一种配电网故障预警方法以及系统技术方案

本发明专利技术公开一种配电网故障预警系统，包括：监控服务器、通信网络、监控终端；监控终端包括：电网电压检测电路、电网电流检测电路、视频采集装置、定位装置、气象数据采集装置以及监控终端处理器；监控终端用于获取配电线路、变压器、开关断路器、隔离开关、电容器、电抗器数据，获取节点‑支路关联表、母线节点关联表、节点、支路关联矩阵，读取配电线路开关状态、支路状态信息，计算每个节点有功负荷功率以及其无功负荷功率，并通过通信网络将获取的信息上传至监控主站；监控服务器接收远程监控终端通过通信网络发送的数据信息，并对配电网的数据信息实时显示、存储，当配电网的数据信息超出预设的阈值时，发出故障报警，并将故障区段隔离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电领域，尤其涉及一种配电网故障预警方法以及系统。
技术介绍
配电网处于电力系统的末端，具有地域分布广、电网规模大、设备种类多、网络连接多样、运行方式多变等鲜明特点。随着城镇化建设和用电需求的增长，配电网一直在不断地改造和扩建，其规模也不断扩大，国网公司系统内大多数县级以上配电网的规模都已达到百条馈线以上，一些中、大型城市的中压馈线已达到或超过千条。这样在国民经济发展的促进下，出现了拉闸限电现象；负荷的构成比例发生变化，居民、商业用电明显增加，使有些线路和变压器负荷加大，甚至因超负荷而造成局部停电；因电力系统自身的缺陷造成的局部故障扩大，出现大面积长时间停电事故的现象；由于无功电源配置和调节手段不适应负荷发展，电网电压水平不能满足电能质量要求，造成电气设备损坏甚至出现电压崩溃造成的停电事故；在配电网的运行中存在网损过高的问题等等。如今如何提高电力系统可靠性，对配电网运行状态进行实时监控，保证电气设备稳定运行是当下需要研究发展的方向。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术的目的在于，提供一种配电网故障预警方法，包括：步骤一：获取配电线路、变压器、开关断路器、隔离开关、电容器、电抗器数据，形成节点-支路关联表，对节点-支路关联表进行初始化；步骤二：读取配电线路开关状态、支路状态信息，由节点-支路组合形成母线，并把每个母线包含的节点号放到母线节点关联表，把每个母线的在的起始节点和终止节点记录在母线节点关联表中；步骤三：根据投退状态，将母线节点关联表和节点支路关联表组合形成网络连接关系的节点、支路关联矩阵；步骤四：读取每个节点注入的有功负荷功率以及其无功负荷功率，构建下式所示的潮流模型，初始化迭代过程中的有关参数，然后设置根节点电压，迭代次数k＝0；：PRi.t表示第i个节点在第t个时段的有功注入功率；PLi.t表示第i个节点在第t个时段的有功消耗功率；QRi.t表示第i个节点在第t个时段的无功注入功率；QLi.t表示电力系统的第i个节点在第t个时段的无功消耗功率；Vi.t表示第i个节点在第t个时段的电压幅值；Vj，t表示电力系统的第j个节点在第t个时段的电压幅值；Gij表示的第i个节点和第j个节点之间的线路的电导，Bij表示第i个节点和第j个节点之间的线路的电导；θij，t表示第i个节点和第j个节点在第t个时段的电压相角差；步骤五：从整个配电网结构的末端节点往前一节点计算各支路对配电网的潮流功率分布：为节点注入的有功功率；为节点注入的无功功率；PGi表示发电机初始有功功率向量，PLi0、QLi0分别表示节点i上的负荷初始有功功率和无功功率，PGiS、PLiS、QLiS；分别表示节点i上的发电机和负荷的功率增长方向，γi是节点i上的发电机网损分配因子；步骤六：从网络的根节点出发，由根节点向末端节点，利用下述公式计算配电网的电压分布：Vi+1(k+1)=(Vi(k+1)-Pi(k+1)Ri+Qi(k+1)XiVi(k+1))-jPi(k+1)Xi-Qi(k+1)RiVi(k+1)---(5)]]>步骤七：判断相邻两次迭代电压差幅值的最大值max|ΔV|是否小于给定的收敛数值；如果满足收敛条件，则停止计算；反之则配电网失稳。优选地，步骤三包括：根据各种电气设备的连接情况初始化开关，并确定开关的所属类型，所属类型包括属于总母线开关或属于连接支路的开关；获取节点-支路的关联数据，初始化节点-支路关联表；把节点-开关生成关联表和节点-支路关联表按首字节进行排序；对全网拓扑分析，初始化母线-节点关联表和节点-开关关联表；获取全网开关变位信息获取变位开关的类型，根据开关变位情况进行拓扑分析。优选地，当不满足收敛条件，配电网失稳时，通过下述公式分析配电网中故障节点Ci,j=αΣn=1kωijnyijnPRi.t+βΣn=k+1mωijnyiinQRi.t---(6)]]>式中：yijn为影响因素；ωijn为影响因素的权重因子；α和β为权重系数，α和β介于0至1之间。优选地，通过公式(7)得到分析故障节点元件出现故障后对电网的影响；Ti=αΣj=1N(EijPRi.t)2+βΣj=1NXj(EijQRi.t)2---(7)]]>式中：Eij为节点元件i故障后引起节点元件j的功率变化；Xj为节点元件j的电抗值；N为节点元件数，α为元件节点元件j过负荷权重，β为节点元件j电压越限权重；由式(7)可知，T越大，表明该元件故障对电网运行的影响程度越大，随着电网受到扰动后运行状态变化，循环计算各元件的风险并由大至小排序，对能引起电网风险传播较大的元件进行预防与控制，而对不能引起风险传播的元件不考虑。优选地，故障节点元件出现故障后对电网负荷的损失率为：S=Σi=1NTi·rqiΣj=1NTj·rj---(8)]]>rqi为第i个被切除节点的等级因子；rj为系统第j个节点的等级因子，等级因子的确定根据用户的具体情况设定。一种配电网故障预警系统，包括：监控服务器、通信网络、监控终端；监控终端用于获取配电线路、变压器、开关断路器、隔离开关、电容器、电抗器数据，获取节点-支路关联表、母线节点关联表、节点、支路关联矩阵，读取配电线路开关状态、支路状态信息，计算每个节点有功负荷功率以及其无功负荷功率，并通过通信网络将获取的信息上传至监控主站；监控终端包括：电网电压检测电路、电网电流检测电路、视频采集装置、定位装置、气象数据采集装置以及监控终端处理器；所述监控终端处理器包括监控箱以及位于所述监控箱内部的信号调理电路、模数转换电路、数据采集器、供电电源接口、无线通信电路和声光报警器；所述电网电压检测电路和所述电网电流检测电路均连接到所述信号调理电路的输入端，所述信号调理电路的输出端通过所述模数转换电路连接到所述数据采集器的输入端；所述数据采集器还分别与所述定位装置、所述气象数据采集装置、所述供电电源接口、所述无线通信电路和所述声光报警器电连接；监控服务器用于接收远程监控终端通过通信网络发送的数据信息，并对配电网的数据信息实时显示、存储，当配电网的数据信息超出预设的阈值时，发出故障报警，并将故障区段隔离。优选地，监控服务器还用于获取每个节点注入的有功负荷功率以及其无功负荷功率，构建潮流模型判断配电网工作状态；当配电网失稳时，监控服务器分析配电网中故障节点，分析故障节点元件出现故障后对电网的影响，并计算故障节点元件出现故障后对电网负荷的损失率。优选地，所述通信网络采用GSM、WCDMA、CDMA或GPRS网络；所述监控服务器包括：校时命令模块、时间设定模块；所述校时命令模块用于按照预设的时间向监控终端处理器自动发送校时命令，让现场的每个监控终端处理器的时间保持一致；监控服务器采用定时召唤的应答方式对监控终端进行实时传输；所述时间设定模块用于设定、修改传输设定时间。优选地，所述监控服务器包括：数据存储模块；数据存储模块用于储存数据，按照不同的节点编号建立数据库，按照一定的时间间隔存储模拟量和状态量。优选地，电网电压检测电路为电网电压零点检测电路；电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网故障预警方法，其特征在于，包括：步骤一：获取配电线路、变压器、开关断路器、隔离开关、电容器、电抗器数据，形成节点‑支路关联表，对节点‑支路关联表进行初始化；步骤二：读取配电线路开关状态、支路状态信息，由节点‑支路组合形成母线，并把每个母线包含的节点号放到母线节点关联表，把每个母线的在的起始节点和终止节点记录在母线节点关联表中；步骤三：根据投退状态，将母线节点关联表和节点支路关联表组合形成网络连接关系的节点、支路关联矩阵；步骤四：读取每个节点注入的有功负荷功率以及其无功负荷功率，构建下式所示的潮流模型，初始化迭代过程中的有关参数，然后设置根节点电压，迭代次数k＝0；：PRi.t表示第i个节点在第t个时段的有功注入功率；PLi.t表示第i个节点在第t个时段的有功消耗功率；QRi.t表示第i个节点在第t个时段的无功注入功率；QLi.t表示电力系统的第i个节点在第t个时段的无功消耗功率；Vi.t表示第i个节点在第t个时段的电压幅值；Vj，t表示电力系统的第j个节点在第t个时段的电压幅值；Gij表示的第i个节点和第j个节点之间的线路的电导，Bij表示第i个节点和第j个节点之间的线路的电导；θij，t表示第i个节点和第j个节点在第t个时段的电压相角差；步骤五：从整个配电网结构的末端节点往前一节点计算各支路对配电网的潮流功率分布：为节点注入的有功功率；为节点注入的无功功率；PGi表示发电机初始有功功率向量，PLi0、QLi0分别表示节点i上的负荷初始有功功率和无功功率，PGiS、PLiS、QLiS；分别表示节点i上的发电机和负荷的功率增长方向，γi是节点i上的发电机网损分配因子；步骤六：从网络的根节点出发，由根节点向末端节点，利用下述公式计算配电网的电压分布：Vi+1(k+1)=(Vi(k+1)-Pi(k+1)Ri+Qi(k+1)XiVi(k+1))-jPi(k+1)Xi-Qi(k+1)RiVi(k+1)---(5)]]>步骤七：判断相邻两次迭代电压差幅值的最大值max|ΔV|是否小于给定的收敛数值；如果满足收敛条件，则停止计算；反之则配电网失稳。...

【技术特征摘要】
1.一种配电网故障预警方法，其特征在于，包括：步骤一：获取配电线路、变压器、开关断路器、隔离开关、电容器、电抗器数据，形成节点-支路关联表，对节点-支路关联表进行初始化；步骤二：读取配电线路开关状态、支路状态信息，由节点-支路组合形成母线，并把每个母线包含的节点号放到母线节点关联表，把每个母线的在的起始节点和终止节点记录在母线节点关联表中；步骤三：根据投退状态，将母线节点关联表和节点支路关联表组合形成网络连接关系的节点、支路关联矩阵；步骤四：读取每个节点注入的有功负荷功率以及其无功负荷功率，构建下式所示的潮流模型，初始化迭代过程中的有关参数，然后设置根节点电压，迭代次数k＝0；：PRi.t表示第i个节点在第t个时段的有功注入功率；PLi.t表示第i个节点在第t个时段的有功消耗功率；QRi.t表示第i个节点在第t个时段的无功注入功率；QLi.t表示电力系统的第i个节点在第t个时段的无功消耗功率；Vi.t表示第i个节点在第t个时段的电压幅值；Vj，t表示电力系统的第j个节点在第t个时段的电压幅值；Gij表示的第i个节点和第j个节点之间的线路的电导，Bij表示第i个节点和第j个节点之间的线路的电导；θij，t表示第i个节点和第j个节点在第t个时段的电压相角差；步骤五：从整个配电网结构的末端节点往前一节点计算各支路对配电网的潮流功率分布：为节点注入的有功功率；为节点注入的无功功率；PGi表示发电机初始有功功率向量，PLi0、QLi0分别表示节点i上的负荷初始有功功率和无功功率，PGiS、PLiS、QLiS；分别表示节点i上的发电机和负荷的功率增长方向，γi是节点i上的发电机网损分配因子；步骤六：从网络的根节点出发，由根节点向末端节点，利用下述公式计算配电网的电压分布：Vi+1(k+1)=(Vi(k+1)-Pi(k+1)Ri+Qi(k+1)XiVi(k+1))-jPi(k+1)Xi-Qi(k+1)RiVi(k+1)---(5)]]>步骤七：判断相邻两次迭代电压差幅值的最大值max|ΔV|是否小于给定的收敛数值；如果满足收敛条件，则停止计算；反之则配电网失稳。2.根据权利要求1所述的配电网故障预警方法，其特征在于，步骤三包括：根据各种电气设备的连接情况初始化开关，并确定开关的所属类型，所属类型包括属于总母线开关或属于连接支路的开关；获取节点-支路的关联数据，初始化节点-支路关联表；把节点-开关生成关联表和节点-支路关联表按首字节进行排序；对全网拓扑分析，初始化母线-节点关联表和节点-开关关联表；获取全网开关变位信息获取变位开关的类型，根据开关变位情况进行拓扑分析。3.根据权利要求1所述的配电网故障预警方法，其特征在于，当不满足收敛条件，配电网失稳时，通过下述公式分析配电网中故障节点Ci,j=αΣn=1kωijnyijnPRi.t+βΣn=k+1mωijnyijnQRi.t---(6)]]>式中：yijn为影响因素；ωijn为影响因素的权重因子；α和β为权重系数，α和β介于0至1之间。4.根据权利要求3所述的配电网故障预警方法，其特征在于，通过公式(7)得到分析故障节点元件出现故障后对电网的影响；Ti=αΣj=1N(EijPRi.t)2+βΣj=1NXj(EijQRi.t)2---(7)]]>式中：Eij为节点元件i故障后引起节点元件j...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，王永东，周立洋，赵天珍，张建，于国兴，刘中魁，王永会，宋振山，高成，周毅，刘振华，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司章丘市供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37