一种高容错率的配网故障定位方法技术

本发明专利技术公开了属于交流配电网故障诊断技术领域的一种高容错率的配网故障定位方法。该方法利用FTU故障时上传的过电流信息矩阵与根据网络拓扑结构形成的过电流信息矩阵相比较，进行故障定位，具体包括：将配电网映射为一个有向图；根据配电网的有向图得到理想故障矩阵D；根据FTU实际上传的信息得到上报信息矩阵G；将理想故障矩阵D与上报信息矩阵G做差，得到故障判别矩阵P，进而得到故障区域；考虑FTU发生漏报、误报的情况，建立故障定位判据，并依据所述故障定位判据以及对应的条件概率来模拟FTU发生误报漏报的故障情况。本发明专利技术推理简单，容错性好，特别针对FTU漏报、误报的问题，提出的故障定位判别方法和扩大故障定位区域可提高定位准确率。

A Fault Location Method for Distribution Networks with High Fault Tolerance Rate

The invention discloses a fault location method of distribution network with high fault tolerance rate, which belongs to the field of fault diagnosis technology of AC distribution network. In this method, the over-current information matrix uploaded during FTU fault is compared with the over-current information matrix formed according to the network topology structure to locate the fault, which includes mapping the distribution network into a directed graph, obtaining the ideal fault matrix D according to the directed graph of the distribution network, and reporting according to the information actually transmitted by FTU. Information Matrix G; Fault Discrimination Matrix P is obtained by making a difference between ideal Fault Matrix D and Reporting Information Matrix G, and then the fault area is obtained; Fault location criterion is established considering the situation of FTU missing report and false report, and the fault situation of FTU missing report is simulated according to the fault location criterion and the corresponding conditional probability. \u3002 The method has the advantages of simple reasoning and good fault tolerance. Especially for the problems of FTU missing and false alarm, the proposed fault location discrimination method and enlarging the fault location area can improve the location accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种高容错率的配网故障定位方法
本专利技术属于交流配电网故障诊断
，尤其涉及一种高容错率的配网故障定位方法。
技术介绍
随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，城乡配电网得到了长足发展，用电负荷快速增长的同时，用户对供电可靠性和电能质量的要求也越来越高。配电网作为服务用户的终端环节，故障发生后能够精确分析故障、迅速定位故障、有效隔离故障可以最大程度减少用户损失、提高供电可靠性并保证系统的安全稳定运行。随着配电网自动化水平的提高，大量自动化终端设备如馈线终端单元(feederterminalunit，FTU)应用于配电网，故障时，FTU将故障电流的大小和方向、故障电压和故障时刻等故障信息和开关状态信息上传主站，主站通过相应的故障定位方法来处理信息，定位故障区域，有效提高了故障定位的速度与精度。但由于FTU大多安装在户外，有诸多不利的因素如环境恶劣、电磁干扰、通信错误的、FTU硬件的误判等都会使得FTU上传的故障信息出现畸变或缺失，导致故障定位错误，影响系统的安全运行。目前，利用FTU信息来实现故障定位的方法主要分为两类：直接算法和间接算法。两种算法一般都先利用FTU来检测过电流判断该区域是否出现故障，再利用对应的算法来定位故障。直接算法中最典型的是矩阵算法，其根据网络拓扑结构和FTU上传的故障信息，得到网络拓扑矩阵和故障信息矩阵，再推导出故障判定矩阵，确定故障区段。该算法对于FTU上传信息的精度要求高，面对FTU漏报、误报的情况，必然会发生误定位。间接算法根据FTU上报的故障电流信息以及配电网的拓扑结构形成评价函数，再利用智能优化算法，来寻找评价函数的最优解，实现故障定位。间接算法相比直接算法，在面对FTU漏报、误报时，具有一定的容错率，但面对多区段的复杂配电网，解的维度增加，使得求解速度下降，且易发生误定位。因此，配电网的故障定位问题在一定程度上没有得到有效解决，有必要提出更加简单高效且具有较高容错性能的方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种高容错率的配网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将配电网中装有FTU的断路器、分段开关作为顶点，馈线段作为弧线段，且弧线段的方向与线路潮流方向相同，将配电网映射为一个有向图；利用FTU检测过电流信息，经判断后上传至控制主站；步骤2、根据配电网的有向图得到各区域故障时FTU上传的理想故障矩阵D，并将其记录于主站中；根据FTU实际上传的信息得到上报信息矩阵G，将所述理理想故障矩阵D与上报信息矩阵G做差，得到故障判别矩阵P，通过分析故障判别矩阵P的信息得到故障区域；步骤3、考虑FTU发生漏报、误报的情况，建立故障定位判据，并依据所述故障定位判据以及对应的条件概率来模拟FTU发生误报漏报的故障情况。所述步骤1的具体过程为：1)将配电网中装有FTU的断路器、分段开关、联络开关作为节点，对各节点、各开关间的的区域以及电源进行编号；2)确定配电网的正方向，若配电网仅由一个电源供电，则全网供电功率的流出方向作为配电网络的正方向；若配电网由多个电源供电，则任意选取其中一个电源作为参考，将该电源单独供电、其它电源看做负荷时的功率流出方向作为配电网络的正方向；3)判断过电流信息并上传，故障发生后，当FTU检测到过流信息，并与网络正方向相同时，向控制主站上报1；当FTU检测到过流信息，并与网络正方向相反时，上报-1；当FTU未检测到过流信息时，上报0。所述步骤2的具体过程如下：1)根据配电网的有向图，得到各区域故障时由FTU上传的理想故障矩阵D，所述理想故障矩阵D删除了最接近非参考电源的FTU上报的信息，仅保留最接近参考电源的FTU上报的信息量，以减少矩阵的维度，理想故障矩阵D的第i行表示第i个区域，每行的数据为相应区域故障时各FTU的上报的过流信息量；矩阵D的第j列代表各个FTU，每一列的数据为某一个FTU对于各区域故障时的过流信息量，所述理想故障矩阵D的表达式为：D(i,j)＝d(j)式中，D(i,j)为区域i发生故障时第j个FTU上传的信息量，d(j)为第j个FTU上传的信息量；2)根据FTU实际上传的信息得到上报信息矩阵G，所述上报信息矩阵G为实际运行时的FTU上报信息矩阵，为了使FTU上报信息量与理想故障信息矩阵D的维度相同，在主站中将得到的故障信息量进行扩展，令上报信息矩阵G的每行元素均等于FTU实际上报信息，上报信息矩阵G的行数等于配电网的区域数量，使得上报信息矩阵G的行列数与理想故障信息矩阵D的行列数相同，得到的上报信息矩阵G的表达式为：G(m,j)＝G(n,j)＝d(j)式中：G(m,j)为第m行，第j个FTU上传的信息量；G(n,j)为第n行，第j个FTU上传的信息量；d(j)为第j个FTU上传的信息量；3)将理想故障矩阵D与上报信息矩阵G比较做差，得到故障判别矩阵P：P＝D-G其中，P的每一行代表各个区域，每一列代表各个FTU；4)分析故障判别矩阵P的信息，确定矩阵P中元素全为0的行对应的区域为故障区域。所述步骤3采用相似度值的计算方法建立故障定位判据，即将计算得到的矩阵P每行元素绝对值的和作为各区域的相似度值，相似度值最小的行对应的区域即故障区域，所述相似度值的计算公式为：式中，pi,j为矩阵P中第i行第j列的元素，m为区域数量，n为上报的FTU数量，x为故障区域对应的行标，第x行对应的区域即为故障区域；当FTU正确上报时，各区域对应的相似度值如下式所示，式中，x为故障区域对应的行标，i为非故障区域对应的行标。所述步骤3考虑馈线终端设备FTU发生漏报误报情况，按照以下条件概率公式进行模拟仿真：式中，P()表示各种情况的故障概率，S(i)为各测点理想上报信息，SC(i)为各测点实际上报信息。本专利技术的有益效果在于：(1)与矩阵法相比，本专利技术的容错率大大提高；与人工智能算法相比，本专利技术更加简单高效，不会有陷入局部收敛，导致定位结果错误的问题；(2)本专利技术不仅利用了电流的大小，还利用了电流的方向来判断，使得故障定位准确率提高；(3)本专利技术在形成矩阵时，减少了部分FTU的冗余信息，降低了矩阵维度使得计算更加快捷；(4)本专利技术适用于多电源并列供电配电网的故障定位，经过系统的验算，本专利技术提出的故障定位判据能有效提高故障定位准确率，且不影响正常上报情况。(5)本专利技术推理简单，容错性好，具有较高的实用价值。附图说明附图1为本专利技术的多电源复杂配电网的故障定位方法流程图；附图2为多电源配电网的拓扑结构图；附图3为多电源配电网的FTU理想上报矩阵D；附图4为区域a故障时的FTU正确上报矩阵G；附图5为区域a故障时的FTU正确上报的判别矩阵P；附图6为区域a故障时的FTU未正确上报的判别矩阵P；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。附图1为本专利技术的多电源复杂配电网的故障定位方法流程图，如图1所示，包括以下步骤：步骤1、将配电网中装有FTU的断路器、分段开关作为顶点，馈线段作为弧线段，且弧线段的方向与线路潮流方向相同，将配电网映射为一个有向图；利用FTU检测过电流信息，经判断后上传至控制主站；步骤2、根据配电网的有向图得到各区域故障时FTU上传的理想故障矩阵D，并将其记录于主站中；根据FTU实际上传的信息得到上报信息矩阵G，将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高容错率的配网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将配电网中装有FTU的断路器、分段开关作为顶点，馈线段作为弧线段，且弧线段的方向与线路潮流方向相同，将配电网映射为一个有向图；利用FTU检测过电流信息，经判断后上传至控制主站；步骤2、根据配电网的有向图得到各区域故障时FTU上传的理想故障矩阵D，并将其记录于主站中；根据FTU实际上传的信息得到上报信息矩阵G，将所述理理想故障矩阵D与上报信息矩阵G做差，得到故障判别矩阵P，通过分析故障判别矩阵P的信息得到故障区域；步骤3、考虑FTU发生漏报、误报的情况，建立故障定位判据，并依据所述故障定位判据以及对应的条件概率来模拟FTU发生误报漏报的故障情况。

【技术特征摘要】
1.一种高容错率的配网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将配电网中装有FTU的断路器、分段开关作为顶点，馈线段作为弧线段，且弧线段的方向与线路潮流方向相同，将配电网映射为一个有向图；利用FTU检测过电流信息，经判断后上传至控制主站；步骤2、根据配电网的有向图得到各区域故障时FTU上传的理想故障矩阵D，并将其记录于主站中；根据FTU实际上传的信息得到上报信息矩阵G，将所述理理想故障矩阵D与上报信息矩阵G做差，得到故障判别矩阵P，通过分析故障判别矩阵P的信息得到故障区域；步骤3、考虑FTU发生漏报、误报的情况，建立故障定位判据，并依据所述故障定位判据以及对应的条件概率来模拟FTU发生误报漏报的故障情况。2.根据权利要求1所述的一种高容错率的配网故障定位方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：1)将配电网中装有FTU的断路器、分段开关、联络开关作为节点，对各节点、各开关间的的区域以及电源进行编号；2)确定配电网的正方向，若配电网仅由一个电源供电，则全网供电功率的流出方向作为配电网络的正方向；若配电网由多个电源供电，则任意选取其中一个电源作为参考，将该电源单独供电、其它电源看做负荷时的功率流出方向作为配电网络的正方向；3)判断过电流信息并上传，故障发生后，当FTU检测到过流信息，并与网络正方向相同时，向控制主站上报1；当FTU检测到过流信息，并与网络正方向相反时，上报-1；当FTU未检测到过流信息时，上报0。3.根据权利要求1所述的一种高容错率的配网故障定位方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程如下：1)根据配电网的有向图，得到各区域故障时由FTU上传的理想故障矩阵D，所述理想故障矩阵D删除了最接近非参考电源的FTU上报的信息，仅保留最接近参考电源的FTU上报的信息量，以减少矩阵的维度，理想故障矩阵D的第i行表示第i个区域，每行的数据为相应区域故障时各FTU的上报的过流信息量；矩阵D的第j列代表各个FTU，每一列的数据为某一个FTU...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾科，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网北京市电力公司，国网冀北电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11