一種有源配電網(wǎng)故障診斷與定位的方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及配電網(wǎng)安全領(lǐng)域，尤其涉及一種有源配電網(wǎng)故障診斷與定位的方法及 其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)故障定位是指當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)和故障區(qū)域， 以便迅速隔離故障和恢復(fù)故障區(qū)域內(nèi)非故障段的供電。配電網(wǎng)故障定位和隔離是配電自動(dòng) 化的關(guān)鍵技術(shù)之一，配電網(wǎng)的故障恢復(fù)和設(shè)備搶修都是建立在故障準(zhǔn)確定位的基礎(chǔ)之上。 在故障發(fā)生時(shí)，迅速完成配網(wǎng)故障定位，隔離故障區(qū)段，恢復(fù)非故障區(qū)的正常供電，壓縮停 電造成的區(qū)域影響，是提高供電可靠性，保證供電質(zhì)量的有效措施。
[0003]配電網(wǎng)的故障定位方法可分為單點(diǎn)測(cè)量方法和多點(diǎn)測(cè)量方法，單點(diǎn)測(cè)量方法一般 基于阻抗法或負(fù)荷法，當(dāng)應(yīng)用于復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)或動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，其測(cè)量誤差將會(huì)變 得很大。多點(diǎn)測(cè)量方法由分布在配電網(wǎng)多個(gè)測(cè)量裝置所支持，可采用更簡(jiǎn)單高效的方法對(duì) 故障進(jìn)行定位和識(shí)別，定位精度高，并且在有源配電網(wǎng)中同樣適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種有源配電網(wǎng)故障診斷與定位的方法及其 系統(tǒng)，它能夠有效診斷故障發(fā)生的線路區(qū)段，并進(jìn)一步識(shí)別故障類型和準(zhǔn)確定位。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的方案是：
[0006] -種有源配電網(wǎng)故障診斷與定位的方法，包括步驟：
[0007] S1，將待檢測(cè)線路劃分為N個(gè)區(qū)段，并將所有區(qū)段按照潮流方向依次排序，定義:每 個(gè)區(qū)段潮流方向始點(diǎn)為區(qū)段的始端，潮流方向終點(diǎn)為終端，N為正整數(shù)；
[0008]S2,獲取第k區(qū)段的始端與終端的電壓與電流的基波分量信號(hào)，k為正整數(shù)，k的取 值范圍為1
[0009]S3,以第k區(qū)段的始端的電壓與電流的基波分量信號(hào)為輸入變量，終端的電壓與電 流的基波分量信號(hào)為輸出信號(hào)，建立第k區(qū)段的非故障情況下的π型四端口網(wǎng)絡(luò)模型，代入 步驟S2所獲取的第k區(qū)段的始端的電壓與電流的基波分量信號(hào)求取終端的電壓與電流的基 波分量信號(hào)的理論值；
[0010] S4,將步驟S2中獲取的第k區(qū)段的終端的電壓基波分量信號(hào)與步驟S3中獲取的第k 區(qū)段的終端的電壓的基波分量信號(hào)的理論值做比較，將步驟S2中獲取的第k區(qū)段的終端的 電流基波分量信號(hào)與步驟S3中獲取的第k區(qū)段的終端的電流的基波分量信號(hào)的理論值做比 較；
[0011] S5,當(dāng)步驟S4中的比較結(jié)果都在誤差允許范圍內(nèi)，則k=k+l，跳至步驟S7;
[0012] S6,當(dāng)步驟S4中的比較結(jié)果至少有一個(gè)不在誤差允許范圍內(nèi)，建立第k區(qū)段的故障 情況下的η型四端口網(wǎng)絡(luò)的各序分量的關(guān)系方程式判斷故障類型以及故障位置，k=k+l，跳 至步驟S7;
[0013]S7，k<N時(shí)，跳至步驟S2;k=N+l時(shí)，線路檢測(cè)完畢。
[0014]所述步驟S3中建立第k區(qū)段的非故障情況下的π型四端口網(wǎng)絡(luò)模型包括步驟：
[0015]S31，31型四端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)如下：
[0016]
[0017]
[0018] ^
[0019] S32，31型四端口網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出的關(guān)系等式如下：
[0020]
[0021] 其中，if#和/產(chǎn)8分別表示輸入節(jié)點(diǎn)的相電壓和線電流的各序分量；和Jp 分別表示輸出節(jié)點(diǎn)的相電壓和線電流的各序分量，d為正序，i為負(fù)序，0為零序。
[0022] 所述步驟S5與步驟S6中的誤差允許范圍為5%。
[0023] 所述步驟S6中包括步驟：
[0024]S61，建立第k區(qū)段的故障情況下的π型四端口網(wǎng)絡(luò)的各序分量的關(guān)系方程式：
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 其中，4，4，4,劣，砥，…cf,4，1?分別表示故障上游 四端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的各序參數(shù)；.，皮_Λ.，，戌U，cla-，ctA.， Dtp巧-λ.，巧％.分別表示故障下游四段網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的各序參數(shù)；[He]是故障類型矩陣，分 為A相接地故障矩陣，AB兩相短路故障矩陣，AB兩相接地故障矩陣以及三相接地故障矩陣四 種類型；
[0029] S62,將四種不同的類型矩陣依次代入公式(3)中利用牛拉迭代法進(jìn)行求解，當(dāng)求 解結(jié)果收斂時(shí)，則代入故障類型為線路故障類型；
[0030]S63,可以定義矩陣[S]為：
[0031]
[0032]則矩陣[S]的系數(shù)可以表示為一個(gè)關(guān)于距離X和故障阻抗R(R可以是Rg或Rt，Rg代 表故障阻抗，Rt代表相間阻抗)的q項(xiàng)多項(xiàng)式：
[0033]
[0034] X表示故障處到每條線路發(fā)送端的距離;R是故障阻抗;叫(q)是關(guān)于距離X的q項(xiàng)多 項(xiàng)式的項(xiàng)系數(shù)，q為正整數(shù)；
[0035] S64,根據(jù)步驟S62與S63求解出故障處到參考節(jié)點(diǎn)的距離X和故障阻抗R。
[0036]所述步驟S61中的A相接地故障矩陣[He]為：
[0037]
[0038] AB兩相短路故障矩陣[Hg]為：
[0039]
[0040]AB兩相接地故障矩陣[Hg]為：
[0041]
[0042]三相接地故障矩陣[Hg]為：
[0043]
[0044]其中，α是對(duì)稱分量法中的運(yùn)算子，其中〇 = ￥12()°，〇2 = #4()°，此代表故障阻抗，辦代 表相間阻抗。
[0045]包括安裝于每個(gè)變電站上的信號(hào)采集模塊，所述信號(hào)采集模塊包括電壓互感器、 電流互感器以及微處理器，所述微處理器分別接收電壓互感器與電流互感器的感應(yīng)信號(hào)， 所述微處理器將接收到的信號(hào)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞給中央處理器，所述中央處理器包括建模 模塊，比較模塊，故障診斷與定位模塊;所述建模模塊用于建立線路區(qū)段的η型四端口網(wǎng)絡(luò) 模型;所述比較模塊用于比較根據(jù)η型四端口網(wǎng)絡(luò)模型得到的理論值與信號(hào)采集模塊測(cè)得 的真實(shí)值;所述故障診斷與定位模塊用于診斷線路故障的類型并定位。
[0046] 所述通訊網(wǎng)絡(luò)為有線通訊網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0047]所述有線通訊網(wǎng)絡(luò)通過(guò)光導(dǎo)纖維或者輸電線進(jìn)行通訊。
[0048]本發(fā)明的有益效果是：
[0049] 1、通過(guò)建立π型四端口網(wǎng)絡(luò)模型得到理論輸出值，通過(guò)比較理論值與真實(shí)值判斷 是否存在故障，該判斷過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需添加其他工序而且準(zhǔn)確度極高;判斷出故障后，建立 故障情況下方程利用牛拉迭代法求解方程組，以此判斷故障的類型，最后通過(guò)求解方程實(shí) 現(xiàn)故障定位，這種判定故障的方法利用中央處理器實(shí)現(xiàn)，計(jì)算迅速，定位精準(zhǔn)。同時(shí)該系統(tǒng) 和方法具有良好的擴(kuò)展性，在含分布式電源的配電網(wǎng)中仍然使用。
[0050] 2、該方法不需要離線分析，對(duì)處理器的CPU要求不高，只需要由安裝在各個(gè)變電站 的本地處理單元的支持來(lái)實(shí)現(xiàn)。只要布置線路區(qū)段端口的測(cè)量裝置，即可對(duì)故障進(jìn)行精確 有效的定位和識(shí)別。
【附圖說(shuō)明】
[0051]圖1本發(fā)明所述系統(tǒng)示意圖；
[0052]圖2兩個(gè)相鄰變電站的本地處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和通訊的過(guò)程；
[0053]圖3中央處理單元對(duì)線路進(jìn)行故障診斷的流程圖；
[0054]圖4非故障情況下的一條線路區(qū)段的分析模型；
[0055]圖5故障情況下的一條線路區(qū)段的分析模型；
[0056]圖6故障定位和識(shí)別方法的流程圖；
[0057]圖7本發(fā)明所述方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]為了更好的了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0059]如圖1所示，一種有源配電網(wǎng)故障診斷與定位的系統(tǒng)，包括安裝于每個(gè)變電站上的 信號(hào)采集模塊，所述信號(hào)采集模塊包括電壓互感器、電流互感器以及微處理器，所述微處理 器分別接收電壓互感器與電流互感器的感應(yīng)信號(hào)，所述微處理器將接收到的信號(hào)通過(guò)通訊 網(wǎng)絡(luò)傳遞給中央處理器，所述中央處理器包括建模模塊，比較模塊，故障診斷與定位模塊； 所述建模模塊用于建立線路區(qū)段的η型四端口網(wǎng)絡(luò)模型;所述比較模塊用于比較根據(jù)η型四 端口網(wǎng)絡(luò)模型得到的理論值與信號(hào)采集模塊測(cè)得的真實(shí)值;所述故障診斷與定位模塊用于 診斷線路故障的類型并定位。
[0060]互感器測(cè)量用于電氣量信號(hào)的提取，并在本地由微處理器進(jìn)行處理，提取其基波 分量(將基波分量可以近似作為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)的參考量）。傳送至安裝在該線路區(qū)段 的發(fā)送端(通過(guò)參考潮流方向區(qū)分，方向的始端即為線路區(qū)段的發(fā)送端）。隨后線路兩端的 電氣量信號(hào)的基波分量通過(guò)遠(yuǎn)程通訊鏈路上傳至中央處理單元。
[0061]圖2中，參看潮流方向可知，SSi是線路區(qū)段的發(fā)送端，SSi+Ι是線路區(qū)段的接收端。 線路兩端的電氣量信號(hào)的基波分量統(tǒng)一傳送至線路區(qū)段的發(fā)送端，然后通過(guò)遠(yuǎn)程通信鏈路 上傳至中央處理單元。