[0062]圖3為中央處理單元對(duì)線路區(qū)段進(jìn)行故障診斷的流程圖。該診斷過程將在固定時(shí) 間間隔或由過電流保護(hù)和方向保護(hù)導(dǎo)致停電之后，對(duì)每條線路區(qū)段進(jìn)行輪流檢查。條件"t =AT"表示主設(shè)備單元每隔ΔT時(shí)間即對(duì)本地單元進(jìn)行詢查，所以，主設(shè)備單元對(duì)本地單元 進(jìn)行的例檢或故障導(dǎo)致線路保護(hù)動(dòng)作就會(huì)執(zhí)行此故障診斷方法。如果檢查結(jié)果為"否"，表 明該線路區(qū)段未發(fā)生故障，隨后對(duì)下一條線路區(qū)段進(jìn)行檢查;如果檢查結(jié)果為"是"，則表面 該線路區(qū)段發(fā)生了故障情況，執(zhí)行下面的故障識(shí)別和定位方法，斷開受影響的線路區(qū)段的 始端和終端，隨后在剩余的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行供電恢復(fù)。
[0063]故障與非故障情況下線路區(qū)段的分析模型
[0064]故障線路的故障類型識(shí)別和定位需要分別對(duì)所研究的線路區(qū)段建立故障和非故 障情況下的分析模型。圖4的π型四端口網(wǎng)絡(luò)為一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)的線路區(qū)段在非故障情況下的 四端口形式的分析模型。四端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)（W'K'Cf'Df'15)同該線路區(qū)段的分布 式參數(shù)有關(guān)：
[0065]
[0066]
[0067] ^ 。
[0068]其中A、B、C、D稱為二端口的T參數(shù)，它們表示的具體含義可分別用以下各式說明：
[0069]
[0070]
[0071]其中，jjp匕、4、、是兩側(cè)端口的電壓與電流值。
[0072]寫成矩陣形式時(shí)，有
[0073] l_~ zj 1_
_jl _ J
[0074]輸電線的π型集中參數(shù)等值電路的的參數(shù)為：
[0075] Z = B = Zcsh γ 1
[0076]
[0077]由于復(fù)數(shù)雙曲線函數(shù)的計(jì)算很不方便，需要作一些簡(jiǎn)化，將各個(gè)參數(shù)簡(jiǎn)化替代為 雙曲線函數(shù)泰勒級(jí)數(shù)展開式的第一項(xiàng)：
[0078]
[0079]
[0080]
[0081]即可得到用集中參數(shù)等值電路的參數(shù)表示的無源二端口網(wǎng)絡(luò)的Τ參數(shù)A、B、C、D。
[0082]四端口網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出量為所選線路端口節(jié)點(diǎn)的相電壓和線電流有效值基波分 量的對(duì)稱分量形式。其中Pf#和Jf#分別表示左端口節(jié)點(diǎn)的相電壓和線電流的各序分量 (正序:d，負(fù)序：i，零序:0) ; 和/fU分別表示右端口節(jié)點(diǎn)的相電壓和線電流的各序分 量。
[0083] π形四端口網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出有如下的關(guān)系等式：
[0084]
[0085]利用線路區(qū)段在非故障情況下的分析模型，中央處理單元可以對(duì)每條線路執(zhí)行的 如下的定期詢查:將非故障情況的線路區(qū)段模型中發(fā)送端的相電壓和線電流有效值的基波 分量作為輸入量，并將其轉(zhuǎn)化成對(duì)稱分量的形式由式(2)可計(jì)算得到四端口 網(wǎng)絡(luò)所對(duì)應(yīng)的輸出量。如果該線路區(qū)段未發(fā)生故障，則其輸出端的測(cè)量值應(yīng)與計(jì)算值近似 相同；否則，當(dāng)測(cè)量值與計(jì)算值的差值超過所允許的誤差(5%)后，判定該線路上發(fā)生了故 障，同時(shí)對(duì)該線路區(qū)段進(jìn)行故障類型的識(shí)別和故障距離的計(jì)算。本發(fā)明中所指的 f' /廣' 0'°，/f'°均指代了三個(gè)值，分別為正序、負(fù)序以及零序?qū)?yīng)的值。
[0086]兩端的測(cè)量值是通過線路區(qū)段始末端的本地處理單元的電壓和電流互感器得到 的，分別在本地提取基波分量后上傳至中央處理單元。中央處理單元將始端的測(cè)量值作為 理論輸入量，代入該線路區(qū)段非故障情況下的分析模型，得到其末端的理論輸出量。最后再 將該理論輸出量與實(shí)際測(cè)得末端的測(cè)量值進(jìn)行比較。比較誤差在中央處理器中進(jìn)行。
[0087]圖4的π型四端口網(wǎng)絡(luò)為一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)的線路區(qū)段在故障情況下的分析模型，假設(shè) 故障發(fā)生在距離線路始端節(jié)點(diǎn)1距離X的位置，則故障情況下的線路區(qū)段模型可由三個(gè)四端 口網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)連接組成，這三個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)分別代表故障處上游線路，故障處和故障處下游 線路。
[0088]從圖4中可以看出，發(fā)生故障的線路區(qū)段被分成了兩個(gè)部分一故障上游區(qū)段和故 障下游區(qū)段(X和L-X分別表示線路區(qū)段的長(zhǎng)度為X和L-X)，兩個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)分別為 和。同樣，各個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出量也為 所選線路端口節(jié)點(diǎn)的相電壓和線電流有效值基波分量的對(duì)稱分量形式。其中^/'°和/(/廣表 示節(jié)點(diǎn)1上相電壓和線電流的各序分量；和表示故障上游處相電壓和線電流的各 序分量；和表示故障下游處相電壓和線電流的各序分量；Gf?和/ff表示節(jié)點(diǎn)2 上相電壓和線電流的各序分量；圖4中帶有字母G的四端口網(wǎng)絡(luò)用來表示一個(gè)通用的故障， 四端口網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出的關(guān)系與下面定義的故障矩陣[He]有關(guān)，當(dāng)表示不同類型的故障 時(shí)，故障矩陣[HC]的系數(shù)也不同。節(jié)點(diǎn)1為故障情況下區(qū)段π型四端口網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn) 2為故障情況下區(qū)段π型四端口網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)。
[0089]故障識(shí)別和故障類型診斷方法
[0090]本發(fā)明所述的技術(shù)方案對(duì)所有故障類型都通用，通過改變故障矩陣[HC]，可應(yīng)用 于發(fā)生所有故障類型的情況。四端口網(wǎng)絡(luò)X，G和L-X通過串聯(lián)連接，故可以得到有關(guān)其輸入 輸出的各序分量之間的關(guān)系方程式。將四端口的電氣輸入量和輸出量移到等式的一端，整 理可得到系統(tǒng)最終的總矩陣方程組，如下所示：
[0091]
[0092]其中，匕是故障情況下區(qū)段π型四端口網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點(diǎn)的電壓各序分量， 是故障情況下區(qū)段"型四端口網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點(diǎn)的電流各序分量，是 故障情況下區(qū)段η型四端口網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)的電壓各序分量，巧2,42,砧2是故障情況下區(qū) 段31型四端口網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)的電流各序分量；
[0093] [Hx]和[Hl-x]都是與線路區(qū)段的分布式參數(shù)有關(guān)，系數(shù)均為已知量：
[0094]
[0095]
[0096]故障矩陣[HC]是一個(gè)[6X12]的復(fù)系數(shù)矩陣，其系數(shù)通過可由不同故障條件下的 邊界條件推導(dǎo)得出，為待求的未知量。名，尤，名，巧，馬，思，Cf ，蹲 分別表示故障上游四端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的各序參數(shù)。^<_Λ.，，劣_x， 劣4，C〖_x，CtfCtx，Df__x，分別表示故障下游四段網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的各序 參數(shù)。
[0097]常見故障類型的故障矩陣如下所示：
[0098] A相接地故障
[0099]
[0100] AB兩相短路故障
[0101]
)
[0102] AB兩相接地短路
[0103]
[0104]三相接地[0105]
[0106] 式(6)至式(9)中，α是對(duì)稱分量法中的運(yùn)算子，其中a =d12()°，a2 =ej24()°，RG代表故 障阻抗，Rt代表相間阻抗。
[0107]可以定義矩陣[S]為：
[0108]
[0109]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)的q項(xiàng)多項(xiàng)式：
[0110]
[cm]式中，χ表示故障處到每條線路發(fā)送端的距離;R是故障阻抗;wu(q)是關(guān)于距離x的q項(xiàng)多項(xiàng)式的項(xiàng)系數(shù)。Pij(q)是關(guān)于距離X和故障阻抗R的q項(xiàng)多項(xiàng)式的項(xiàng)系數(shù)。多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù) q的取值將影響模型的精度。q取正整數(shù)，q越高，則多項(xiàng)式所代表的模型的精度也越高，同 時(shí)，第q項(xiàng)的項(xiàng)系數(shù)(Wij(q)和pij(q))也變得越小。
[0112] 矩陣方程組(3)構(gòu)成了一個(gè)非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，由6個(gè)關(guān)于故障距離X和故障阻抗R 的方程式組成。當(dāng)發(fā)生的故障類型為假設(shè)的故障類型情況，則方程組(3)可解，故障處到參 考節(jié)點(diǎn)的距離X和故障阻抗R均可通過求解得出；但是，當(dāng)發(fā)生的故障類型與假設(shè)的故障類 型不符時(shí)，方程組(3)為6個(gè)非線性相關(guān)的方程式，求解方法(牛拉迭代法)不收斂。此時(shí)重新 假設(shè)一個(gè)故障類型，重復(fù)該步驟。故障定位和識(shí)別方法的總體流程圖如圖6所示。
[0113]如圖7所示，一種有源配電網(wǎng)故障診斷與定位的方法，包括步驟：
[0114]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)；
[0115] 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
[0116]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；
[0117]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；
[0118]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;
[011