本發(fā)明涉及配電網(wǎng)故障指示器故障判定領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種基于最大概率的故障指示器故障判定方法。
背景技術(shù)：
隨著智能配電網(wǎng)的發(fā)展，確保配電網(wǎng)的運(yùn)行安全，縮短故障停電時(shí)間，提高供電可靠性被廣泛關(guān)注。
饋線自動(dòng)化是配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)故障判定及隔離的有效措施，故障指示器作為饋線自動(dòng)化的重要終端設(shè)備，以其體積小，價(jià)格低，帶電安裝無(wú)需停電，對(duì)短路及接地故障皆有較好的適應(yīng)性等特點(diǎn)在礦區(qū)配電網(wǎng)中被廣泛應(yīng)用。
目前，基于故障指示器的饋線自動(dòng)化故障判定方法主要有三類(lèi)：統(tǒng)一矩陣法、概率估計(jì)法、人工智能法。在實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境多變，例如溫度、濕度變化大，沙塵及灰塵多，維護(hù)不及時(shí)等都會(huì)導(dǎo)致采集裝置準(zhǔn)確度受損，導(dǎo)致電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)故障指示器誤報(bào)信號(hào)，而電網(wǎng)故障時(shí)故障指示器又漏報(bào)信號(hào)的情況。大量錯(cuò)誤信號(hào)的引入，導(dǎo)致傳統(tǒng)的基于故障指示器的故障判定產(chǎn)生經(jīng)常性誤判，失去了其原本的意義。
綜上所述，研究一種適合于故障指示器漏報(bào)或錯(cuò)報(bào)信息的故障指示器故障判定方法具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決配電網(wǎng)中的故障定位問(wèn)題，結(jié)合配電網(wǎng)特點(diǎn)，給出一種基于最大概率的故障指示器故障判定方法。
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：一種基于最大概率的故障指示器故障判定方法，包括如下步驟：
步驟一、基于配電網(wǎng)最小故障判定區(qū)域建立故障指示器故障判定數(shù)學(xué)模型；
步驟二、以三選二原則提出一種基于概率的故障指示器組合信號(hào)處理方法；
具體做法為：同時(shí)考慮故障翻牌信號(hào)、電流突變信號(hào)、場(chǎng)強(qiáng)突變信號(hào)，以?xún)蓚€(gè)相同趨勢(shì)信號(hào)表示的結(jié)果為最終結(jié)果；
若除故障翻牌信號(hào)外兼顧使用電流突變信號(hào)，這兩種信號(hào)的使用非但不會(huì)使故障判定更準(zhǔn)確，反而會(huì)更差，因?yàn)椴荒艽_定哪一種信號(hào)是正確的，例如故障翻牌信號(hào)的準(zhǔn)確概率為P(A)，電流突變信號(hào)的準(zhǔn)確概率為P(B)，而考慮兩種情況下的準(zhǔn)確概率P(U)將變成P(A)P(B)，很顯然P(U)將小于P(A)或者P(B)。
若同時(shí)考慮故障翻牌信號(hào)(A)、電流突變信號(hào)(B)、場(chǎng)強(qiáng)突變信號(hào)(C)，由“三選二”準(zhǔn)則以?xún)蓚€(gè)相同趨勢(shì)信號(hào)表示的結(jié)果為最終結(jié)果，以“三選二”準(zhǔn)則確定的信號(hào)正確率比單一信號(hào)正確率高很多。
步驟三、結(jié)合故障指示器故障判定數(shù)學(xué)模型和故障指示器組合信號(hào)處理方法，以故障指示器之間的相互依賴(lài)關(guān)系為依托，進(jìn)行故障判定；
3、1每一個(gè)故障發(fā)生時(shí)，最小故障判定區(qū)域上下游故障指示器皆會(huì)伴隨著不同的故障報(bào)警信息，反之，如果實(shí)際各個(gè)故障指示器的報(bào)警信息與假設(shè)某一個(gè)故障區(qū)域發(fā)生故障時(shí)各個(gè)故障指示器的模擬報(bào)警信息相似，則可以判定故障可能發(fā)生在該假設(shè)區(qū)域，而相似度越大，則該區(qū)域發(fā)生故障的概率就越大，此即為基于最大概率的故障指示器故障判定思想；
3、2在已有故障指示器報(bào)警信息的情況下，各個(gè)最小故障判定區(qū)域發(fā)生故障的條件概率最大者即為發(fā)生短路故障的最大概率區(qū)間。
步驟3、2具體表述如下：
設(shè)m個(gè)故障指示器將饋線分割成n個(gè)最小故障判定區(qū)域，各個(gè)故障指示器所上報(bào)的故障信息經(jīng)步驟二所述方法處理后形成矩陣L，具體為：
L＝[l1，l2，l3，…，lm]
設(shè)第i個(gè)最小故障判定區(qū)域xi發(fā)生故障時(shí)，各個(gè)故障指示器應(yīng)該上報(bào)的故障信息形成矩陣Ki，具體為：
Ki＝[ki1，ki2，ki3，…，kim]
其中，lj＝1，kij＝1表示第j個(gè)故障指示器上送故障信號(hào)，lj＝0，kij＝0表示第j個(gè)故障指示器無(wú)故障信號(hào)，j＝0,1,2…m為故障指示器數(shù)。
若故障指示器j的模擬故障信號(hào)kij與實(shí)際故障信號(hào)lj相同時(shí)，取先驗(yàn)概率為P(α)，若模擬故障信號(hào)kij與實(shí)際故障信號(hào)lj不同時(shí)，取先驗(yàn)概率為P(β)。
則某一個(gè)最小故障判定區(qū)域xi在已有故障指示器信息矩陣L的約束條件下發(fā)生故障的條件概率為：
其中，⊙為同或運(yùn)算，為異或運(yùn)算。g(xi)為模擬故障信號(hào)與實(shí)際故障信號(hào)完全相同的故障指示器的先驗(yàn)概率和，而f(xi)為模擬故障信號(hào)與實(shí)際故障信號(hào)完全不同的故障指示器的先驗(yàn)概率和。
而最小故障判定區(qū)域xi發(fā)生故障的相對(duì)概率為：
顯然，P(xi|L)相對(duì)概率最大的最小故障判定區(qū)域就是最大可能發(fā)生故障的區(qū)域。
配電網(wǎng)最小故障判定區(qū)域?yàn)橛晒收现甘酒骱碗娫撮_(kāi)關(guān)為邊界的最小連通系，所述電源開(kāi)關(guān)包括變電站出線斷路器、用戶(hù)分界開(kāi)關(guān)或線路多級(jí)保護(hù)開(kāi)關(guān)。最小故障判定區(qū)域的內(nèi)部只有非電源開(kāi)關(guān)、刀閘、饋線段及配變等一次設(shè)備，無(wú)其他智能終端設(shè)備。
組成配電網(wǎng)最小故障判定區(qū)域的故障指示器為相鄰故障指示器，從電源開(kāi)關(guān)開(kāi)始，沿潮流方向，處于某故障指示器電源開(kāi)關(guān)側(cè)的故障指示器為該故障指示器的上游故障指示器，處于某故障指示器末梢端的故障指示器稱(chēng)為該故障指示器的下游故障指示器。
本發(fā)明有益技術(shù)效果：首先，基于配電網(wǎng)最小故障判定區(qū)域建立故障指示器故障判定數(shù)學(xué)模型。然后，以“三選二”原則提出了一種基于概率的故障指示器組合信號(hào)處理方法；最后，結(jié)合最小故障判定模型和故障指示器組合信號(hào)，以故障指示器之間的相互依賴(lài)關(guān)系為依托，提出一種基于最大概率的故障指示器故障判定方法，該方法以各區(qū)域假設(shè)故障后的模擬故障信號(hào)與實(shí)際情況下的故障信號(hào)之間的相似度表征故障發(fā)生的最大可能區(qū)域。該方法在漏報(bào)和錯(cuò)報(bào)信息較少情況下具有很好的容錯(cuò)性，能夠較為正確的確定故障區(qū)域，并且給出各個(gè)區(qū)域的可能概率，提供了備選故障方案，方便調(diào)度與運(yùn)檢人員人工干預(yù)排查故障。
附圖說(shuō)明
圖1為配電網(wǎng)絡(luò)圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明：
一種基于最大概率的故障指示器故障判定方法，包括如下步驟：
步驟一、基于配電網(wǎng)最小故障判定區(qū)域建立故障指示器故障判定數(shù)學(xué)模型；配電網(wǎng)最小故障判定區(qū)域?yàn)橛晒收现甘酒骱碗娫撮_(kāi)關(guān)為邊界的最小連通系，所述電源開(kāi)關(guān)包括變電站出線斷路器、用戶(hù)分界開(kāi)關(guān)或線路多級(jí)保護(hù)開(kāi)關(guān)。組成配電網(wǎng)最小故障判定區(qū)域的故障指示器為相鄰故障指示器，從電源開(kāi)關(guān)開(kāi)始，沿潮流方向，處于某故障指示器電源開(kāi)關(guān)側(cè)的故障指示器為該故障指示器的上游故障指示器，處于某故障指示器末梢端的故障指示器稱(chēng)為該故障指示器的下游故障指示器。
步驟二、以三選二原則提出一種基于概率的故障指示器組合信號(hào)處理方法；
具體做法為：同時(shí)考慮故障翻牌信號(hào)、電流突變信號(hào)、場(chǎng)強(qiáng)突變信號(hào)，以?xún)蓚€(gè)相同趨勢(shì)信號(hào)表示的結(jié)果為最終結(jié)果；
步驟三、結(jié)合故障指示器故障判定數(shù)學(xué)模型和故障指示器組合信號(hào)處理方法，以故障指示器之間的相互依賴(lài)關(guān)系為依托，進(jìn)行故障判定；
3、1每一個(gè)故障發(fā)生時(shí)，最小故障判定區(qū)域上下游故障指示器皆會(huì)伴隨著不同的故障報(bào)警信息，反之，如果實(shí)際各個(gè)故障指示器的報(bào)警信息與假設(shè)某一個(gè)故障區(qū)域發(fā)生故障時(shí)各個(gè)故障指示器的模擬報(bào)警信息相似，則可以判定故障可能發(fā)生在該假設(shè)區(qū)域，而相似度越大，則該區(qū)域發(fā)生故障的概率就越大，此即為基于最大概率的故障指示器故障判定思想；
3、2在已有故障指示器報(bào)警信息的情況下，各個(gè)最小故障判定區(qū)域發(fā)生故障的條件概率最大者即為發(fā)生短路故障的最大概率區(qū)間。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最大概率的故障指示器故障判定方法，其特征在于：步驟3、2具體表述如下：
設(shè)m個(gè)故障指示器將饋線分割成n個(gè)最小故障判定區(qū)域，各個(gè)故障指示器所上報(bào)的故障信息經(jīng)步驟二所述方法處理后形成矩陣L，具體為：
L＝[l1，l2，l3，…，lm]
設(shè)第i個(gè)最小故障判定區(qū)域xi發(fā)生故障時(shí)，各個(gè)故障指示器應(yīng)該上報(bào)的故障信息形成矩陣Ki，具體為：
Ki＝[ki1，ki2，ki3，…，kim]
其中，lj＝1，kij＝1表示第j個(gè)故障指示器上送故障信號(hào)，lj＝0，kij＝0表示第j個(gè)故障指示器無(wú)故障信號(hào)，j＝0,1,2…m為故障指示器數(shù)。
若故障指示器j的模擬故障信號(hào)kij與實(shí)際故障信號(hào)lj相同時(shí)，取先驗(yàn)概率為P(α)，若模擬故障信號(hào)kij與實(shí)際故障信號(hào)lj不同時(shí)，取先驗(yàn)概率為P(β)。
則某一個(gè)最小故障判定區(qū)域xi在已有故障指示器信息矩陣L的約束條件下發(fā)生故障的條件概率為：
其中，⊙為同或運(yùn)算，為異或運(yùn)算。g(xi)為模擬故障信號(hào)與實(shí)際故障信號(hào)完全相同的故障指示器的先驗(yàn)概率和，而f(xi)為模擬故障信號(hào)與實(shí)際故障信號(hào)完全不同的故障指示器的先驗(yàn)概率和。
而最小故障判定區(qū)域xi發(fā)生故障的相對(duì)概率為：
顯然，P(xi|L)相對(duì)概率最大的最小故障判定區(qū)域就是最大可能發(fā)生故障的區(qū)域。
如圖1所示為某礦區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)，由兩條饋線組成，STA1、STA2為變電站；DS1、DS2為配電站；SP1～SP3為開(kāi)閉所；#1～#7為各變電站、配電站及開(kāi)閉所母線；S1、S10為變電站出線斷路器開(kāi)關(guān)，S9為用戶(hù)分界開(kāi)關(guān)；S2～S8、S11～S19為配電室及開(kāi)閉所負(fù)荷開(kāi)關(guān)，S20為線路高壓開(kāi)關(guān)做聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)用；T1～T13為配電變壓器；D1～D13為架空線路高壓刀閘；FI0～FI16為故障指示器。
按上述定義，圖1所述以S1為出線開(kāi)關(guān)的饋線，其最小故障判定區(qū)域劃分如表1所示：
表1 最小故障判定區(qū)域
由上表可知，最小故障判定區(qū)域7、區(qū)域10、區(qū)域13及區(qū)域14只有一個(gè)故障指示器，表示其處于配電饋線的末梢區(qū)域，可判定其下游設(shè)備故障。
如圖1所示礦區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)以S1為出線開(kāi)關(guān)的饋線中的區(qū)域W12(FI9，F(xiàn)I11)發(fā)生故障時(shí)，開(kāi)關(guān)S9跳閘，故障指示器FI5、FI8、FI9上送故障信號(hào)，而其他故障指示器皆未上送故障信號(hào)?？芍?，故障指示器FI6漏報(bào)故障信號(hào)，故障指示器先驗(yàn)概率P(α)取0.9，先驗(yàn)概率P(β)取0.1。
假設(shè)各個(gè)故障指示器信號(hào)已經(jīng)通過(guò)權(quán)利要求3所述方法進(jìn)行了組合處理，根據(jù)權(quán)利要求4所述方法假設(shè)區(qū)域6發(fā)生故障，可知：
δ(6)＝(0.9×6+0.1×2)/8＝0.7
假設(shè)區(qū)域7發(fā)生故障，可知：
δ(7)＝(0.9×4+0.1×4)/8＝0.5
同理，分別假設(shè)區(qū)域8～14發(fā)生故障，計(jì)算其各個(gè)區(qū)域的條件概率如表3所示：
表3 各區(qū)域條件概率及相對(duì)概率
根據(jù)權(quán)利要求4計(jì)算區(qū)域6、區(qū)域7的相對(duì)概率為：
P(6)＝0.7/5.7＝12.281％
P(7)＝0.5/5.7＝8.772％
同理，區(qū)域8～14的相對(duì)概率如表3所示，由表3可以分析出，區(qū)域12的概率最大為14.031％，為最可能發(fā)生故障的區(qū)域，區(qū)域9、13、14的概率次之，為故障備選方案，而區(qū)域7與區(qū)域10概率最小為最不可能發(fā)生故障區(qū)域。