本發(fā)明涉及一種智能配電網(wǎng)綜合故障定位方法。

背景技術(shù)：

智能配電網(wǎng)自愈控制是解決我國配電網(wǎng)長期以來存在的設(shè)備利用率低、供電可靠性低、線損率高等關(guān)鍵問題的核心技術(shù)，是解決分布式電源大量接入的關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然選擇。配電系統(tǒng)中最早體現(xiàn)自愈控制的是饋線自動化(feederautomation，fa)技術(shù)，即從變電站出線到用戶用電設(shè)備之間的饋電線路自動化。饋線自動化技術(shù)的核心內(nèi)容是配電網(wǎng)在事故狀態(tài)下的故障檢測、故障隔離、負荷轉(zhuǎn)移和供電恢復(fù)控制。配電自動化(distributionautomation，da)技術(shù)是在饋線自動化的基礎(chǔ)上，結(jié)合以配電scada為核心的配電管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個配電系統(tǒng)在正常運行及事故情況下的監(jiān)測、保護、控制和管理的技術(shù)。

現(xiàn)有的配電網(wǎng)故障定位方法存在工作效率低、準確率低、需要人工操作的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種工作效率高、準確率高、自動化程度高的智能配電網(wǎng)綜合故障定位方法。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：一種智能配電網(wǎng)綜合故障定位方法，包括以下步驟：

步驟一：通過智能終端檢測配電網(wǎng)是否為正常運行狀態(tài)，若不是，則進入對等式網(wǎng)絡(luò)保護程序；

步驟二：智能終端根據(jù)對等式網(wǎng)絡(luò)保護算法進行故障定位，然后向主站上傳電壓電流數(shù)據(jù)和智能終端的故障定位結(jié)果，并進行故障隔離；

步驟三：通過主站接收智能終端發(fā)送的電壓電流數(shù)據(jù)，并利用克隆免疫算法進行主站故障定位；

步驟四：將主站的故障定位結(jié)果與智能終端的故障定位結(jié)果進行對比，校驗兩個故障定位結(jié)果是否一致，若不一致，則設(shè)置“定位不一致標志”，然后進入步驟五；若一致，則直接進入步驟五；

步驟五：進行智能終端故障隔離校驗；檢驗電網(wǎng)故障狀態(tài)是否消失，如果故障狀態(tài)消失，則智能終端故障定位正確，故障隔離成功，進入步驟八；若故障狀態(tài)仍然存在，則檢查是否存在“定位不一致標志”，若有，則進入步驟六；若無，說明主站和智能終端定位都出現(xiàn)故障，則進入步驟七；

步驟六：根據(jù)主站故障定位結(jié)果，控制對應(yīng)的智能終端跳閘進行故障隔離；如果故障隔離后，系統(tǒng)故障狀態(tài)消失，則主站故障定位正確，故障隔離成功，進入步驟八；若故障狀態(tài)持續(xù)，則進入步驟七；

步驟七：控制該條線路變電站出口斷路器跳閘；結(jié)束；

步驟八：通過主站進行非故障失電負荷轉(zhuǎn)供；結(jié)束。

上述智能配電網(wǎng)綜合故障定位方法，所述步驟一中，電網(wǎng)非正常狀態(tài)包括短路、失壓，檢查判據(jù)為：

a.短路電流整定：

式中，i為線路電流的測量值；ik.op為短路電流動作值；e為系統(tǒng)相電動勢；zs為智能終端到變電站之間的線路阻抗；zk為智能終端與鄰居終端之間的阻抗；krel為可靠系數(shù)，krel＝1.2；

b.失壓判斷：

式中u為終端電壓測量值；uop為失壓動作值；umin為運行中可能出現(xiàn)的最低電壓，umin＝0.5un，un為系統(tǒng)額定電壓；krel為可靠系數(shù)，krel＝1.2；

以上兩種判據(jù)中，當滿足任何一種判據(jù)即認為電網(wǎng)處于非正常狀態(tài)，進入對等式網(wǎng)絡(luò)保護。

上述智能配電網(wǎng)綜合故障定位方法，所述步驟二中，對等式網(wǎng)絡(luò)保護算法的故障定位主要步驟如下：

2-1)進入故障定位程序，智能終端與自身差分環(huán)內(nèi)的鄰居終端進行電流數(shù)據(jù)交換，并進行差動電流計算；若滿足判據(jù)，則說明故障在本智能終端所在的環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)；若不滿足，則說明自身差分環(huán)無故障，進入步驟2-2)；

自身差分環(huán)故障判據(jù)為：

|i1+i2+…+in|>is.set

式中，i1、i2…in為自身差分環(huán)內(nèi)各開關(guān)流過的電流；is.set為差動電流動作整定值；若滿足該判據(jù)，則說明故障發(fā)生在自身差分環(huán)內(nèi)，并向主站發(fā)送故障定位結(jié)果；

2-2)逐個檢查本智能終端所存在的各個主差分環(huán)，與主差分環(huán)內(nèi)的鄰居智能終端交換電流數(shù)據(jù)，計算主差分環(huán)差動電流；若滿足判據(jù)，則說明故障在本智能終端所在的主差分環(huán)內(nèi)；若不滿足，則說明主差分環(huán)無故障，進入步驟2-3)；

主差分環(huán)故障判據(jù)：

式中，ia、ib為流過線路首端和末端智能終端的電流；is.set為差動電流動作整定值；krel為可靠系數(shù)，krel＝1.2；當主差分環(huán)同時滿足以上兩式，則判斷主差分環(huán)內(nèi)發(fā)生故障，并向主站發(fā)送故障定位結(jié)果；

2-3)若智能終端所在的所有主差分環(huán)和自身差分環(huán)都不存在故障，則說明故障不在本智能終端所在的區(qū)域內(nèi)，重新開始程序。

上述智能配電網(wǎng)綜合故障定位方法，所述步驟三中，主站故障定位算法主要步驟如下：

3-1)構(gòu)造配電網(wǎng)拓撲矩陣；將智能終端看作節(jié)點，配電線路作為連接節(jié)點的邊，根據(jù)配電網(wǎng)的連接關(guān)系，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓撲仿真矩陣l，l中元素lmn由下式計算：

式中，nm代表當與智能終端m相連接的智能終端集合；也就是說，當系統(tǒng)正常運行時，有電流從智能終端m流向智能終端n，則lmn＝1，lnm＝-1；若智能終端m與n之間沒有直接的電氣聯(lián)系，則lmn＝0；若電流從智能終端n流向智能終端m，則lmn＝-1，lnm＝1；

3-2)將矩陣l形成故障判別矩陣f：

當智能終端判斷出處于故障狀態(tài)后，主站收集各智能終端的故障電流數(shù)據(jù)，若智能終端m流過故障電流，且故障電流方向為從m到n，即故障電流從智能終端m流入線路m-n，則fmn＝lmn*1；若智能終端m沒有流過故障電流，則fmn＝0,若故障電流方向從線路m-n流向m，即故障電流流入智能終端m，則fmn＝lmn*(-1)；此時，矩陣l被修改為f；

3-3)判斷故障位置：待故障判別矩陣f形成后，即進行故障定位；若fmn*fnm＝1，則說明故障不在線路m-n上；若fmn*fnm＝-1，則說明故障在線路m-n上，此種情況屬于有分布式電源、或者網(wǎng)絡(luò)有環(huán)網(wǎng)的情況；若fmn＝1或-1，fnm＝0則說明故障在線路m-n上，此種情況屬于電網(wǎng)單端電源情況。。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的智能終端和主站都會進行故障定位，將智能終端和主站故障定位的結(jié)果進行對比，并依次進行故障隔離，根據(jù)隔離后電網(wǎng)狀態(tài)判斷故障隔離是否成功，通過智能終端和主站相互印證進行故障定位，能夠在配電網(wǎng)運行過程中及時發(fā)現(xiàn)、預(yù)防和隔離各種潛在隱患，優(yōu)化系統(tǒng)運行狀態(tài)并有效應(yīng)對系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的各種擾動，使電網(wǎng)在故障情況下維持系統(tǒng)連續(xù)運行、自主修復(fù)故障并快速恢復(fù)供電，通過減少配電網(wǎng)運行時的人為干預(yù)，降低擾動或故障對電網(wǎng)和用戶的影響，降低停電次數(shù)，極大減少用戶停電時間和停電影響用戶數(shù),使配電網(wǎng)供電可靠性指標可達到99.999％，年停電時間小于5.2分鐘，在配網(wǎng)內(nèi)全部開關(guān)為斷路器的情況下，可在40ms內(nèi)完成故障定位，100ms內(nèi)切除故障，400ms內(nèi)隔離故障，2s內(nèi)完成負荷轉(zhuǎn)供，30s內(nèi)完成自愈控制方案校驗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的控制流程圖。

圖2為本發(fā)明利用對等式網(wǎng)絡(luò)保護算法進行故障定位的流程圖。

圖3為智能終端自身差分環(huán)和主差分環(huán)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1所示，一種智能配電網(wǎng)綜合故障定位方法，包括以下步驟：

步驟一：通過智能終端檢測配電網(wǎng)是否為正常運行狀態(tài)，若不是，則進入對等式網(wǎng)絡(luò)保護程序。電網(wǎng)非正常狀態(tài)包括短路、失壓，檢查判據(jù)為：

a.短路電流整定：

式中，i為線路電流的測量值；ik.op為短路電流動作值；e為系統(tǒng)相電動勢；zs為智能終端到變電站之間的線路阻抗；zk為智能終端與鄰居終端之間的阻抗；krel為可靠系數(shù)，krel＝1.2；

b.失壓判斷：

式中u為終端電壓測量值；uop為失壓動作值；umin為運行中可能出現(xiàn)的最低電壓，umin＝0.5un，un為系統(tǒng)額定電壓，對10kv配電網(wǎng)來說，un＝10kv；krel為可靠系數(shù)，krel＝1.2；

以上兩種判據(jù)中，當滿足任何一種判據(jù)即認為電網(wǎng)處于非正常狀態(tài)，進入對等式網(wǎng)絡(luò)保護。

步驟二：智能終端根據(jù)對等式網(wǎng)絡(luò)保護算法進行故障定位，然后向主站上傳電壓電流數(shù)據(jù)和智能終端的故障定位結(jié)果，并進行故障隔離；

對等式網(wǎng)絡(luò)保護算法的故障定位主要步驟如下：

2-1)進入故障定位程序，智能終端與自身差分環(huán)內(nèi)的鄰居終端進行電流數(shù)據(jù)交換，并進行差動電流計算；若滿足判據(jù)，則說明故障在本智能終端所在的環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)；若不滿足，則說明自身差分環(huán)無故障，進入步驟2-2)；

自身差分環(huán)故障判據(jù)為：

|i1+i2+…+in|>is.set

式中，i1、i2…in為自身差分環(huán)內(nèi)各開關(guān)流過的電流；is.set為差動電流動作整定值；若滿足該判據(jù)，則說明故障發(fā)生在自身差分環(huán)內(nèi)，并向主站發(fā)送故障定位結(jié)果；

2-2)逐個檢查本智能終端所存在的各個主差分環(huán)，與主差分環(huán)內(nèi)的鄰居智能終端交換電流數(shù)據(jù)，計算主差分環(huán)差動電流；若滿足判據(jù)，則說明故障在本智能終端所在的主差分環(huán)內(nèi)；若不滿足，則說明主差分環(huán)無故障，進入步驟2-3)；

主差分環(huán)故障判據(jù)：

式中，ia、ib為流過線路首端和末端智能終端的電流；is.set為差動電流動作整定值；krel為可靠系數(shù)，krel＝1.2；當主差分環(huán)同時滿足以上兩式，則判斷主差分環(huán)內(nèi)發(fā)生故障，并向主站發(fā)送故障定位結(jié)果；

2-3)若智能終端所在的所有主差分環(huán)和自身差分環(huán)都不存在故障，則說明故障不在本智能終端所在的區(qū)域內(nèi)，重新開始程序。

步驟三：通過主站接收智能終端發(fā)送的電壓電流數(shù)據(jù)，并進行主站故障定位；主站故障定位算法主要步驟如下：

3-1)構(gòu)造配電網(wǎng)拓撲矩陣；將智能終端看作節(jié)點，配電線路作為連接節(jié)點的邊，根據(jù)配電網(wǎng)的連接關(guān)系，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓撲仿真矩陣l，l中元素lmn由下式計算：

式中，nm代表當與智能終端m相連接的智能終端集合；也就是說，當系統(tǒng)正常運行時，有電流從智能終端m流向智能終端n，則lmn＝1，lnm＝-1；若智能終端m與n之間沒有直接的電氣聯(lián)系，則lmn＝0；若電流從智能終端n流向智能終端m，則lmn＝-1，lnm＝1；

3-2)將矩陣l形成故障判別矩陣f：

當智能終端判斷出處于故障狀態(tài)后，主站收集各智能終端的故障電流數(shù)據(jù)，若智能終端m流過故障電流，且故障電流方向為從m到n，即故障電流從智能終端m流入線路m-n，則fmn＝lmn*1；若智能終端m沒有流過故障電流，則fmn＝0,若故障電流方向從線路m-n流向m，即故障電流流入智能終端m，則fmn＝lmn*(-1)；此時，矩陣l被修改為f；

3-3)判斷故障位置：待故障判別矩陣f形成后，即進行故障定位；若fmn*fnm＝1，則說明故障不在線路m-n上；若fmn*fnm＝-1，則說明故障在線路m-n上，此種情況屬于有分布式電源、或者網(wǎng)絡(luò)有環(huán)網(wǎng)的情況；若fmn＝1或-1，fnm＝0則說明故障在線路m-n上，此種情況屬于電網(wǎng)單端電源情況。。

步驟四：將主站的故障定位結(jié)果與智能終端的故障定位結(jié)果進行對比，校驗兩個故障定位結(jié)果是否一致，若不一致，則設(shè)置“定位不一致標志”，然后進入步驟五；若一致，則直接進入步驟五；

步驟五：進行智能終端故障隔離校驗；檢驗電網(wǎng)故障狀態(tài)是否消失，如果故障狀態(tài)消失，則智能終端故障定位正確，故障隔離成功，進入步驟八；若故障狀態(tài)仍然存在，則檢查是否存在“定位不一致標志”，若有，則進入步驟六；若無，說明主站和智能終端定位都出現(xiàn)故障，則進入步驟七；

步驟六：根據(jù)主站故障定位結(jié)果，控制對應(yīng)的智能終端跳閘進行故障隔離；如果故障隔離后，系統(tǒng)故障狀態(tài)消失，則主站故障定位正確，故障隔離成功，進入步驟八；若故障狀態(tài)持續(xù)，則進入步驟七；

步驟七：控制該條線路變電站出口斷路器跳閘；結(jié)束；

步驟八：通過主站進行非故障失電負荷轉(zhuǎn)供；結(jié)束。