一种有源配电网故障诊断与定位的方法及其系统技术方案

一种有源配电网故障诊断与定位的方法及其系统，方法包括步骤：S1，将线路划分为N个区段；S2，获取第k区段的始端与终端的电压与电流的基波分量信号；S3，建立第k区段的非故障情况下的π型四端口网络模型求取理论值；S4，比较理论值与测量值；S5，比较结果都在误差允许范围内，则k＝k+1,跳至步骤S7；S6，比较结果至少有一个不在误差允许范围内，建立第k区段的故障情况下的π型四端口网络的各序分量的关系方程式判断故障类型以及故障位置，k＝k+1，跳至步骤S7；S7，k≤N时，跳至步骤S2；k＝N+1时，线路检测完毕。系统包括通过通信网络连接的采集信号模块与中央处理器。它能够精确的定位故障类型与地点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电网安全领域，尤其涉及一种有源配电网故障诊断与定位的方法及其系统。
技术介绍
配电网故障定位是指当配电网发生故障时，及时准确地确定故障点和故障区域，以便迅速隔离故障和恢复故障区域内非故障段的供电。配电网故障定位和隔离是配电自动化的关键技术之一，配电网的故障恢复和设备抢修都是建立在故障准确定位的基础之上。在故障发生时，迅速完成配网故障定位，隔离故障区段，恢复非故障区的正常供电，压缩停电造成的区域影响，是提高供电可靠性，保证供电质量的有效措施。配电网的故障定位方法可分为单点测量方法和多点测量方法，单点测量方法一般基于阻抗法或负荷法，当应用于复杂拓扑结构的网络或动态网络中时，其测量误差将会变得很大。多点测量方法由分布在配电网多个测量装置所支持，可采用更简单高效的方法对故障进行定位和识别，定位精度高，并且在有源配电网中同样适用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种有源配电网故障诊断与定位的方法及其系统，它能够有效诊断故障发生的线路区段，并进一步识别故障类型和准确定位。为了实现上述目的，本专利技术采用的方案是：一种有源配电网故障诊断与定位的方法，包括步骤：S1，将待检测线路划分为N个区段，并将所有区段按照潮流方向依次排序，定义：每个区段潮流方向始点为区段的始端，潮流方向终点为终端，N为正整数；S2，获取第k区段的始端与终端的电压与电流的基波分量信号，k为正整数，k的取值范围为1≤k≤N；S3，以第k区段的始端的电压与电流的基波分量信号为输入变量，终端的电压与电流的基波分量信号为输出信号，建立第k区段的非故障情况下的π型四端口网络模型，代入步骤S2所获取的第k区段的始端的电压与电流的基波分量信号求取终端的电压与电流的基波分量信号的理论值；S4，将步骤S2中获取的第k区段的终端的电压基波分量信号与步骤S3中获取的第k区段的终端的电压的基波分量信号的理论值做比较，将步骤S2中获取的第k区段的终端的电流基波分量信号与步骤S3中获取的第k区段的终端的电流的基波分量信号的理论值做比较；S5，当步骤S4中的比较结果都在误差允许范围内，则k＝k+1,跳至步骤S7；S6，当步骤S4中的比较结果至少有一个不在误差允许范围内，建立第k区段的故障情况下的π型四端口网络的各序分量的关系方程式判断故障类型以及故障位置，k＝k+1，跳至步骤S7；S7，k≤N时，跳至步骤S2；k＝N+1时，线路检测完毕。所述步骤S3中建立第k区段的非故障情况下的π型四端口网络模型包括步骤：S31，π型四端口网络的参数如下：ALd,i,0=1+ZLd,i,0·YLd,i,0/2!=DLd,i,0]]>BLd,i,0=ZLd,i,0]]>CLd,i,0=YLd,i,0]]>S32，π型四端口网络的输入与输出的关系等式如下：V2d,i,0=Dd,i,0·V1d,i,0-Bd,i,0·I1d,i,0I2d,i,0=-Cd,i,0·V1d,i,0+Ad,i,0·I1d,i,0]]>其中，和分别表示输入节点的相电压和线电流的各序分量；和分别表示输出节点的相电压和线电流的各序分量，d为正序，i为负序，0为零序。所述步骤S5与步骤S6中的误差允许范围为5％。所述步骤S6中包括步骤：S61，建立第k区段的故障情况下的π型四端口网络的各序分量的关系方程式：[HG]·[HX][0][0][HL-X]·VM1dVM1iVM10IM1dIM1iIM10VV2dVV2iVV20IV2dIV2iIV20=000000---(3)]]>其中，[HX]=DXd00-BXd000DXd00-BXi000DXd00-BX0-CXd00AXd000-CXi00AXi000-CX000AX0,]]>[HL-X]=AL-Xd00-BL-Xd000AL-Xd00-BL-Xi000AL-Xd00-BL-X0-CL-Xd00DL-Xd000-CL-Xi00DL-Xi000-CL-X000DL-X0]]>其中，分别表示故障上游四端口网络参数的各序参数；分别表示故障下游四段网络参数的各序参数；[HG]是故障类型矩阵，分为A相接地故障矩阵，AB两相短路故障矩阵，AB两相接地故障矩阵以及三相接地故障矩阵四种类型；S62，将四种不同的类型矩阵依次代入公式(3)中利用牛拉迭代法进行求解，当求解结果收敛时，则代入故障类型为线路故障类型；S63，可以定义矩阵[S]为：[S]=[HG]·[HX][0][0][HL-X]]]>则矩阵[S]的系数Sij可以表示为一个关于距离x和故障阻抗R(R可以是RG或RT，RG代表故障阻抗，RT代表相间阻抗)的q项多项式：Sij=Σq=0q(wij(q)·xq)+Σq=0q[(pij(q)·xq)·R],(i=1-12,j=1-6)]]>x表示故障处到每条线路发送端的距离；R是故障阻抗；wij(q)是关于距离x的q项多项式的项系数，q为正整数；S64，根据步骤S62与S63求解出故障处到参考节点的距离x和故障阻抗R。所述步骤S61中的A相接地故障矩阵[HG]为：[HG]=111000-1-1-1000000RTRTRT-1-1-1RTRTRTα2α1000-α2-α-1000000-α2-α-1000-α2-α-1αα21000-α-α2-1000000αα21000-α-α2-1]]>AB两相短路故障矩阵[HG]为：[HG]=111000-1-1-10001-α21-α0-RG-RG-RG000RGRGRGα2α1000-α2-α-1000000-α-α22000αα2-2αα21000-α-α2-10000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源配电网故障诊断与定位的方法，其特征是，包括步骤：S1，将待检测线路划分为N个区段，并将所有区段按照潮流方向依次排序，定义：每个区段潮流方向始点为区段的始端，潮流方向终点为终端，N为正整数；S2，获取第k区段的始端与终端的电压与电流的基波分量信号，k为正整数，k的取值范围为1≤k≤N；S3，以第k区段的始端的电压与电流的基波分量信号为输入变量，终端的电压与电流的基波分量信号为输出信号，建立第k区段的非故障情况下的π型四端口网络模型，代入步骤S2所获取的第k区段的始端的电压与电流的基波分量信号求取终端的电压与电流的基波分量信号的理论值；S4，将步骤S2中获取的第k区段的终端的电压基波分量信号与步骤S3中获取的第k区段的终端的电压的基波分量信号的理论值做比较，将步骤S2中获取的第k区段的终端的电流基波分量信号与步骤S3中获取的第k区段的终端的电流的基波分量信号的理论值做比较；S5，当步骤S4中的比较结果都在误差允许范围内，则k＝k+1,跳至步骤S7；S6，当步骤S4中的比较结果至少有一个不在误差允许范围内，建立第k区段的故障情况下的π型四端口网络的各序分量的关系方程式判断故障类型以及故障位置，k＝k+1，跳至步骤S7；S7，k≤N时，跳至步骤S2；k＝N+1时，线路检测完毕。...

【技术特征摘要】
1.一种有源配电网故障诊断与定位的方法，其特征是，包括步骤：
S1，将待检测线路划分为N个区段，并将所有区段按照潮流方向依次排序，定义：每个区
段潮流方向始点为区段的始端，潮流方向终点为终端，N为正整数；
S2，获取第k区段的始端与终端的电压与电流的基波分量信号，k为正整数，k的取值范
围为1≤k≤N；
S3，以第k区段的始端的电压与电流的基波分量信号为输入变量，终端的电压与电流的
基波分量信号为输出信号，建立第k区段的非故障情况下的π型四端口网络模型，代入步骤
S2所获取的第k区段的始端的电压与电流的基波分量信号求取终端的电压与电流的基波分
量信号的理论值；
S4，将步骤S2中获取的第k区段的终端的电压基波分量信号与步骤S3中获取的第k区段
的终端的电压的基波分量信号的理论值做比较，将步骤S2中获取的第k区段的终端的电流
基波分量信号与步骤S3中获取的第k区段的终端的电流的基波分量信号的理论值做比较；
S5，当步骤S4中的比较结果都在误差允许范围内，则k＝k+1,跳至步骤S7；
S6，当步骤S4中的比较结果至少有一个不在误差允许范围内，建立第k区段的故障情况
下的π型四端口网络的各序分量的关系方程式判断故障类型以及故障位置，k＝k+1，跳至步
骤S7；
S7，k≤N时，跳至步骤S2；k＝N+1时，线路检测完毕。
2.根据权利要求1所述的一种有源配电网故障诊断与定位的方法，其特征是，所述步骤
S3中建立第k区段的非故障情况下的π型四端口网络模型包括步骤：
S31，π型四端口网络的参数如下：
ALd,i,0=1+ZLd,i,0·YLd,i,0/2!=DLd,i,0]]>BLd,i,0=ZLd,i,0]]>CLd,i,0=YLd,i,0]]>S32，π型四端口网络的输入与输出的关系等式如下：
V2d,i,0=Dd,i,0·V1d,i,0-Bd,i,0·I1d,i,0I2d,i,0=-Cd,i,0·V1d,i,0+Ad,i,0·I1d,i,0]]>其中，和分别表示输入节点的相电压和线电流的各序分量；和分别
表示输出节点的相电压和线电流的各序分量，d为正序，i为负序，0为零序。
3.根据权利要求2所述的一种有源配电网故障诊断与定位的方法，其特征是，所述步骤
S5与步骤S6中的误差允许范围为5％。
4.根据权利要求3所述的一种有源配电网故障诊断与定位的方法，其特征是，所述步骤
S6中包括步骤：
S61，建立第k区段的故障情况下的π型四端口网络的各序分量的关系方程式：
[HG]·[HX][0][0][HL-X]·VM1dVM1iVM10IM1dIM1iIM10VV2dVV2iVV20IV2dIV2iIV20=000000---(3)]]>其中，是故障情况下区段π型四端口网络的输入节点的电压各序分量，
是故障情况下区段π型四端口网络的输入节点的电流各序分量，是
故障情况下区段π型四端口网络的输出节点的电压各序分量，是故障情况下区
段π型四端口网络的输出节点的电流各序分量；
[HX]=DXd00-BXd000DXd00-BXi000DXd00-BX0-CXd00AXd000-CXi00AXi000-CX000AX0,]]>[HL-X]=AL-Xd00-BL-Xd000AL-Xd00-BL-Xi000AL-Xd00-BL-X0-CL-Xd00DL-Xd000-CL-Xi00DL-Xi000-CL-X000DL-X0]]>其中，分别表示故障上游四
端口网络参数的各序参数；分别表示故障下游四段网络参数的各序参数；[HG]是故障类型矩阵，分为A相接地故障矩
阵，AB两相短路故障矩阵，AB两相接地故障矩阵以及三相接地故障矩阵四种类型；
S62，将四种不同的类型矩阵依次代入公式(3)中利用牛拉迭代法进行求解，当求解结
果收敛时，则代入故障类型为线路故障类型；
S63，可以定义矩阵[S]为：
[S]=...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世栋，张林利，邵志敏，李建修，刘合金，孙勇，李立生，马艳，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37