块发出的行波信号到达馈线区段尾端后被反射，尾端的检测模块接收到第二次接收到返回的行波信号的时间为；

通过以下公式得到馈线区段的故障位置距离尾端的距离：

其中，为故障位置距离馈线区段尾端的距离。