一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法技术

技术编号:24329523 阅读:54 留言:0更新日期:2020-05-29 19:08
本发明专利技术涉及一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法,包括以下步骤:10)建立设备元件‑开关静态关联矩阵;20)采集开关的位置状态信息,形成开关状态矩阵;30)建立设备元件‑开关动态关联矩阵;40)采集当地开关的过流信息,形成开关过流信息矩阵;50)计算故障设备元件定位矩阵,形成故障定位结果输出矩阵;52)建立过流信息校验矩阵Q

A fast fault location method for distribution network adapting to topology change and information error

【技术实现步骤摘要】
一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法
本专利技术涉及快速、准确地实现配电网故障定位方法领域,尤其是一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法。
技术介绍
配电网作为电力系统的末端环节,直接连接着广大用电客户,是保障供电安全可靠性以及提升电网企业电力服务质量的关键环节。当配电网发生故障时,对故障区域实现准确定位,对于后续实现故障区域快速隔离以及健全区域及时恢复供电等工作有着重要的工程意义,能够有效缩短电力中断时间,显著提升配电网的供电可靠性,保证电力的连续供给。近年来,随着清洁可再生能源的快速发展,大量分布式电源积极接入配电网,配电网逐渐由传统辐射状网、无源的供电模式向环状网、有源的供电模式演变,呈现潮流不定、运行方式多变、拓扑结构多变的新特征,再加上其周边环境日益复杂,配电网发生故障或者多重故障的概率随之上升,增加了故障信息的不确定性,如何利用故障信息快速、准确地实现配电网故障定位以进一步实现故障区域快速隔离以及健全区域及时恢复供电,已成为提升配电网供电可靠性的研究热点。目前,针对配电网的故障定位方法研究涌现了大量的成果,大致分为两类:一是利用机器学习、神经网络、Petri网、贝叶斯网络等人工智能算法对配电网的故障信息进行分析和挖掘,利用最小故障集或者状态趋近思想来进一步实现故障区域的定位,能够在信息错误等情况实现故障准确定位,具备不错的容错性;二是利用改进矩阵运算以及优化算法,结合线性整数规划、判断辅助因子等数学模型,把故障定位问题转换为求解全局最优解问题,即先是在信息错误或缺失的情况下获取可疑故障设备元件集合,再通过遍历可疑故障设备元件集合利用求解最优解的方法寻找故障设备元件,具备建模过程简单、求解思路清晰等优势。目前配电网故障定位方法主要存在以下缺陷:1、基于各种智能算法的配电网故障定位方法在一定程度上可以在信息错误、缺失等情况下实现故障的可靠定位,具备良好的容错性,但是目前该类研究方法均局限于定性的理论分析思路层次,其故障定位的准确性过度依赖于学习迭代次数以及数据样本的充分性。一般情况下,对于网络拓扑规模较大的配电网,其智能算法的求解迭代次数或学习次数和样本要求较高;2、对于基于改进矩阵运算以及优化算法的故障定位方法,其数学模型只是针对固定的网络拓扑,当网络拓扑发生变化,需要重新修改其数学模型,其通用性不强,而且优化算法的求解过程较复杂,对于网络拓扑复杂的配电网,其求解的可疑故障设备元件集合可能包含多个元素,需要对可疑故障设备元件的不同组合进行反复计算和验证,计算量较大。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述中存在的问题,提供了一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法,提出了基于设备元件-开关的关联矩阵和开关的过流信息矩阵实现配电网故障快速定位方法;进一步提出了利用设备元件-开关的关联矩阵和故障定位结果矩阵实现错误的过流信息辨识和修正方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法,包括以下步骤:10)根据配电网的静态物理网络结构,建立设备元件-开关静态关联矩阵Gn×m,用于描述设备元件与开关的静态物理连接情况,其中n为设备元件的个数,m为开关的个数:20)通过广域通信网络收集FTU采集的开关位置状态信息,形成开关状态矩阵E1×m30)建立设备元件-开关动态关联矩阵Dn×m,,实时更新配电网的动态网络拓扑,描述设备元件与开关的实时连接情况;D=G×diag(E)(3)式中,diag为生成对角矩阵运算;40)各个FTU采集当地开关的过流信息,并上传至自动化子站,形成开关过流信息矩阵B1×m,用于描述各开关是否检测到过流的情况;50)计算故障设备元件定位矩阵P1×n;P=D×B(5)51)遍历故障设备元件定位矩阵P,形成故障定位结果输出矩阵C1×n;52)遍历矩阵D的所有列,删除元素全为0的列,形成矩阵H;建立过流信息校验矩阵Q1×m,其取值按照式(7)进行计算。Q=|H-1|×C(7)53)计算过流信息校验矩阵Q,并形成过流信息校验结果输出矩阵T,对边矩阵B和矩阵T的所有元素;54)判断矩阵B是否存在错误信息,如果T=B,则故障定位准确,输出故障定位结果;如果T≠B,则遍历矩阵T和B,修正矩阵B,并且返回步骤50)。优选地,所述配电网的拓扑结构为由多个开关和设备元件等组成的连通网络,所述开关包括断路器、联络开关、负荷开关,所述设备元件包括线路、母线。优选地,式1)中,优选地,式3)中,diag为生成对角矩阵运算。本专利技术的有益效果是:一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法,首先从配电网网络拓扑出发,建立设备元件-开关静态关联矩阵描述整个配电网的静态网络拓扑,并且根据开关的位置状态信息形成设备元件-开关动态关联矩阵,实时追踪配电网的拓扑变化;当配电网发生故障时,利用各开关上传的过流信息集合实现故障设备元件的快速、准确定位;利用故障设备元件的定位结果计算过流信息校验矩阵,对错误的过流信息进行辨识和修正,重新进行故障定位,能够有效提高配电网故障定位的准确性。能够很好适应配电网网络拓扑的动态变化,及时辨识和修正错误的过流信息,有效提升了配电网故障定位的准确性和容错性,具备数学模型简单、求解过程快捷、计算量少等优势。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术中配电网的拓扑结构示意图;图2是本专利技术中硬件部署的整体架构示意图;图3是本专利技术中故障定位整体实现流程…结构示意图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本专利技术的基本结构,因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示,配电网的拓扑结构,根据图论的基本知识,配电网的拓扑结构可以抽象为由多个开关和设备元件等组成的连通网络,其中开关包括断路器、联络开关、负荷开关等,设备元件包括线路、母线等。为描述配电网的网络拓扑结构,建立设备元件-开关静态关联矩阵Gn×m,如式(1)所示,用于描述设备元件与开关的静态物理连接情况,其中n为设备元件的个数,而m为开关的个数。式中,建立开关位置状态矩阵E1×m,其取值如式(2)所示。建立设备元件-开关动态关联矩阵Dn×m,其取值按照式(3)进行计算,根据开关的位置状态实时追踪配电网的拓扑变化。D=G×diag(E)(3)式中,diag为生成对角矩阵运算。配电网故障定位,一般情况下,当配电网一个或多个设备元件发生故障时,一个或多个开关会检测到过流而动作跳闸从而快速切除故障,在如图1所示的配电网中,当线路L4发生故障,则开关S1、S2、S3和S4均会检测到过流而动作跳闸,而其他开关没有检测到过流而不会动作跳闸,在此情况下,如何利用各开关是否检测到过流本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法,其特征在于,包括以下步骤:10)根据配电网的静态物理网络结构,建立设备元件-开关静态关联矩阵G

【技术特征摘要】
1.一种适应拓扑变化与信息错误的配电网故障快速定位方法,其特征在于,包括以下步骤:10)根据配电网的静态物理网络结构,建立设备元件-开关静态关联矩阵Gn×m,用于描述设备元件与开关的静态物理连接情况,其中n为设备元件的个数,m为开关的个数:



20)通过广域通信网络收集FTU采集的开关位置状态信息,形成开关状态矩阵E1×m



30)建立设备元件-开关动态关联矩阵Dn×m,,实时更新配电网的动态网络拓扑,描述设备元件与开关的实时连接情况;
D=G×diag(E)(3)
40)各个FTU采集当地开关的过流信息,并上传至自动化子站,形成开关过流信息矩阵B1×m,用于描述各开关是否检测到过流的情况;



50)计算故障设备元件定位矩阵P1×n;
P=D×B(5)
51)遍历故障设备元件定位矩阵P,形成故障定位结果输出矩阵C1×n;



52)遍历矩阵D的所有列...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋达袁龙谢才科肖孝天范俊秋王嘉昊宁楠杨旭赵维兴谢威
申请(专利权)人:贵州电网有限责任公司贵安供电局
类型:发明
国别省市:贵州;52

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1