基于網(wǎng)形結(jié)構(gòu)矩陣的配網(wǎng)故障定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對配電網(wǎng)中出現(xiàn)的短路或接地故障進(jìn)行檢測和定位的方法，屬于 輸配電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)是城市和農(nóng)村的重要供電設(shè)施，其運(yùn)行狀態(tài)與人們的生產(chǎn)和生活息息相 關(guān)，對配電網(wǎng)故障進(jìn)行快速、準(zhǔn)確檢測和精確定位，是及時(shí)切除故障線路，提高配電網(wǎng)運(yùn)行 穩(wěn)定性和供電可靠性的前提。目前，基于各種線路設(shè)備進(jìn)行故障定位的方法層出不窮，采用 的定位方法也非常多，這些方法各有特點(diǎn)。但現(xiàn)有的定位方法仍然存在方法復(fù)雜、定位繁 瑣、實(shí)時(shí)性差等諸多不足，還有待進(jìn)一步進(jìn)行研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種方法簡單、定位快捷、實(shí)時(shí)性好 配網(wǎng)故障定位方法，以提高配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和供電安全性。
[0004] 本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案解決的： 一種基于網(wǎng)形結(jié)構(gòu)矩陣的配網(wǎng)故障定位方法，所述方法首先根據(jù)定位區(qū)域內(nèi)的配電網(wǎng) 結(jié)構(gòu)，生成反映饋電線段與各節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系的配電網(wǎng)拓?fù)渚仃嘍 ;再根據(jù)與各節(jié)點(diǎn)相對應(yīng) 的測量裝置所獲取的電流監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成測量列向量G，然后將配電網(wǎng)拓?fù)渚仃嘍的各行元 素分別與測量列向量G的元素進(jìn)行按位相乘，根據(jù)相乘結(jié)果得到故障定位矩陣F，最后根據(jù) 故障定位矩陣F來判斷各饋電線段是否存在短路或接地故障。
[0005] 上述基于網(wǎng)形結(jié)構(gòu)矩陣的配網(wǎng)故障定位方法，所述方法包括以下步驟： a.將斷路器、負(fù)荷開關(guān)或其他線路監(jiān)測裝置）視為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間的饋電線段視為支路， 對定位區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)和饋電線段分別進(jìn)行編號，并規(guī)定功率傳輸?shù)恼较?，然后根?jù)編號 結(jié)果和功率傳輸?shù)恼较蛏删W(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚仃嘍 :
其中，m為饋電線段總數(shù)，η為節(jié)點(diǎn)總數(shù)，表示第i個(gè)饋電線段與第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰接 關(guān)系，其數(shù)值按如下方法確定： 若第i個(gè)饋電線段與第j個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，且正功率從第j個(gè)節(jié)點(diǎn)流入第i個(gè)饋電線段，則 七=L ;若第i個(gè)饋電線段與第j個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，且正功率從第i個(gè)饋電線段流入第j個(gè)節(jié)點(diǎn)， 則~ =_1 ;若第i個(gè)饋電線段與第j個(gè)節(jié)點(diǎn)不相連，則dI =〇 ; b. 利用線路測量裝置對流過各節(jié)點(diǎn)的電流進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)獲取的電流監(jiān)測數(shù)據(jù)生成測 量列向量CF :
其元素的數(shù)值按如下方法確定：如果第i個(gè)節(jié)點(diǎn)有故障過電流（即電流大于或等于整 定值)且過電流的方向和假定的正方向一致，則測量列向量G的第i個(gè)元素=1 ;如果第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)有故障過電流且過電流的方向和假定的正方向相反，則gf =_1 ;如果第i個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有 過電流（即電流小于整定值)，則Bi =O ; c. 將矩陣D的各行分別與列向量G進(jìn)行按位相乘，得到初級故障定位矩陣P :
d. 將初級故障定位矩陣，的每一行元素變換成一個(gè)元素，得到故障定位矩陣F : F = /3 …石 /?f， 變換規(guī)則為：若初級故障定位矩陣的第i行元素只有-1或〇,則故障定位矩陣F的 第i個(gè)元素$ =-1 ;若初級故障定位矩陣P的第i行元素只有1或0,則故障定位矩陣F的 第i個(gè)元素石=1 ;若初級故障定位矩陣，的第i行元素既沒只有0或者同時(shí)有1和-1，則 fi =〇 ； e. 根據(jù)故障定位矩陣F判斷配電網(wǎng)是否存在故障： 若故障定位矩陣F的第i個(gè)元素 ? =1，則判斷第i個(gè)饋電線段為故障線段，否則第i個(gè) 饋電線段為正常線段。
[0006] 上述基于網(wǎng)形結(jié)構(gòu)矩陣的配網(wǎng)故障定位方法，由安裝于各節(jié)點(diǎn)處的線路測量裝置 所獲取的電流監(jiān)測數(shù)據(jù)通過光通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)故障 的定位。
[0007] 本發(fā)明通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚仃嚭蜏y量列向量的一次性運(yùn)算，即可直接定位故障區(qū)域， 具有方法簡單，速度快等優(yōu)點(diǎn)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和切除故障線路創(chuàng)造了有利條件，從而提高了配 網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和供電可靠性。
【附圖說明】
[0008] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0009] 圖1是本發(fā)明所用模型圖；圖中的A、B、C代表變電站，長方形代表節(jié)點(diǎn)，圓圈數(shù)字 為饋電線段的編號，阿拉伯?dāng)?shù)字為節(jié)點(diǎn)的編號； 圖2是非T型線路故障判定原理； 圖3是T型線路判定依據(jù)。
[0010] 圖中和文中各符號清單為：D為配電網(wǎng)拓?fù)渚仃?，G為測量列向量，F(xiàn)為故障定位矩 陣，m為饋電線段總數(shù)，η為節(jié)點(diǎn)總數(shù)，，為初級故障定位矩陣。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明的基本原理是：假如某一節(jié)點(diǎn)有故障電流流過，沿著該電流方向，如果與其 相鄰的下一節(jié)點(diǎn)或者任意子節(jié)點(diǎn)有相同方向的故障過電流流過，則以該節(jié)點(diǎn)為輸入端的饋 線不在故障區(qū)域內(nèi)；否則在故障區(qū)域內(nèi)。
[0012] 圖2形象地反應(yīng)了故障發(fā)生時(shí)手拉手區(qū)域故障段監(jiān)測終端的情況。該圖中A代表 變電站（電源)，A-I、Α-2、Α-3、Α-4、Α-5、Β-3-2、D-4為節(jié)點(diǎn)編號，也是監(jiān)控終端的編號；折線 箭頭代表故障段，寬箭頭代表當(dāng)前所指節(jié)點(diǎn)監(jiān)控終端的情況(深顏色的為有過流，淺顏色的 為無過流)。在圖2中，Α-4監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到過流，Α-5監(jiān)測設(shè)備未檢測到過流。
[0013] 圖3反映了如何判定T型線路為故障段。圖中，B代表變電站，Β-1、Β-2、Β-3、Β-4、 8-53-3-1、8-3-2、(：-5代表節(jié)點(diǎn)，寬箭頭代表當(dāng)前節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的監(jiān)測終端監(jiān)測的狀態(tài)(深顏色 的為有過流，淺顏色的為無過流)。如果Β-3過流，Β-4和Β-3-1不過流，則當(dāng)前T型線路段 為故障段。折線箭頭代表故障段。
[0014] 本發(fā)明也是根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的，利用本方法對配網(wǎng)故障進(jìn)行定位時(shí)，首先要在 線路中的節(jié)點(diǎn)位置安裝線路測量裝置（FTU/DTU/高精度故障指示器等），在變電所中安裝 分布式監(jiān)控中心，測量裝置與監(jiān)控中心之間通過光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳遞信息。線路測量裝置主 要檢測線路是否過流、電流電壓等數(shù)據(jù)，并將其傳輸給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心通過對這些數(shù)據(jù) 進(jìn)行解析，獲取測量矩陣(測量列向量)，然后進(jìn)行定位運(yùn)算，得到故障段信息，進(jìn)一步進(jìn)行 相關(guān)的告警和控制操作。
[0015] 定位主要過程如下：通過對節(jié)點(diǎn)和連接于節(jié)點(diǎn)之間的饋電線段進(jìn)行編號，獲取網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)渚仃?；分布式監(jiān)控中心解析數(shù)據(jù)包，獲取測量矩陣；然后將兩個(gè)矩陣按位相乘，獲取 初級故障定位矩陣，在將初級故障定位矩陣轉(zhuǎn)換成故障定位