本發(fā)明屬于配電網(wǎng)自動化技術領域，尤其是一種配電網(wǎng)容錯故障定位方法。

背景技術：

智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，研究配電網(wǎng)自動化技術對于提高配電網(wǎng)的智能水平具有重要的現(xiàn)實意義。配電網(wǎng)自動化的關鍵是故障的準確定位、隔離和最大限度的恢復供電，而其中的基于配電終端上報的故障信號及時準確定位故障區(qū)域，是整個配電自動化系統(tǒng)的基礎。

現(xiàn)有的保證采集到的開關狀態(tài)信號準確性的措施主要是終端配置雙位置遙信處理功能，即在配電終端中接入兩對開關輔助節(jié)點并進行故障信號邏輯處理，盡量減小遙信量出現(xiàn)失誤的概率。已有的故障定位算法主要有統(tǒng)一矩陣算法、過熱區(qū)域搜索算法、人工智能算法和基于貝葉斯公式的算法等幾種。

(1)統(tǒng)一矩陣算法及其改進算法，是配電網(wǎng)故障定位的普遍算法，具有計算速度快、原理實現(xiàn)簡單的優(yōu)點，但是該方法不具有容錯故障處理的能力，在配電終端上報信號發(fā)生漏報或誤報時可能發(fā)生誤判。

(2)過熱區(qū)域搜索算法具有原理簡單、可詳細提供故障程度等優(yōu)點，并在實際系統(tǒng)中獲得了成功應用，但是該方法支接點區(qū)域分離過程較復雜，為求得過熱區(qū)域需要對特殊開關進行轉換，且容錯處理能力略顯不足。

(3)人工智能算法所提方案較多，包括利用遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡、蟻群算法、仿電磁學算法等不確定性故障定位算法，實現(xiàn)了一定容錯性下故障定位，但普遍存在模型復雜程度高的問題。

(4)基于貝葉斯公式的算法是從概率論的角度提出的一種定位算法，最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)容錯定位功能，適用于開環(huán)網(wǎng)與閉環(huán)網(wǎng)，但算法中各開關狀態(tài)的估計概率值取值較難把握，還需要與其他相關信息融合來保障結果的準確性。

綜上所述，目前配電網(wǎng)容錯故障定位方案論述較少，有必要進行深入的挖掘和研究。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供設計合理、適應性強且在漏報或誤報任意一種情況存在下仍能準確定位故障區(qū)域的配電網(wǎng)容錯故障定位方法。

本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的：

一種配電網(wǎng)容錯故障定位方法，包括以下步驟：

步驟1、判別配電網(wǎng)發(fā)生故障后的最小配電區(qū)域個數(shù)；

步驟2、對于每一個最小配電區(qū)域，檢測判斷該最小配電區(qū)域是否為故障區(qū)域和錯誤邏輯區(qū)域，并統(tǒng)計檢測到的故障區(qū)域個數(shù)和錯誤邏輯區(qū)域個數(shù)；

步驟3、遍歷所述步驟1的所有最小配電區(qū)域，根據(jù)配電網(wǎng)中檢測到的故障區(qū)域個數(shù)和錯誤邏輯區(qū)域個數(shù)的不同，將誤報或漏報信號下的故障定位結果分成三種不同情景，并基于采集到的配電終端三相遙測電流模擬量制定輔助判據(jù)，根據(jù)三種不同情景對應的容錯故障定位處理原則，實現(xiàn)配電網(wǎng)容錯故障定位處理。

而且，所述步驟1的判別配電網(wǎng)發(fā)生故障后的最小配電區(qū)域的方法是：建立包含故障信號的鄰接表，該鄰接表中的每一個鏈表元素，均代表一個最小配電區(qū)域。

而且，所述步驟2的檢測判斷該最小配電區(qū)域是否為故障區(qū)域的方法是：

當最小配電區(qū)域入點經(jīng)歷故障電流且所有末點未經(jīng)歷故障電流時，則判定該最小配電區(qū)域是故障區(qū)域；當最小配電區(qū)域中至少一個末點經(jīng)歷故障電流時，則判定該最小配電區(qū)域不是故障區(qū)域。

而且，所述步驟2的檢測判斷該最小配電區(qū)域是否為錯誤邏輯區(qū)域的方法為：

當最小配電區(qū)域入點開關沒有故障信號上報且末點開關有故障信號上報時，則判定該最小配電區(qū)域若是錯誤邏輯區(qū)域。

而且，所述步驟3的三種不同情景為：

(1)情景一：表示未檢測到錯誤邏輯區(qū)域、檢測到一個故障區(qū)域；

(2)情景二：表示未檢測到錯誤邏輯區(qū)域、檢測到兩個故障區(qū)域；

(3)情景三：表示檢測到一個錯誤邏輯區(qū)域、檢測到至少一個故障區(qū)域。

而且，所述步驟3的基于采集到的配電終端三相遙測電流模擬量制定的輔助判據(jù)為：

其中，α與β一般取0.8～1.2，是為了保證存在測量誤差的情況下仍能判定。

上式中，I_入實、I_入虛表示檢測到的故障區(qū)域入點三相電流正序分量的實部與虛部；I_末實、I_末虛表示檢測到的故障區(qū)域各末點三相電流正序分量的實部與虛部；

而且，所述步驟3的三種不同情景對應的容錯故障定位處理原則為：

(1)情景一：

利用輔助判據(jù)對檢測到的故障區(qū)域進行判定，若所述輔助判據(jù)不成立，則說明開關沒有出現(xiàn)漏報或誤報，定位結果為正確故障區(qū)域。若輔助判據(jù)成立，則對該故障區(qū)域的相鄰上游與下游區(qū)域同時進行輔助判據(jù)判定，若上游區(qū)域輔助判據(jù)不成立，則真正的故障區(qū)域位于上游區(qū)域，上游區(qū)域的末點開關發(fā)生了誤報；若下游區(qū)域輔助判據(jù)不成立，則故障區(qū)域位于下游區(qū)域，下游區(qū)域的入點開關發(fā)生了漏報；

(2)情景二：

利用輔助判據(jù)對兩處故障區(qū)域分別進行判定，所述輔助判據(jù)不成立的區(qū)域為正確的故障區(qū)域，輔助判據(jù)成立的區(qū)域為誤檢測區(qū)域、且其入點開關發(fā)生了誤報；

(3)情景三：

①當故障區(qū)域個數(shù)為一個時，那么該區(qū)域為正確的故障區(qū)域位置；

②當故障區(qū)域個數(shù)為兩個時，若錯誤邏輯區(qū)域位于兩個故障區(qū)域之間且三者依次相連，則可能是錯誤邏輯區(qū)域的入點開關發(fā)生漏報，也可能是末點開關發(fā)生了誤報，利用所述輔助判據(jù)對上下游兩個故障區(qū)域進行判定，如果故障區(qū)域在上游，則是錯誤邏輯區(qū)域的末點出現(xiàn)了誤報；如果故障區(qū)域在下游，則為錯誤邏輯區(qū)域的入點發(fā)生了漏報；若一個故障區(qū)域孤立、另一個故障區(qū)域與錯誤邏輯區(qū)域相聯(lián)，則孤立的故障區(qū)域為正確的故障區(qū)域，是錯誤邏輯區(qū)域末點開關的誤報導致了與之相聯(lián)區(qū)域檢測到了故障。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

1、本發(fā)明基于故障區(qū)域與錯誤邏輯區(qū)域?qū)ψ钚∨潆妳^(qū)域進行判定，實現(xiàn)了對多種不同故障情形的分類，避免了漏報或誤報得出造成錯誤的故障定位結果，同時還有利于實現(xiàn)對不同情景進行不同的定位處理。

2、本發(fā)明基于采集到的配電終端三相遙測電流模擬量制定輔助判據(jù)，該輔助判據(jù)能夠適應兩相短路、兩相接地短路和三相短路等多種情況，適應性強。

3、本發(fā)明在開環(huán)配電網(wǎng)中任意配電終端上傳的故障信號發(fā)生漏報或誤報的情況下，都能實現(xiàn)準確定位故障區(qū)域的功能，具有實用價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明具體實施方式的故障發(fā)生在區(qū)域{5-6}時的開環(huán)網(wǎng)絡示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明實施例作進一步詳述：

配電網(wǎng)容錯故障定位是指在故障定位過程中基于配電終端采集的故障信號存在漏報或誤報的情況，利用冗余信息或非健全信息來糾正故障信號以保障故障定位策略仍然能有效。它是針對故障定位策略有效性的一種保護手段，也是保障配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)準確、快速定位故障發(fā)生區(qū)域的有效措施之一。本發(fā)明提供了一種基于錯誤邏輯區(qū)域檢測的開環(huán)配電網(wǎng)容錯故障定位的方法。當配電終端上傳的故障信號存在漏報或誤報情況下，配電網(wǎng)故障定位結果可能受到影響，本發(fā)明旨在存在漏報或誤報任意一種情況下仍能準確定位故障區(qū)域。

本發(fā)明首先對配電網(wǎng)發(fā)生故障后的最小配電區(qū)域進行判別，并統(tǒng)計檢測到的故障區(qū)域個數(shù)和錯誤邏輯區(qū)域個數(shù)，然后根據(jù)兩個區(qū)域個數(shù)的不同將故障定位情況分成三種不同情景，提出了相應的容錯故障定位處理原則。實現(xiàn)了對多種不同故障情形的分類，避免了漏報或誤報情況繁雜對定位結果處理帶來的不利影響，同時還有利于實現(xiàn)對不同情景進行不同的定位處理。

一種配電網(wǎng)容錯故障定位方法，如圖1所示，包括以下步驟：

步驟1、判別配電網(wǎng)發(fā)生故障后的最小配電區(qū)域個數(shù)；

所述步驟1的判別配電網(wǎng)發(fā)生故障后的最小配電區(qū)域的方法是：建立包含故障信號的鄰接表，該鄰接表中的每一個鏈表元素，均代表一個最小配電區(qū)域，且具有每個最小配電區(qū)域的所有電氣元件及連接信息；然后采用順序表表示節(jié)點信息，再采用鄰接表表示節(jié)點間的相鄰關系，保存為有向圖的信息；最后將配電終端上報的故障信號寫入鄰接表的每個鏈表元素的表頭數(shù)據(jù)中，父節(jié)點與子節(jié)點均進行如下操作：若節(jié)點開關經(jīng)歷故障電流，節(jié)點相應標志位置1，否則置0。

步驟2、對于每一個最小配電區(qū)域，檢測判斷該最小配電區(qū)域是否為故障區(qū)域和錯誤邏輯區(qū)域，并統(tǒng)計檢測到的故障區(qū)域個數(shù)和錯誤邏輯區(qū)域個數(shù)；

所述步驟2的檢測判斷該最小配電區(qū)域是否為故障區(qū)域的方法是：

通過配電終端采集到的最小配電區(qū)域入點與末點的故障信號實現(xiàn)對故障區(qū)域個數(shù)的檢測判斷：當最小配電區(qū)域入點經(jīng)歷故障電流且所有末點未經(jīng)歷故障電流時，則判定該最小配電區(qū)域是故障區(qū)域；當最小配電區(qū)域中至少一個末點經(jīng)歷故障電流時，則判定該最小配電區(qū)域不是故障區(qū)域。

所述步驟2的檢測判斷該最小配電區(qū)域是否為錯誤邏輯區(qū)域的方法為：

當最小配電區(qū)域入點開關沒有故障信號上報且末點開關有故障信號上報時，則判定該最小配電區(qū)域若是錯誤邏輯區(qū)域。

在不發(fā)生漏報、誤報的情況下，對于每個最小配電區(qū)域來說，若入點沒有經(jīng)歷故障電流，那么末點也不可能經(jīng)歷故障電流，這是因為在開環(huán)配電網(wǎng)這個前提下，功率的傳輸方向只能是從最小配電區(qū)域中的入點向末點方向傳輸。但是，在配電終端上報的故障信號發(fā)生漏報或誤報的情況下，相應開關所在最小配電區(qū)域可能出現(xiàn)不符合上述邏輯的情況。本發(fā)明將上述最小配電區(qū)域稱為錯誤邏輯區(qū)域。

其中，所述錯誤邏輯區(qū)域的特點是：在故障定位系統(tǒng)正常工作時，可用來表征系統(tǒng)中發(fā)生的開關狀態(tài)漏報或誤報；但若已知故障定位系統(tǒng)發(fā)生了誤報或漏報，則不一定會出現(xiàn)錯誤邏輯區(qū)域。

在本實施例中，所述步驟2的具體步驟，如圖1所示，包括：

(1)在初始階段，令故障區(qū)域個數(shù)計數(shù)器m置0，錯誤邏輯區(qū)域個數(shù)計數(shù)器n置0，循環(huán)計數(shù)器i置1；鄰接表元素個數(shù)(最小配電區(qū)域個數(shù))i_max賦值；

(2)判斷i與i_max的大小關系；當i≤i_max時，則判斷該最小配電區(qū)域是否為故障區(qū)域；若該最小配電區(qū)域是故障區(qū)域，則故障區(qū)域的個數(shù)計數(shù)器加1，即m＝m+1；若該最小配電區(qū)域不是故障區(qū)域，則繼續(xù)判斷該最小配電區(qū)域是否為錯誤邏輯區(qū)域；若該最小配電區(qū)域是錯誤邏輯區(qū)域，則錯誤邏輯區(qū)域的個數(shù)計數(shù)器加1，即n＝n+1；若該最小配電區(qū)域不是錯誤邏輯區(qū)域，則錯誤邏輯區(qū)域的個數(shù)計數(shù)器不變；

(3)錯誤邏輯區(qū)域判斷結束后，令i＝i+1，返回步驟(2)，重復判斷i與i_max的大小關系，直至遍歷所述步驟1的所有最小配電區(qū)域。

步驟3、遍歷所述步驟1的所有最小配電區(qū)域，根據(jù)配電網(wǎng)中檢測到的故障區(qū)域個數(shù)和錯誤邏輯區(qū)域個數(shù)的不同，將誤報或漏報信號下的故障定位結果分成三種不同情景，并基于采集到的配電終端三相遙測電流模擬量制定輔助判據(jù)，根據(jù)三種不同情景對應的容錯故障定位處理原則，實現(xiàn)配電網(wǎng)容錯故障定位處理。

所述步驟3的三種不同情景為：

(1)情景一：表示未檢測到錯誤邏輯區(qū)域、檢測到一個故障區(qū)域；

其結果表明：誤報或漏報導致真正的故障區(qū)域沒有被檢測到、而其他區(qū)域被誤檢測為故障區(qū)域。

(2)情景二：表示未檢測到錯誤邏輯區(qū)域、檢測到兩個故障區(qū)域；

其結果表明：誤報或漏報導致檢測出兩個故障區(qū)域，且真正的故障區(qū)域包含在其中，使得定位結果不易分辨。

(3)情景三：表示檢測到一個錯誤邏輯區(qū)域、檢測到至少一個故障區(qū)域；

其結果表明：誤報或漏報導致檢測出一處或兩處故障。

所述步驟3的基于采集到的配電終端三相遙測電流模擬量制定的輔助判據(jù)為：

其中，α與β一般取0.8～1.2，是為了保證存在測量誤差的情況下仍能判定。

上式中，I_入實、I_入虛表示檢測到的故障區(qū)域入點三相電流正序分量的實部與虛部；I_末實、I_末虛表示檢測到的故障區(qū)域各末點三相電流正序分量的實部與虛部；

若該最小配電區(qū)域沒有發(fā)生故障，則正序網(wǎng)中入點電流與末點電流之間滿足基爾霍夫電流定律；若該最小配電區(qū)域發(fā)生故障，則正序網(wǎng)中一定不滿足基爾霍夫電流定律。最小配電區(qū)域內(nèi)沒有發(fā)生故障時公式(1)成立，α與β同時滿足判定公式(1)時，說明該最小配電區(qū)域沒有發(fā)生故障；否則，說明該最小配電區(qū)域發(fā)生了故障。

所述步驟3的三種不同情景對應的容錯故障定位處理原則為：

(1)情景一：

將檢測到的故障區(qū)域進行公式(1)判定，若公式(1)不成立，則說明開關沒有出現(xiàn)漏報或誤報，定位結果為正確故障區(qū)域。若公式(1)成立，則對該故障區(qū)域的相鄰上游與下游區(qū)域同時進行公式(1)判定，若上游區(qū)域判據(jù)不成立，則真正的故障區(qū)域位于上游區(qū)域，上游區(qū)域的末點開關發(fā)生了誤報；若下游區(qū)域判據(jù)不成立，則故障區(qū)域位于下游區(qū)域，下游區(qū)域的入點開關發(fā)生了漏報。

(2)情景二：

對兩處故障區(qū)域分別進行公式(1)判定，公式(1)不成立的區(qū)域為正確的故障區(qū)域，公式(1)成立的區(qū)域為誤檢測區(qū)域、且其入點開關發(fā)生了誤報。

(3)情景三：

①當故障區(qū)域個數(shù)為一個時，那么該區(qū)域為正確的故障區(qū)域位置。

②當故障區(qū)域個數(shù)為兩個時，若錯誤邏輯區(qū)域位于兩個故障區(qū)域之間且三者依次相連，則可能是錯誤邏輯區(qū)域的入點開關發(fā)生漏報，也可能是末點開關發(fā)生了誤報，利用公式(1)對上下游兩個故障區(qū)域進行判定，如果故障區(qū)域在上游，則是錯誤邏輯區(qū)域的末點出現(xiàn)了誤報；如果故障區(qū)域在下游，則為錯誤邏輯區(qū)域的入點發(fā)生了漏報。若一個故障區(qū)域孤立、另一個故障區(qū)域與錯誤邏輯區(qū)域相聯(lián)，則孤立的故障區(qū)域為正確的故障區(qū)域，是錯誤邏輯區(qū)域末點開關的誤報導致了與之相聯(lián)區(qū)域檢測到了故障。

在本實施例中，依據(jù)所述步驟2的錯誤邏輯區(qū)域計數(shù)器與故障區(qū)域計數(shù)器的結果，識別故障情景為三種場景中的哪一種。針對每種情景分別依據(jù)相應的原則進行處理，最終實現(xiàn)了配電網(wǎng)容錯故障定位處理功能。

在本實施例中，以圖2所示的開關5與開關6之間線路發(fā)生故障的開環(huán)網(wǎng)路舉例說明。

在沒有誤報和漏報的情況下，應該由分段開關1、2、5上報故障信號，其余開關3、4、6、7、8均無故障信號上報。由故障區(qū)域定位規(guī)則，區(qū)域{5-6}入點經(jīng)歷故障電流、末點不經(jīng)歷故障電流，故障在本區(qū)域內(nèi)。

存在漏報或誤報情況下的定位結果如表1所示，其中括號中標注的“上”、“下”和“不”分別表示“與錯誤邏輯區(qū)域相聯(lián)的上游”、“與錯誤邏輯區(qū)域相聯(lián)的下游”和“與錯誤邏輯區(qū)域不相聯(lián)”。

開關1、2、4、7和8為檢測到錯誤邏輯區(qū)域的開關，開關5和開關6為沒有檢測到錯誤邏輯區(qū)域但檢測出一處故障的開關，開關3為沒有檢測出錯誤邏輯區(qū)域但檢測出兩處故障的開關。將后兩者涉及到的開關序號標注在圖2中。

很明顯，只檢測到一處故障的情況，其原因是故障所在區(qū)域的入點處發(fā)生了漏報或末點處發(fā)生了誤報，也就是開關5和開關6的部分。檢測到兩處故障的情況，其原因是區(qū)域{2-3-5}的末端節(jié)點3發(fā)生了誤報，也就是開關3的部分。

因此，根據(jù)表1中每一行的情況對應得出故障區(qū)域的個數(shù)和錯誤邏輯區(qū)域的個數(shù)。依據(jù)這兩個參數(shù)將每一行的情景與情景1、2和3對應，再依據(jù)每種情景的處理原則進行處理，即可實現(xiàn)有開關漏報或誤報情況下的正確故障定位。

表1故障區(qū)域為{5-6}時定位結果

需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。