一种电能质量扰动源的定位系统的定位方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电能质量扰动源的定位系统的定位方法，定位系统包括电能质量管理主站及与主站之间通过以太网连接的电能质量在线监测装置，在辐射型配电系统的输电线路的每个监测点设置一台电能质量在线监测装置，各个电能质量在线监测装置之间通过以太网连接；当系统中发生实际扰动事件时，电能质量在线监测装置检测到扰动事件后会记录下扰动源发生的时刻并通过以太网以广播的方式通知网络中其它的电能质量在线监测装置以该时刻为基准启动扰动录波系统，记录下该时刻之前N个周波和之后N个周波的采样数据，并实时的发送到电能质量管理主站，通过各个电能质量在线监测装置之间相互协作建立系统覆盖矩阵和系统方向矩阵，再进行扰动源定位。

【技术实现步骤摘要】
一种电能质量扰动源的定位系统的定位方法本申请是申请号为：201510097288.3，专利技术创造名称为《一种电能质量扰动源定位系统及定位方法》，申请日为：2015年3月4日的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及电能质量污染源在线监测领域，具体涉及一种电网中电能质量扰动源的定位系统及定位方法。
技术介绍
近年来随着经济的飞速发展，电力负荷增长迅猛，用电负荷日趋复杂化和多样化，越来越多的非线性、冲击性、不平衡和谐波丰富的应用设备相继接入电网，都会不同程度地影响到供电电网的电能质量。加之监控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，电能质量问题日益突出。当前，电力系统中与电能质量相关的研究热点主要集中在以下几个方面：电能质量信号的辨识处理、电能质量评价指标、电能质量在线监测装置和系统的结构、电能质量控制等。然而，电能质量事件发生后扰动源的定位技术也十分重要，不仅有助于电力部门与用户之间的责任判定和纠纷的合理解决，而且对电力部门制定电能质量缓和和控制策略具有重要指导作用。因此，有必要建立一套电能质量的远程、集中监测与分析系统，对影响电能质量的污染源如电压或电流的暂升、暂降和短时中断等指标进行分析，及时找出影响电能质量污染源的原因，保证电网安全、可靠、经济运行。目前配电网中电能质量扰动源的定位方法主要有以下两类方法：1、基于扰动方向关系表格的判定方法。根据系统中网络结构和电能质量在线监测装置(PQMD)的布置情况，预先列写出系统中扰动源位置和各个电能质量在线监测装置之间的扰动方向关系表。当系统中发生实际扰动事件时，根据各监测点的测量数据进行扰动方向的判断，并与该关系表格进行比对，来实现定位功能。该方法的缺点是：必须依靠人工的比较才能进行扰动源的定位，工作效率低。目前虽然可以通过计算机编程进行自动分析来实现扰动源的自动定位，但有些情况下(例如其它线路上的扰动源对电能质量在线监测装置的影响，即不能充分利用所有支路信息进行定位判断)存在模糊目标扰动源时，不能实现精确定位，定位准确性和容错能力较差。2、基于单测点或多测点的扰动源方向判定的符号型定位方法。根据电力系统中布置的单个或多个电能质量在线监测装置，研究各种事件类型对应的扰动源方向判定算法。例如，当电力系统中发生电压暂降事件或谐波事件时，采用基于扰动功率和扰动能量、基于等效阻抗实部符号等方法，可实现扰动事件发生在监测点前向或后向的判定。目前也有学者在此基础上提出基于遗传算法的电能质量扰动源定位方法，该方法通过对扰动信号高频分量产生机理的分析，利用小波变换提取高频分量，将高频扰动能量的极性作为扰动方向判别的依据，并根据系统拓扑结构及监测点布置情况，建立了扰动源定位优化模型,将扰动源定位问题转化成为0-1整数规划问题，采用遗传算法进行求解。该方法的缺点是：只能判定出扰动源相对于该监测点的前、后方向，在电力网络中发生电能质量事件时，并不能真正实现扰动源的精确定位(如定位到具体某条线路)，建立扰动源定位优化模型、采用遗传算法进一步增大了电能质量在线监测装置的计算量和存储量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能实现扰动源准确自动定位和自动消除扰动源模糊项、效率高、结构简单、成本低廉、易于实现和部署的电能质量扰动源的定位系统的定位方法。实现本专利技术目的的技术方案是提供一种电能质量扰动源的定位系统的定位方法，所述电能质量扰动源的定位系统包括电能质量管理主站以及在辐射型配电系统的输电线路的每个监测点设置的一台电能质量在线监测装置，各个电能质量在线监测装置之间通过以太网连接，各电能质量在线监测装置与电能质量管理主站之间通过以太网连接；当系统中发生实际扰动事件时，电能质量在线监测装置检测到扰动事件后会记录下扰动源发生的时刻并通过以太网以广播的方式通知网络中其它的电能质量在线监测装置以该时刻为基准启动扰动录波系统，记录下该时刻之前N个周波和之后N个周波的采样数据，N≥1，并实时的发送到电能质量管理主站；电能质量管理主站存储着各个电能质量在线监测装置的设备号以及所在监测点的地址。进一步的，所述电能质量扰动源的定位系统还包括支持IEEE1588协议的以太网交换机，电能质量管理主站支持IEEE1588协议，电能质量在线监测装置设有支持IEEE1588协议的以太网接口，电能质量管理主站之间与各个电能质量在线监测装置均通过专用的屏蔽网络连接线按照国际通用标准接入以太网交换机后组网，整个系统采用IEEE1588对时协议进行时钟校准。上述电能质量扰动源的定位系统的定位方法，包括如下几个步骤：①根据已知的配电系统拓扑结构，构建有根数结构图，并且标识出整个系统中各个电能质量在线监测装置布置点的位置信息；②建立整个系统覆盖矩阵，根据系统中有根数各节点与电能质量在线监测装置的相关位置关系，可定义系统的覆盖矩阵AL×M，AL×M可在系统初始化时完成：其中，L为系统中有根数中的节点总数，M对应系统中的线段数量，为整个系统中安装的电能质量在线监测装置数量，矩阵AL×M的每一个数据ai×j表示系统中第j个电能质量在线监测装置布置点与第i个电能质量在线监测装置监测点的位置关系，初始化具体赋值为：如果如果Li位于Mj的前向区域，则令aij＝-1，反之；aij＝+1，系统所述的Mj后向区域是指第j个电能质量在线监测装置布置节点以及该节点的子节点区域；前向区域是指除了后向区域外的其它节点区域；③根据系统中某一时刻某点处的电能质量在线监测装置检测到电网电能质量出现问题或发生电流、电压突变等扰动源事件时，该设备会记录下扰动源发生的时刻并通过以太网以广播的方式通知网络中其它的电能质量在线监测装置即时启动故障录波系统，记录下该时刻之前N个周波和之后N个周波的采样数据，N≥1，系统中各个电能质量在线监测装置与电能质量管理主站间使用IEEE1588对时协议作为整个系统的基准时间；④当每个电能质量在线监测装置设备完成录波工作后，电能质量在线监测装置可根据检测到的扰动数据确认事件类型；⑤根据网络中的各个电能质量在线监测装置实时向电能质量管理主站发送的该时刻的系统覆盖矩阵和系统方向矩阵的乘积、多个时刻的录播回放相互比对、各个所录波形的频谱分析以及电能质量管理主站中存储的系统位置信息获得系统中扰动源事件发生的精确时间和位置，其具体步骤如下：首先，根据系统覆盖矩阵和发生扰动源事件时各个电能质量在线监测装置实时上传到主站的信息，建立系统该时刻的方向矩阵BM×1：式中，bj表示系统中第i个线段处发生扰动源事件时，第j个电能质量在线监测装置设备对扰动源方向的判定结果，如果判定扰动源为后向扰动，即判定出扰动源事件位于第j个电能质量在线监测装置设备之后，则令bj＝+1；反之，bj＝-1；bj的值带有时标，电能质量管理主站则可以通过各个电能质量在线监测装置上传的实时数据信息建立发生扰动源事件时刻的系统方向矩阵；然后，将系统覆盖矩阵和该时刻的系统方向矩阵进行矩阵乘法运算，得到结果矩阵CL×1为：结果矩阵中每个元素ci的值与电力网络拓扑结构以及电能质量在线监测装置的具体布置状况有关，根据ci的值的绝对值是否等于系统中布置的电能质量在线监测装置的数量的元素个数，若相等则确认该时刻该行元素ci对应的线段Li为电能质量扰动源；最后，有了初步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能质量扰动源的定位系统的定位方法，其特征在于：所述电能质量扰动源的定位系统包括电能质量管理主站以及在辐射型配电系统的输电线路的每个监测点设置的一台电能质量在线监测装置，各个电能质量在线监测装置之间通过以太网连接，各电能质量在线监测装置与电能质量管理主站之间通过以太网连接；当系统中发生实际扰动事件时，电能质量在线监测装置检测到扰动事件后会记录下扰动源发生的时刻并通过以太网以广播的方式通知网络中其它的电能质量在线监测装置以该时刻为基准启动扰动录波系统，记录下该时刻之前N个周波和之后N个周波的采样数据，N≥1，并实时的发送到电能质量管理主站；电能质量管理主站存储着各个电能质量在线监测装置的设备号以及所在监测点的地址；应用上述电能质量扰动源的定位系统的定位方法包括如下几个步骤：①根据已知的配电系统拓扑结构，构建有根数结构图，并且标识出整个系统中各个电能质量在线监测装置布置点的位置信息；②建立整个系统覆盖矩阵，根据系统中有根数各节点与电能质量在线监测装置的相关位置关系，可定义系统的覆盖矩阵AL×M，AL×M可在系统初始化时完成：

【技术特征摘要】
1.一种电能质量扰动源的定位系统的定位方法，其特征在于：所述电能质量扰动源的定位系统包括电能质量管理主站以及在辐射型配电系统的输电线路的每个监测点设置的一台电能质量在线监测装置，各个电能质量在线监测装置之间通过以太网连接，各电能质量在线监测装置与电能质量管理主站之间通过以太网连接；当系统中发生实际扰动事件时，电能质量在线监测装置检测到扰动事件后会记录下扰动源发生的时刻并通过以太网以广播的方式通知网络中其它的电能质量在线监测装置以该时刻为基准启动扰动录波系统，记录下该时刻之前N个周波和之后N个周波的采样数据，N≥1，并实时的发送到电能质量管理主站；电能质量管理主站存储着各个电能质量在线监测装置的设备号以及所在监测点的地址；应用上述电能质量扰动源的定位系统的定位方法包括如下几个步骤：①根据已知的配电系统拓扑结构，构建有根数结构图，并且标识出整个系统中各个电能质量在线监测装置布置点的位置信息；②建立整个系统覆盖矩阵，根据系统中有根数各节点与电能质量在线监测装置的相关位置关系，可定义系统的覆盖矩阵AL×M，AL×M可在系统初始化时完成：其中，L为系统中有根数中的节点总数，M对应系统中的线段数量，为整个系统中安装的电能质量在线监测装置数量，矩阵AL×M的每一个数据ai×j表示系统中第j个电能质量在线监测装置布置点与第i个电能质量在线监测装置监测点的位置关系，初始化具体赋值为：如果如果Li位于Mj的前向区域，则令aij＝-1，反之；aij＝+1，系统所述的Mj后向区域是指第j个电能质量在线监测装置布置节点以及该节点的子节点区域；前向区域是指除了后向区域外的其它节点区域；③根据系统中某一时刻某点处的电能质量在线监测装置检测到电网电能质量出现问题或发生电流、电压突变等扰动源事件时，该设备会记录下扰动源发生的时刻并通过以太网以广播的方式通知网络中其它的电能质量在线监测装置即时启动故障录波系统，记录下该时刻之前N个周波和之后N个周波的采样数据，N≥1，系统中各个电能质量在线监测装置与电能质量管理主站间使用IEEE1588对时协议作为整个系统的基准时间；④当每个电能质量在线监测装置设备完成录波工作后，电能质量在线监测装置可根据检测到的扰动数据确认事件类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄重，
申请(专利权)人：江苏省电力公司常州供电公司，江苏省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32