專利名稱：一種電壓暫降源的定位方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)故障定位領(lǐng)域，尤其涉及一種電壓暫降源的定位方法及裝置，還包括根據(jù)電壓暫降源確認(rèn)電壓暫降源的暫降域。
背景技術(shù)：
基本上，電網(wǎng)故障定位方法可以分成三類第一類是依靠設(shè)備的故障定位技術(shù)，行波技術(shù)和故障定位裝置都是基于設(shè)備的故障定位方法。行波方法需要精密的設(shè)備，如高速數(shù)據(jù)獲取設(shè)備、傳感器和全球定位系統(tǒng)獲取暫態(tài)行波；故障顯示器比行波技術(shù)簡單，它安裝在饋線上的一些位置，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，它以燈光的形式給出視覺信號來顯示故障區(qū)段，但是視覺信號需要通過通信鏈路傳輸?shù)娇刂浦行?，所以花費(fèi)很高。第二類方法用實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)和其他信息(如操作員經(jīng)驗(yàn)，歷史故障數(shù)據(jù))來定位故障，依賴這些數(shù)據(jù)和信息的故障定位技術(shù)用到人工智能的方法，如專家系統(tǒng)、模糊邏輯、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所以這種故障定位方法的效果高度依賴于所提供的數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量。但是實(shí)際中，不是所有的電網(wǎng)都有這樣的數(shù)據(jù)，大多數(shù)的IOKV和低電壓等級的配電網(wǎng)，可以獲得的數(shù)據(jù)僅是主變電站的測量數(shù)據(jù)。第三類故障定位方法是用主變電站測得的電壓和電流，它們是用數(shù)學(xué)方程來定位故障。由于是單個(gè)測量，所以會產(chǎn)生多個(gè)可能的故障位置，真實(shí)的故障位置的判斷決定于故障發(fā)生時(shí)候保護(hù)設(shè)備的反應(yīng)時(shí)間。已知了所有保護(hù)設(shè)備的位置和它們的反應(yīng)時(shí)間以后，可以選出大多數(shù)真實(shí)的故障區(qū)段。現(xiàn)有的三類故障定位方法中，第一類方法能有較準(zhǔn)確的結(jié)果，但裝置費(fèi)用較高；第二類方法有一定精度，但涉及信息量較大，如需要?dú)v史數(shù)據(jù)和操作人員經(jīng)驗(yàn)；第三類是單一測量定位方法，僅適合對變壓器母線直接相聯(lián)供電線路故障的判別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種電壓暫降源的定位方法，包括根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、 電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件以及預(yù)設(shè)的約束條件，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算生成安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀的節(jié)點(diǎn)位置；建立包括三相對稱短路、單相短路、兩相間短路、兩相對地短路在內(nèi)的電路故障類型的電壓暫降源識別模型；根據(jù)所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀所在節(jié)點(diǎn)的三相電壓計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)的不平衡度值，并根據(jù)所述不平衡度值判斷電路故障類型；根據(jù)所述的電路故障類型及其對應(yīng)的電壓暫降源識別模型、以及所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀測得的電壓變化量，計(jì)算生成相似度；比較所述相似度，定位電壓暫降源。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電壓暫降源的定位裝置，包括監(jiān)測儀配置單元，用于根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件以及預(yù)設(shè)的約束條件，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算生成安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀的節(jié)點(diǎn)位置；識別模型建立單元，用于建立包括三相對稱短路、單相短路、兩相間短路、兩相對地短路在內(nèi)的電路故障類型的電壓暫降源識別模型； 故障類型判斷單元，用于根據(jù)所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀所在節(jié)點(diǎn)的三相電壓計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)的不平衡度值，并根據(jù)所述不平衡度值判斷電路故障類型；相似度生成單元，用于根據(jù)所述的電路故障類型及其對應(yīng)的電壓暫降源識別模型、以及所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀測得的電壓變化量，計(jì)算生成相似度；相似度比較單元，用于比較所述相似度，定位電壓暫降源。本發(fā)明實(shí)施例的電壓暫降源的定位方法及裝置，不用使用專門的故障錄波儀，從而節(jié)約了成本；另外不用復(fù)雜的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，僅從電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)捕獲數(shù)據(jù)即可，并且易于使用進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，如暫降分布域分析等。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明的電壓暫降源的定位方法的一種實(shí)施例的方法流程圖；圖2為本發(fā)明的電壓暫降源的定位方法的另一種實(shí)施例的方法流程圖；圖3為本發(fā)明的電壓暫降源的定位方法的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的電壓暫降源的定位方法的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的監(jiān)測儀配置單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的識別模型建立單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的故障類型判斷單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為以張家口電網(wǎng)為具體實(shí)施例的系統(tǒng)接線圖，由圖中可看出故障點(diǎn)、監(jiān)測點(diǎn)和其他非測量點(diǎn)的分布示意。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖I為本發(fā)明的電壓暫降源的定位方法的一種實(shí)施例的方法流程圖，如圖所示， 本發(fā)明實(shí)施例的電壓暫降源的定位方法包括步驟S101，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件以及預(yù)設(shè)的約束條件，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算生成安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀的節(jié)點(diǎn)位置。在本步驟中，電能質(zhì)量監(jiān)測儀一般配置在重要敏感負(fù)荷或擾動負(fù)荷的公共聯(lián)接點(diǎn)、間歇性電源(如太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等)的公共聯(lián)接點(diǎn)、重要發(fā)電廠公共聯(lián)接點(diǎn)以及能測到電網(wǎng)大部分區(qū)域發(fā)生的電壓暫降的關(guān)聯(lián)測量點(diǎn)。其中，公共聯(lián)接點(diǎn)由人工確定，關(guān)聯(lián)測量點(diǎn)則由本發(fā)明實(shí)施例的最優(yōu)化計(jì)算選擇最佳配置方案。在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件以及預(yù)設(shè)的約束條件，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算生成安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀的節(jié)點(diǎn)位置，包括首先，建立最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)和約束條件
/00 = Zx — min(4-1)
Gx > C其中，C為列向量，其值表示應(yīng)某一個(gè)母線故障被其余母線安裝的監(jiān)測儀所捕捉的次數(shù)。如要求至少有4臺監(jiān)測儀能測到同一短路故障，則對應(yīng)C中元素的取值為4。xT= [X^X2,. .. ,Xi,. .. ,Xx]表示電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀,其取值為I ;不安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀，取值為零。G為觸發(fā)矩陣，其元素根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件來確定
>11 ··. . · SlnG =*·. Su .·. Sin_Sn\ ··. Sm .S nn _對于三相對稱短路、95%有效值觸發(fā)的三相對稱短路觸發(fā)矩陣G3p，其元素值由下
式?jīng)Q定
Sid-3 P—<I 當(dāng)7(1) 乙id 7(1) z^dd<0.95 9(4-2)O其它對于單相短路、95%有效值觸發(fā)的單相對稱短路觸發(fā)矩陣Glp，其元素值由下式?jīng)Q
定
'7(°) 4- 7(1) 4- 7(2)
“=Z^+Z^+Z^ - · ；(4-3)
O其它在式(4-2)及式(4-3)中，Zf、Z工、分別為節(jié)點(diǎn)i-d之間的零序、正序、負(fù)序互阻抗，Z:、分別為節(jié)點(diǎn)d的零序、正序、負(fù)序自阻抗。公式(4-1)是整數(shù)規(guī)化問題，在本發(fā)明實(shí)施例中，可用粒子群優(yōu)化算法求解。根據(jù)不同的故障類型，可求得不同的X值，綜合不同故障類型的X值，則可確認(rèn)電能質(zhì)量監(jiān)測儀的最佳配置節(jié)點(diǎn)位置。步驟S102，建立包括三相對稱短路、單相短路、兩相間短路、兩相對地短路在內(nèi)的電路故障類型的電壓暫降源識別模型。在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)序網(wǎng)原理或EMTDC (Electa) Magnetic Transient in DC System)仿真軟件,建立電壓暫降源識別模型。其中對應(yīng)三相對稱短路，建立的電壓暫降源識別矩陣M3p為
權(quán)利要求
1.一種電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件以及預(yù)設(shè)的約束條件，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算生成安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀的節(jié)點(diǎn)位置；建立包括三相對稱短路、單相短路、兩相間短路、兩相對地短路在內(nèi)的電路故障類型的電壓暫降源識別模型；根據(jù)所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀所在節(jié)點(diǎn)的三相電壓計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)的不平衡度值，并根據(jù)所述不平衡度值判斷電路故障類型；根據(jù)所述的電路故障類型及其對應(yīng)的電壓暫降源識別模型、以及所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀測得的電壓變化量，計(jì)算生成相似度；比較所述相似度，定位電壓暫降源。
2.如權(quán)利要求I所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述的方法還包括 定位到所述的電壓暫降源后，還獲取所述電壓暫降源周圍節(jié)點(diǎn)的電壓變化量，并根據(jù)所述電壓變化量確定所述電壓暫降源的暫降分布域。
3.如權(quán)利要求I所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件以及預(yù)設(shè)的約束條件，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算生成安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀的節(jié)點(diǎn)位置，包括建立最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)和約束條件
4.如權(quán)利要求3所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件來確定觸發(fā)矩陣，包括對于三相對稱短路、95%有效值觸發(fā)的三相對稱短路觸發(fā)矩陣，其元素值由下式?jīng)Q
5.如權(quán)利要求I所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述建立包括三相對稱短路、單相短路、兩相間短路、兩相對地短路在內(nèi)的電路故障類型的電壓暫降源識別模型， 包括根據(jù)序網(wǎng)原理或EMTDC仿真軟件，建立電壓暫降源識別模型。
6.如權(quán)利要求5所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述建立的電壓暫降源識別模型包括對應(yīng)三相對稱短路，電壓暫降源識別矩陣為對應(yīng)單相短路，電壓暫降源識別矩陣為苴中，對應(yīng)兩相間短路，電壓暫降源識別矩陣為對應(yīng)兩相對地短路，電壓暫降源識別矩陣為 其中
7.如權(quán)利要求I所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀所在節(jié)點(diǎn)的三相電壓計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)的不平衡度值，包括
8.如權(quán)利要求7所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)不平衡度值判斷電路故障類型，包括當(dāng)ε大于某個(gè)閾值時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生的是不對稱故障，反之，則為三相對稱短路故障。
9.如權(quán)利要求I所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述的電路故障類型及其對應(yīng)的電壓暫降源識別模型、以及所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀測得的電壓變化量，計(jì)算生成相似度，包括三相對稱短路相似度為
10.如權(quán)利要求9所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述比較所述相似度， 定位電壓暫降源，包括利用電路故障類型對應(yīng)的相似度公式，將電能質(zhì)量監(jiān)測儀測得的電壓變化量與對應(yīng)的電壓暫降源識別矩陣中的每行對應(yīng)元素比較相似度，具有最大相似度的行即為故障暫降源節(jié)點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求2所述的電壓暫降源的定位方法，其特征在于，所述獲取所述電壓暫降源周圍節(jié)點(diǎn)的電壓變化量，并根據(jù)所述電壓變化量確定所述電壓暫降源的暫降分布域，包括對于三相對稱短路，所述故障暫降源在其他節(jié)點(diǎn)造成的電壓變化為⑷
12.—種電壓暫降源的定位裝置，其特征在于，所述定位裝置包括監(jiān)測儀配置單元，用于根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件以及預(yù)設(shè)的約束條件，利用粒子群優(yōu)化算法計(jì)算生成安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀的節(jié)點(diǎn)位置；識別模型建立單元，用于建立包括三相對稱短路、單相短路、兩相間短路、兩相對地短路在內(nèi)的電路故障類型的電壓暫降源識別模型；故障類型判斷單元，用于根據(jù)所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀所在節(jié)點(diǎn)的三相電壓計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)的不平衡度值，并根據(jù)所述不平衡度值判斷電路故障類型；相似度生成單元，用于根據(jù)所述的電路故障類型及其對應(yīng)的電壓暫降源識別模型、以及所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀測得的電壓變化量，計(jì)算生成相似度；相似度比較單元，用于比較所述相似度，定位電壓暫降源。
13.如權(quán)利要求12所述的電壓暫降源的定位裝置，其特征在于，所述的定位裝置還包括暫降分布域生成單元，用于定位到所述的電壓暫降源后，還獲取所述電壓暫降源周圍節(jié)點(diǎn)的電壓變化量，并根據(jù)所述電壓變化量確定所述電壓暫降源的暫降分布域。
14.如權(quán)利要求12所述的電壓暫降源的定位裝置，其特征在于，所述的監(jiān)測儀配置單元包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立單元，用于建立最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)和約束條件/(X) = xTx^ min，其中，c為列向量，其值表示應(yīng)某一個(gè)母線故障被其余母線安裝的 Gx > C監(jiān)測儀所捕捉的次數(shù)；XT = [X1, X2, . . . , Xi, . . . , Xx]表示電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀， 其取值為I ;不安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀，取值為零；觸發(fā)矩陣建立單元，用于根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件來確定觸發(fā)矩陣
15.如權(quán)利要求12所述的電壓暫降源的定位裝置，其特征在于，所述的識別模型建立單元包括三相對稱短路模型建立單元，用于建立三相對稱短路的電壓暫降源識別矩陣為
16.如權(quán)利要求12所述的電壓暫降源的定位裝置，其特征在于，所述的故障類型判斷單元包括不平衡度計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀所在節(jié)點(diǎn)的三相電壓計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)的不平衡度值；閾值比較單元，用于比較所述不平衡度ε和預(yù)設(shè)閾值，當(dāng)所述不平衡度ε大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則認(rèn)為發(fā)生的是不對稱故障，反之，則為三相對稱短路故障。
17.如權(quán)利要求12所述的電壓暫降源的定位裝置，其特征在于，所述的相似度生成單元用于根據(jù)所述的電路故障類型及其對應(yīng)的電壓暫降源識別模型、以及所述電能質(zhì)量監(jiān)測儀測得的電壓變化量，計(jì)算生成相似度，包括三相對稱短路相似度為
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種電壓暫降源的定位方法，包括根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、故障類型、電能質(zhì)量監(jiān)測儀觸發(fā)條件以及預(yù)設(shè)的約束條件，計(jì)算生成安裝電能質(zhì)量監(jiān)測儀的節(jié)點(diǎn)位置；建立電壓暫降源識別模型；根據(jù)電能質(zhì)量監(jiān)測儀所在節(jié)點(diǎn)的三相電壓計(jì)算節(jié)點(diǎn)的不平衡度值，并根據(jù)不平衡度值判斷電路故障類型；根據(jù)電路故障類型及其對應(yīng)的電壓暫降源識別模型以及電能質(zhì)量監(jiān)測儀測得的電壓變化量，計(jì)算生成相似度；比較相似度，定位電壓暫降源。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電壓暫降源的定位裝置。通過本發(fā)明實(shí)施例，不用使用專門的故障錄波儀，從而節(jié)約了成本；另外不用復(fù)雜的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，僅從電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)捕獲數(shù)據(jù)即可，并且易于使用進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。
文檔編號G01R31/08GK102608493SQ20111002687
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者楊洪耕, 王建偉, 蔡維, 賀惠民, 趙燕坤, 鎖娟 申請人:華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司