一种基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法技术

一种基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法，属于配电网故障定位技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，对配电网进行零序电压检测；步骤b，满足故障定位的启动条件执行步骤c，否则返回步骤a；步骤c，对配电网划分区段；步骤d，计算故障特征指标值；步骤e，对故障特征指标值进行归一化处理；步骤f，确定主客观权重得到综合权重；步骤g～h，利用灰色动态灰靶方法进行区段状态评价，得到故障区段选择结果。在本基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法中，利用专门解决信息模糊不全的非确定性问题的灰靶决策模型，将故障稳态和暂态信息赋权进行结合，避免了单一故障判据时故障定位可靠性较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法
一种基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法，属于配电网故障定位

技术介绍
我国分布式电源开启商业化进程，可再生能源渗透率进一步提高。在此基础上集成可再生能源的有源配电网将会替代传统辐射型配电网。同时，接地故障的成因、类型也非常复杂，从故障形态上看，除了常规的典型故障波形外，还有不稳定性的瞬时接地、间歇性接地、同相多点接地和高阻接地等。而现有的故障特征分析，均主要针对对称系统稳定性接地故障等理想情况，对于上述具有明显发展性变化的复杂故障考虑不足，未掌握其故障特征。与此相应的，定位装置所采用的检测原理，无论是利用故障自身信号还是利用外施信号的方法，也不能适应上述复杂情况。目前国内外研究的配电网故障定位方法可以分为：外施信号法、暂态信号法以及稳态信号法三类。(1)当线路上发生单相接地故障时，外施信号发生装置检测到故障信息后，首先判断出故障相，然后对故障相施加特定信号，安装在线路上的故障检测装置检测流过本线路的特定信号，若满足故障特征则故障检测装置给出报警，从而指示出故障位置。外施信号法的缺陷是需要附加信号装置，工程实现复杂，同时会对电网引入谐波，当发生高阻接地短路时，信号源注入的信号强度降低，故障判断的准确性降低。(2)接地故障的暂态电流幅值大，可达系统稳态对地电容电流的十几倍，利用暂态信息进行小电流接地故障检测，不受消弧线圈的影响，适应性广，在出现间歇性接地时，暂态过程持续时间更长、暂态量更丰富。利用暂态信息进行小电流系统接地故障检测时，其缺陷在于对现场设备的采集能力与计算能力有较高的要求，成本高。(3)稳态信号法的基本原理为基于零序电压检测装置和零序电流互感器，通过直接检测在单相接地故障发生时的零序电压和稳态零序电流以判断单相接地故障是否发生，并利用V0和I0之间的相角关系来判断故障是发生在监测点的电源侧还是负荷侧以进行故障定位，用稳态电气量的故障定位方法，对应电气量采集方便，只需规定一次正方向，并能够在接收到故障点上游终端发出的故障隔离完毕的信息后进行供电恢复控制，但在谐振接地系统或高阻故障下会有故障漏判现象，因此需要结合其它指标提高状态评估的可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用专门解决信息模糊不全的非确定性问题的灰靶决策模型，将故障稳态和暂态信息赋权进行结合，避免了单一故障判据时故障定位可靠性较差的基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤a，对配电网三相线路进行零序电压检测；步骤b，判断配电线路中零序电压是否满足故障定位的启动条件，如果满足故障定位的启动条件，执行步骤c，如果不满足故障定位的启动条件，返回步骤a；步骤c，智能终端自动识别馈线拓扑结构，根据配电网拓扑划分区段并确认各边界智能终端在各区段的位置；步骤d，对配电网进行划分区段后，区段内的智能终端与构成闭合区段的相邻智能终端通信，得到区段边界所有智能终端采集到的电气量，计算各故障特征指标值；步骤e，对步骤d中计算得到的故障特征指标值进行归一化处理；步骤f，将故障特征指标值作为决策目标，确定各个决策目标的决策权，并根据各个决策目标的主观权重和客观权重确定综合权重；步骤g，借助灰色系统理论中的灰靶决策模型综合各故障特征指标，用区间灰数表示故障特征指标的标准采样值，指标采样值构成区间矩阵作为最优指标序列，计算配电网各个区段三种状态决策方案对应的期望靶心距，并进行大小比较；步骤h，配电网中每一区段根据期望靶心距进行状态决策，根据期望靶心距得到每一个区段的区段状态，并将故障区段的区段位置信息上传至主站。优选的，步骤b中所述的启动条件为：零序电压幅值的波动量是否超过预设定的故障阈值，零序电压波动量低于故障阈值时，表示不满足启动条件；若零序电压波动量超过故障且任意一相相电压波动量大于相电压有效值的10％，表示满足启动条件。优选的，所述的故障特征指标值包括：区段阻抗、区段暂态零模电流幅值、暂态零模电流衰减速度及区段漏电流大小。优选的，在执行所述的步骤g时，以区段的运行状态a1为唯一决策对象，此时决策对象集为A，决策对象通过故障特征指标值的评价来综合判断是否为故障区段，决策指标集为K，由区段内阻抗k1、区段暂态零模电流幅值k2、暂态零模电流衰减速度k3及区段漏电流大小k4构成，其对应的权重集为；决策对象为正常运行区段、故障时的健全区段或故障区段分别作为决策结果b1、b2、b3，此时决策结果集为B，得到故障区段定位模型中的决策方案集为Sf：若就决策对象a1进行决策得到s13为最佳方案，则该区段为故障区段，否则为健全区段。优选的，在步骤h中，以期望靶心距最小的方案对应状态为区段状态。优选的，以最优指标序列为期望靶心，将实际区段采样值信息作为期望靶心值，计算正常运行区段、故障时的健全区段或故障区段三种状态的期望靶心距，对应数值小的即为区段状态，阶段t的状态指标序列与期望靶心关于指标kj的靶心系数为：式中，d(m,n)表示为m与n之间的空间距离，方案s1i的期望靶心距为：优选的，在步骤f中，选取熵值客观权重确定法和层次分析法确定主观权重作为线路区段运行状态评价权重确定的方法。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：1、考虑利用灰靶决策融合多重故障判据。配电线路故障时通常会导致多个状态量的变化，复杂配电网发生故障时使用单一信息判断故障位置容易漏判或误判，本方法利用专门解决信息模糊不全的非确定性问题的灰靶决策模型，将故障稳态和暂态信息赋权结合起来，避免了单一故障判据的死区影响故障定位可靠性的缺陷。有源配电网拓扑结构复杂、状态信息量大且具有不确定性和模糊性，灰靶决策能够解决非确定性问题。2、考虑分布式电源的接入。考虑到分布式电源对线路出口处、故障点处故障特征量的影响，在分布式电源接入处配置STU，采取区段状态决策的方式进行故障定位，可以避免其对闭合区段内的故障特征判据产生影响。3、考虑尽量减少定位运算数据：在装设有STU的配电网中使用分布式控制定位方法，通过区段内保护装置对等交换实时数据检测故障，计算处理的数据量大大减少。该方法不依赖于变电站的馈线数量，不需要主站综合处理大量数据，融合多种短路故障信息能够提高运行控制水平和容错能力，使定位可靠，缩短故障定位时间，达到快速自愈的效果。4、通过区段内保护装置对等交换实时数据检测故障，计算处理的数据量大大减少，将故障定位由“搜索和选择”问题转化为各个区段的“状态评估”问题，各区段同时进行区段状态判断，节省故障处理时间。5、分布式控制模式下，智能终端独立判断故障区域，既能更好地适应配电网拓扑变更，又能保证大规模配电网信息处理的效率，降低数据传送中产生的偏差。6、结合多种故障信息，提高故障定位的可靠性，降低故障定位装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤a，对配电网三相线路进行零序电压检测；/n步骤b，判断配电线路中零序电压是否满足故障定位的启动条件，如果满足故障定位的启动条件，执行步骤c，如果不满足故障定位的启动条件，返回步骤a；/n步骤c，智能终端自动识别馈线拓扑结构，根据配电网拓扑划分区段并确认各边界智能终端在各区段的位置；/n步骤d，对配电网进行划分区段后，区段内的智能终端与构成闭合区段的相邻智能终端通信，得到区段边界所有智能终端采集到的电气量，计算各故障特征指标值；/n步骤e，对步骤d中计算得到的故障特征指标值进行归一化处理；/n步骤f，将故障特征指标值作为决策目标，确定各个决策目标的决策权，并根据各个决策目标的主观权重和客观权重确定综合权重；/n步骤g，借助灰色系统理论中的灰靶决策模型综合各故障特征指标，用区间灰数表示故障特征指标的标准采样值，指标采样值构成区间矩阵作为最优指标序列，计算配电网各个区段三种状态决策方案对应的期望靶心距，并进行大小比较；/n步骤h，配电网中每一区段根据期望靶心距进行状态决策，根据期望靶心距得到每一个区段的区段状态，并将故障区段的区段位置信息上传至主站。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，对配电网三相线路进行零序电压检测；
步骤b，判断配电线路中零序电压是否满足故障定位的启动条件，如果满足故障定位的启动条件，执行步骤c，如果不满足故障定位的启动条件，返回步骤a；
步骤c，智能终端自动识别馈线拓扑结构，根据配电网拓扑划分区段并确认各边界智能终端在各区段的位置；
步骤d，对配电网进行划分区段后，区段内的智能终端与构成闭合区段的相邻智能终端通信，得到区段边界所有智能终端采集到的电气量，计算各故障特征指标值；
步骤e，对步骤d中计算得到的故障特征指标值进行归一化处理；
步骤f，将故障特征指标值作为决策目标，确定各个决策目标的决策权，并根据各个决策目标的主观权重和客观权重确定综合权重；
步骤g，借助灰色系统理论中的灰靶决策模型综合各故障特征指标，用区间灰数表示故障特征指标的标准采样值，指标采样值构成区间矩阵作为最优指标序列，计算配电网各个区段三种状态决策方案对应的期望靶心距，并进行大小比较；
步骤h，配电网中每一区段根据期望靶心距进行状态决策，根据期望靶心距得到每一个区段的区段状态，并将故障区段的区段位置信息上传至主站。


2.根据权利要求1所述的基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法，其特征在于：步骤b中所述的启动条件为：零序电压幅值的波动量是否超过预设定的故障阈值，零序电压波动量低于故障阈值时，表示不满足启动条件；若零序电压波动量超过故障且任意一相相电压波动量大于相电压有效值的10％，表示满足启动条件。


3.根据权利要求1所述的基于灰靶决策的配电网单相短路故障定位方法，其特征在于：所述的故障特征指标...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新慧，程梦竹，颜勇，陈羽，彭克，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37