CN205620503U - 配电网馈线区域故障容错性自动定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，包括状态监控系统、网络拓扑辨识系统、信息处理模块和故障定位模块，状态监控系统、网络拓扑辨识系统均与FTU终端相连接，FTU终端与配电网相连接；状态监控系统分别与网络拓扑辨识系统、信息处理模块相连接，网络拓扑辨识系统与信息处理模块相连接，信息处理模块与故障定位模块相连接。本实用新型能够直接利用配电网SCADA平台和GIS平台，极大地降低故障定位系统的开发建设成本，且因采用内点法和配电网拓扑简化，在进行配电网故障定位时具有快速高效、高容错性、强适应性，适用于大规模配电网在线故障定位，能够有效避免停电范围的扩大，极大地提高供电的安全可靠性、工程适应性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统故障辨识与检测的技术领域，具体涉及一种配电网馈线区域故障容错性自动定位系统。
背景技术
配电网故障定位作为配电网自动化的核心内容之一，其故障辨识的准确有效性直接影响着配电网供电的安全可靠性和用户供电质量。然而，配电网线路覆盖范围广且数量多，每条线路又存在多重分段，当配电网发生线路故障时，难于快速判断故障类型和位置，维修难度大，成本高。
随着我国配电网改造工程的实施，大量自动化设备与监控终端如FTU、TTU、RTU等获得广泛应用，上述设备除具有一般的通讯与遥控功能外，还可全面获得配电网的潮流越限信息，因此，基于FTU等自动化终端的配电网故障定位技术，依靠其获取信息直接、实现便捷等优势已被成功应用于配电网自动化领域。
目前，在配电网故障自动定位系统中，主流的基于FTU的故障定位系统普遍存在直接或间接增加故障区段错判或漏判的可能性，容错性差，将会导致故障停电范围扩大。因此，急需一种应用于配电网的高容错性故障定位技术已经成为亟待解决的难题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，解决了基于FTU的故障定位系统在故障区段辨识时容易出现错判或漏判、适应性与可靠性不高等问题。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，包括状态监控系统、网络拓扑辨识系统、信息处理模块和故障定位模块，所述状态监控系统、网络拓扑辨识系统均与FTU终端相连接，FTU终端与配电网相连接；所述状态监控系统分别与网络拓扑辨识系统、信息处理模块相连接，网络拓扑辨识系统与信息处理模块相连接，信息处理模块与故障定位模块相连接。
进一步，所述状态监控系统通过FTU终端实现对配电网运行状态信息、自动化开关动作信息的采集和传输，状态监控系统为配电网SCADA平台。
进一步，所述网络拓扑辨识系统通过FTU终端能动态跟踪配电网拓扑结构的变化，网络拓扑辨识系统为GIS平台。
进一步，所述信息处理模块实现对故障电流的辨识、对网络拓扑的简化，信息处理模块为可视化的信息处理平台。
进一步，所述故障定位模块利用代数关系描述和内点法实现对馈线故障区段的定位。
进一步，所述状态监控系统通过通讯模块与信息处理模块相连接，信息处理模块通过通讯模块与故障定位模块。
进一步，所述通讯模块为无线通讯单元或有线通讯单元。
与现有技术相比，本实用新型能够直接利用配电网SCADA平台和GIS平台，可极大地降低故障定位系统的开发建设成本，且因采用内点法和配电网拓扑简化，在进行配电网故障定位时具有快速高效、高容错性、强适应性，适用于大规模配电网在线故障定位，能够有效避免停电范围的扩大，极大地提高了供电的安全可靠性、工程适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，包括状态监控系统1、网络拓扑辨识系统2、信息处理模块3和故障定位模块4。状态监控系统1、网络拓扑辨识系统2均与FTU终端7相连接，FTU终端7与配电网6相连接；状态监控系统1分别与网络拓扑辨识系统2、信息处理模块3相连接，网络拓扑辨识系统2与信息处理模块3相连接，信息处理模块3与故障定位模块4相连接。
状态监控系统1通过FTU终端7实现对配电网运行状态信息、自动化开关动作信息的采集和数据传输，及与网络拓扑辨识系统2、信息处理模块3间的协调与控制。状态监控系统1通过通讯模块与信息处理模块3相连接，信息处理模块3通过通讯模块与故障定位模块4。通讯模块为无线通讯单元或有线通讯单元。状态信息监控系统1实时基于FTU终端7监视配电网电流状态信息、自动化开关的动作信息，并可通过有线/无线通讯模式将配电网电流状态信息实时送至信息处理模块3，将自动化开关的动作信息以有线/无线通讯模式送至网络拓扑辨识系统2。
网络拓扑辨识系统2通过FTU终端7能动态跟踪配电网拓扑结构的变化，及与状态监控系统1、信息处理模块3间的交互式协调。网络拓扑辨识系统2根据状态监控系统1监测的自动化开关信息动态生成网络拓扑并对其进行存储，且将其送至信息处理模块3。
信息处理模块3实现对故障电流的辨识、对网络拓扑的简化，及与状态监控系统1、网络拓扑辨识系统2间的交互式协调。基于比较原理，信息处理模块3找出故障电流越限信息的位置，生成具有二进制编码的故障电流越限信息，基于独立配电区域和电流越限信息简化配电网拓扑。
故障定位模块4能够快速高效地实现对馈线故障区段的辨识，并具有强的自适应性、可靠性和高容错性，可与信息处理模块3间交互式协调。故障定位模块4，利用逼近关系理论实现高容错性，基于代数关系的非线性最优化方法实现馈线故障的定位。
实施例2
如图2所示，一种配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，包括状态监控系统、网络拓扑辨识系统、信息处理模块和故障定位模块。状态监控系统、网络拓扑辨识系统均与FTU终端相连接，FTU终端与配电网相连接；状态监控系统与信息处理模块相连接，网络拓扑辨识系统与信息处理模块相连接，信息处理模块与故障定位模块相连接。
状态监控系统为GIS平台，网络拓扑辨识系统为GIS平台，信息处理模块为可视化的信息处理平台。故障辨识模块利用代数关系描述和内点法实现对馈线故障区段的定位。
SCADA平台通过GPRS通信或光纤通信采集配电网的电流状态信息、自动化开关的动作信息、线路或设备的编号信息，并通过GPRS通信或光纤通信将电流状态信息送至基于可视化的信息处理平台。当存在自动化开关动作信息时，将开关动作信息送至GIS平台。SCADA平台通过GPRS通信或光纤通信采集到故障定位模块的定位结果时，通过GPRS通信或光纤通信向配电网的自动化开关信息发送动作指令，隔离相应故障。
GIS平台通过GPRS通信或光纤通信采集配电网的初始拓扑的位置、电源点、与电气连接信息，当GIS平台通过GPRS通信或光纤通信采集到SCADA平台采集的自动化开关动作信息时，动态形成配电网的新拓扑信息，并将其通过GPRS通信或光纤通信送至可视化的信息处理平台。
基于可视化的信息处理平台接收到电流状态信息存在越限信息时，辨识出故障电流越限信号位置。可视化的信息处理平台以进线断路器（电源点）为标志划分独立配电区域。可视化的信息处理平台利用有电流越限信息的独立配电区域存在故障的思想，舍弃非故障独立配电区域以实现网络拓扑简化；将简化后的拓扑和电流越限信息利用GPRS通信或光纤通信送至故障定位模块。
故障定位模块基于逼近关系描述和最优化建模原理，建立优化目标最小化的故障定位模型并采用内点法实现故障定位，将故障定位结果利用GPRS通信或光纤通信送至SCADA平台。
上述实施例步骤中，基于逼近关系描述、代数关系建模和最优化原理，以开关函数与自动化开关电流状态特征值间的残差平方和最小，并考虑馈线运行状态特征值的0-1状态限制，实施例的配电网故障定位模型为：
其中，是电流越限信息间的关联信息的二次逼近关系函数，N为自动化开关的个数。上述模型为非线性整数规划模型，以内点法为核心框架进行求解，可快速稳定地找到配电网故障位置。
由上述描述可知，本实用新型直接利用配电网自动化中SCADA平台和GIS平台获取电流状态信息和配电网拓扑信息，可显著降低建设成本，采用逼近关系建模，具有高容错性，且采用代数关系描述和内点法优化求解，具有效率高，可应用于大规模配电网的在线故障定位。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，其特征在于，包括状态监控系统（1）、网络拓扑辨识系统（2）、信息处理模块（3）和故障定位模块（4），所述状态监控系统（1）、网络拓扑辨识系统（2）均与FTU终端（7）相连接，FTU终端（7）与配电网（6）相连接；所述状态监控系统（1）分别与网络拓扑辨识系统（2）、信息处理模块（3）相连接，网络拓扑辨识系统（2）与信息处理模块（3）相连接，信息处理模块（3）与故障定位模块（4）相连接。
2.根据权利要求1所述的配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，其特征在于，所述状态监控系统（1）通过FTU终端实现对配电网运行状态信息、自动化开关动作信息的采集和传输，状态监控系统（1）为配电网SCADA平台。
3.根据权利要求1所述的配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，其特征在于，所述网络拓扑辨识系统（2）通过FTU终端能动态跟踪配电网拓扑结构的变化，网络拓扑辨识系统（2）为配电网GIS平台。
4.根据权利要求1所述的配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，其特征在于，所述信息处理模块（3）实现对故障电流的辨识、对网络拓扑的简化，信息处理模块（3）为可视化的信息处理平台。
5.根据权利要求1所述的配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，其特征在于，所述故障定位模块（4）利用代数关系描述和内点法实现对馈线故障区段的定位。
6.根据权利要求1所述的配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，其特征在于，所述状态监控系统（1）通过通讯模块与信息处理模块（3）相连接，信息处理模块（3）通过通讯模块与故障定位模块（4）。
7.根据权利要求6所述的配电网馈线区域故障容错性自动定位系统，其特征在于，所述通讯模块为无线通讯单元或有线通讯单元。
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