一种在具有多支路传输线的配电系统中实现故障定位的方法技术方案

本发明专利技术提供一种在具有多支路传输线的配电系统中实现故障定位的方法，通过建立配电网故障后的有向图，并将系统节点划分为T型节点和非T型节点。根据T型节点将系统划分为多个区域，利用回路电压方程计算各个区域中T型节点的电压从而确定故障区域，将非故障区域进行合并从而缩小故障区域进而进行故障定位。实施本发明专利技术，可以用于实际配电网在线故障定位，当系统发生故障时，通过及时定位故障并切除故障，防止故障的进一步阔发，也保证了供电恢复，提高系统安全稳定性。本发明专利技术所提出方法原理简单，容易实现，不受系统规模的影响。不受系统规模的影响。不受系统规模的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种在具有多支路传输线的配电系统中实现故障定位的方法


[0001]本专利技术涉及配电网的故障定位
，具体涉及一种在具有多支路传输线的配电系统中实现故障定位的方法。

技术介绍

[0002]随着配电网的逐步发展，多分支架空线路因其经济型和灵活性在配电网中得到广泛应用。当多分支架空线路发生故障而导致停电、电压不稳等事故通常会造成巨大的经济损失，并且事故时间越长，电网的损失越大，同时系统的安全稳定运行将受到严重威胁。为了保证电网的正常运行，需要及时排除故障。配电网故障定位是故障排除和供电恢复的基础，也是提升电网安全和供电可靠性的重要内容。然而，多分支架空线路结构复杂，分支线路较多，需要逐一对各分支路进行故障排查，因此多分支架空线路故障定位较为困难。此外，架空线、电缆混合的特点也极大增加了定位难度。
[0003]电力能源是国民经济健康稳定发展的重要保障，对于电力企业来说，保证供电的稳定性和安全性，提高供电服务质量，是新形势下需要解决的首要问题。配电网发生故障会影响到供电企业的服务品质。准确的故障定位是保证用户供电可靠性的重点，也为故障隔离和非故障区域的供电恢复提供了依据并有效提高恢复供电效率。如何进行多分支架空线路故障定位是国内外电力工作着研究的热点。
[0004]目前，多分支架空线路故障定位主要分为行波法和阻抗法，行波法依据故障行波的传播速度和时间判断故障位置。阻抗法首先利用系统电压电流等状态变量确定故障支路，然后利用故障后序网络电路电压、电流及线路阻抗的关系建立故障测距方程，从而确定故障距离。
>[0005]但是，行波法需要布置大量高采样速率的设备，经济成本高，同时，该方法依赖对波形的辨识，辨识的准确性将会影响故障定位的精度。
[0006]现有阻抗法主要利用故障支路前后测距函数的相位会发生突变这一现象进行故障支路的判断，该方法推导方程复杂，实施过程繁琐，当配电网规模较大时，该方法计算量较大，通用性和灵活性较差。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种在具有多支路传输线的配电系统中实现故障定位的方法，克服了多分支架空线路故障支路排查和测距困难的问题，可以快速准确地实现故障定位。
[0008]本专利技术的一方面，提供一种在具有多支路传输线的配电系统中实现故障定位的方法，其包括以下步骤：
[0009]步骤S1，确定当前具有多支路传输线的配电系统的详细拓扑结构，等效为包含节点和分支的有向图，然后对节点和支路进行编号，并获得所述配电系统的节点支路关联矩阵；
[0010]步骤S2，获得由设置于所述配电系统中的电源管理单元PMU所测量的各节点的电压和电流的采样值；
[0011]步骤S3，根据所述各节点的电流采样值，结合后述节点支路关联矩阵，计算获得各支路的电流值；
[0012]步骤S4，根据节点连接的支路数将节点分为T型和非T型节点，并将距离根节点最近的T型节点确定为当前参考T型节点，
[0013]步骤S5，根据当前参考T型节点，将系统划分为三个区域，包括两个单分支区域以及一个多分支区域；分别在所述三个区域通过回路电压方程计算出所述当前参考T型节点的电压，根据所述三个计算出的电压之间的大小关系判断故障区域；
[0014]步骤S6，当故障发生在单支路区域时，计算获得故障位置；当故障发生在多分支区域时，合并非故障区域，建立新的配电系统，并更新由电源管理单元 PMU测量获得的电压和电流的采样值，重复前述步骤，直到获得准确的故障位置。
[0015]优选地，所述步骤S1进一步包括:
[0016]将配网系统等效为含有节点和分支的有向图，其中，节点对应于母线，而分支对应于传输线、变压器、串联补偿、调压器、断路器和其他设备；
[0017]并获得所述配网系统的节点支路关联矩阵T
N
×
b
(I,J)，其中，对于具有N个节点和B条分支的配网系统，根节点的编号最大，距根节点越远，节点的编号越小,支路编号从节点编号较小的指向节点编号较大的；如果支路J在道路I上，则T(I,J)＝1，否则，T(I,J)＝0；
[0018]其中，节点编号为1,2,K
…
N
‑
2,N，支路编号为B1,B2…
B
N
‑2,B
N
‑1。
[0019]优选地，所述步骤S3进一步包括：
[0020]将支关联矩阵T
N
×
b
划分为子矩阵T1和T2，分别代表树枝，连枝和道路间的关系，其中，T1是上三角矩阵，T2是空矩阵；
[0021]根据下式计算各支路的电流I
b
：
[0022][0023]其中，I
N
为各节点的电流采样值。
[0024]优选地，所述步骤S4进一步包括：
[0025]将具有多支路传输线的配网系统的节点分为T型节点和非T型节点，其中， T型节点编号为3,K+1,K+3,
…
,N
‑
1以及N。
[0026]优选地，所述步骤S5进一步包括：
[0027]根据当前参考T型节点N
‑
1，将系统划分为三个区域，包括两个单分支区域以及一个多分支区域，将根节点N与当前参考T型节点N
‑
1之间的区域确定为第一区域S1，将当前参考T型节点N
‑
1与分支节点N
‑
2之间的区域确定为第二区域S2，将当前参考T型节点与下一T型节点直到末端节点之间的区域作为第三区域S3。
[0028]优选地，所述步骤S5进一步包括：
[0029]在第一区域S1中，当前参考T型节点N
‑
1的电压通过下式计算：
[0030]V
N
‑
1(S1)
＝V
N
‑
Z
B(N
‑
1)
·
I
N
·
L
B(N
‑
1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0031]式中，V
N
和I
N
由PMU装置测量获得；Z
B(N
‑
1)
为系统正序阻抗；
[0032]在第二区域S1中，当前参考T型节点N
‑
1的电压通过下式计算：
[0033]V
N
‑
1(S2)
＝V
N
‑2‑
Z
B(N
‑
2)
·
I
B(N
‑
2)
·
L
B(N
‑
2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0034]在第二区域S1中，选择含有T型节点和装置有PMU量测装置的末端节点的道路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在具有多支路传输线的配电系统中实现故障定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，确定当前具有多支路传输线的配电系统的详细拓扑结构，等效为包含节点和分支的有向图，然后对节点和支路进行编号，并获得所述配电系统的节点支路关联矩阵；步骤S2，获得由设置于所述配电系统中的电源管理单元PMU所测量的各节点的电压和电流的采样值；步骤S3，根据所述各节点的电流采样值，结合后述节点支路关联矩阵，计算获得各支路的电流值；步骤S4，根据节点连接的支路数将节点分为T型和非T型节点，并将距离根节点最近的T型节点确定为当前参考T型节点，步骤S5，根据当前参考T型节点，将系统划分为三个区域，包括两个单分支区域以及一个多分支区域；分别在所述三个区域通过回路电压方程计算出所述当前参考T型节点的电压，根据所述三个计算出的电压之间的大小关系判断故障区域；步骤S6，当故障发生在单支路区域时，计算获得故障位置；当故障发生在多分支区域时，合并非故障区域，建立新的配电系统，并更新由电源管理单元PMU测量获得的电压和电流的采样值，重复前述步骤，直到获得准确的故障位置。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括:将配网系统等效为含有节点和分支的有向图，其中，节点对应于母线，而分支对应于传输线、变压器、串联补偿、调压器、断路器和其他设备；并获得所述配网系统的节点支路关联矩阵T
N
×
b
(I,J)，其中，对于具有N个节点和B条分支的配网系统，根节点的编号最大，距根节点越远，节点的编号越小,支路编号从节点编号较小的指向节点编号较大的；如果支路J在道路I上，则T(I,J)＝1，否则，T(I,J)＝0；其中，节点编号为1,2,K
…
N
‑
2,N，支路编号为B1,B2…
B
N
‑2,B
N
‑1。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：将支关联矩阵T
N
×
b
划分为子矩阵T1和T2，分别代表树枝，连枝和道路间的关系，其中，T1是上三角矩阵，T2是空矩阵；根据下式计算各支路的电流I
b
：I
b
＝T
1T
I
N
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，I
N
为各节点的电流采样值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：将具有多支路传输线的配网系统的节点分为T型节点和非T型节点，其中，T型节点编号为3,K+1,K+3,
…
,N
‑
1以及N。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：根据当前参考T型节点N
‑
1，将系统划分为三个区域，包括两个单分支区域以及一个多分支区域，将根节点N与当前参考T型节点N
‑
1之间的区域确定为第一区域S1，将当前参考T型节点N
‑
1与分支节点N
‑
2之间的区域确定为第二区域S2，将当前参考T型节点与下一T型节点直到末端节点之间的区域作为第三区域S3。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S5进一步包括：在第一区域S1中，当前参考T型节点N
‑
1的电压通过下式计算：
V
N
‑
1(S1)
＝V
N
‑
Z
B(N
‑
1)
·
I
N
·
L
B(N
‑
1)
ꢀꢀꢀꢀ
(14)式中，V
N
和I
N
由PMU装置测量获得；Z
B(N
‑
1)
为系统正序阻抗；在第二区域S1中，当前参考T型节点N
‑
1的电压通过下式计算：V
N
‑
1(S2)
＝V
N
‑2‑
Z
B(N
‑
2)
·
I
B(N
‑
2)
·
L
B(N
‑
2)
ꢀꢀꢀꢀ
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡冉，康文韬，邓世聪，叶枫舒，陈昆，尚龙龙，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：