同名端屬性校核的配電網故障定位方法與流程

本發明涉及配電網
技術領域：
，特別涉及的是一種同名端屬性校核的配電網故障定位方法。
背景技術：
：大部分配電網是單電源輻射狀網絡，發生故障時故障電流會沿著唯一途徑從電源點流向故障點，配網系統的集中式FA(饋線自動化)和智能分布式FA采用的傳統的故障隔離方法也均以此為理論依據，若故障電流流過一個節點，同時流過以此節點為父節點的子節點，那么該節點就不是故障節點，而若故障電流沒有流過以此節點為父節點的子節點，那么該節點即為故障點，可確定故障區域為此節點及其子節點所確定的區域。近年來隨著能源變革和智能電網的快速發展，大量分布式電源接入配電網絡，配電系統由單電源輻射狀網絡變成了多電源供電的復雜網絡。正常運行時網絡中的潮流分布以及故障時短路電流的大小、流向和分布均發生變化。當系統電源和分布式電源中間發生故障時，系統電源和分布式電源都會提供短路電流，故障電流的流向不再具有唯一性，故障饋線段的兩端節點都流過故障電流，無法根據傳統的故障隔離判斷方法進行判斷。目前對于多電源供電系統的故障隔離方法大都是保護中引入過流方向元件，通過比較線路兩側的電壓電流相位差判斷故障點，但由于配電系統中大部分不安裝電壓互感器或者說安裝電壓互感器的成本很大，因此采用過流方向元件進行故障隔離的方法并不實用。技術實現要素：本發明提供一種同名端屬性校核的配電網故障定位方法，無需考慮電壓互感器、分布式電源等的各種因素，可僅通過電流實現故障隔離，尤其適合用于有源配電網的故障定位。為解決上述問題，本發明提供一種同名端屬性校核的配電網故障定位方法，包括以下步驟：S1：獲取配電網線路拓撲中的開關拓撲參數，各開關之間的連接區域作為拓撲節點，根據基爾霍夫電流定律配置各拓撲節點的拓撲極性；S2：根據配電網中各開關的接線方式確定各開關的電流端子的接線極性；S3：將每個拓撲節點的拓撲極性與其相連的開關的電流端子的接線極性進行同名端屬性校核，獲得開關與其相連的拓撲節點的同名端屬性校核結果，若拓撲節點的拓撲極性與相連開關的電流端子的接線極性一致，則該拓撲節點對于該開關為同名端，若拓撲節點的拓撲極性與相連開關的電流端子的接線極性不一致，則該拓撲節點對于該開關為非同名端；S4：獲得與每個拓撲節點相連的或配電網中全部的開關的故障電流波形，從所得的全部故障電流波形中提取同一時刻的電流相位；S5：根據步驟S3中的同名端屬性校核結果，針對每個拓撲節點，將同名端對應的開關的電流相位反相、非同名端對應的開關的電流相位保持，或將非同名端對應的開關的電流相位反相、同名端對應的開關的電流相位保持；S6：根據步驟S5獲得的每個拓撲節點在相連各開關處的電流相位，判斷在相應拓撲節點處的電流流入流出方向，若一致則該拓撲節點為故障點。根據本發明的一個實施例，在所述步驟S1中，根據基爾霍夫電流定律配置各拓撲節點的拓撲極性，各拓撲節點的正負可配置，相鄰拓撲節點的拓撲極性相反。根據本發明的一個實施例，在所述步驟S1中，根據配電網的線路拓撲圖，獲取開關拓撲參數。根據本發明的一個實施例，在多電源網絡中，對線路上的所有開關的電流端子進行拓撲極性與接線極性的同名端屬性校核。根據本發明的一個實施例，還包括步驟S7：控制與故障點的拓撲節點相連的開關跳閘，以隔離故障。根據本發明的一個實施例，在所述步驟S3中，獲得同名端屬性校核結果后，對于含M個拓撲節點N個開關的配電網，根據每個開關所關聯的拓撲節點的同名端屬性，配置一個M行N列的故障定位拓撲系數矩陣P，其中Pij代表開關j針對拓撲節點i的同名端屬性，其中，a和b的符號相同、取值大小相同或不同。根據本發明的一個實施例，在步驟S4中，針對拓撲節點M，獲得其相連的開關的故障電流波形，從故障電流波形中提取同一時刻的電流相位后，將不相連的開關的故障電流波形的電流相位設為0，得到拓撲節點M的開關電流相位矩陣QM＝[θ1…θN]，其中，θ1…θN為開關1-N的電流相位。根據本發明的一個實施例，在所述步驟S5中，將所述故障定位拓撲系數矩陣P中的相應拓撲節點M的一行與所述開關電流相位矩陣進行矩陣相乘或進行取反矩陣相乘，獲得該拓撲節點M的電流拓撲相位矩陣QM'＝[θ′1…θ′N]，從而針對該拓撲節點M，將同名端對應的開關的電流相位反相、非同名端對應的開關的電流相位保持，或將非同名端對應的開關的電流相位反相、同名端對應的開關的電流相位保持。根據本發明的一個實施例，在步驟S4中，獲得配電網中全部開關的故障電流波形，從全部故障電流波形中提取同一時刻的電流相位后，得到開關電流相位矩陣Q＝[θ1…θN]，其中，θ1…θN為開關1-N的電流相位。根據本發明的一個實施例，在所述步驟S5中，將所述故障定位拓撲系數矩陣P中與所述開關電流相位矩陣進行矩陣相乘或進行取反矩陣相乘，獲得全部拓撲節點的電流拓撲相位矩陣，從而針對全部拓撲節點，將同名端對應的開關的電流相位反相、非同名端對應的開關的電流相位保持，或將非同名端對應的開關的電流相位反相、同名端對應的開關的電流相位保持。根據本發明的一個實施例，在所述步驟S6中，若電流拓撲相位矩陣中的一行元素除0外均為正或均為負，則相應拓撲節點為故障點，否則為非故障點。采用上述技術方案后，本發明相比現有技術具有以下有益效果：根據基爾霍夫電流定律從開關拓撲參數中確定拓撲節點及其拓撲極性，將開關的接線極性和各拓撲節點的拓撲極性進行同名端屬性校核，得到代表拓撲節點同名端屬性的故障定位拓撲，當故障發生時，結合同時刻拓撲節點兩端的電流波形以及同名端屬性來確定線路故障點，不需要考慮分布式電源接入的容量、類型、位置等因素，尤其適合用于有源配電網的故障定位。此外，不需要增加PT互感器；不需要考慮各電源的因素，可適應于多電源配電網絡中；不需要強調現場施工中的接線方式，只需在施工完成后進行接線極性校核即可；對集中式饋線自動化和分布式饋線自動化均適用。附圖說明圖1是本發明實施例的同名端屬性校核的配電網故障定位方法的流程示意圖；圖2是本發明實施例的含DG的有源配電網混合模型系統示意圖。具體實施方式為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。參看圖1，本發明實施例的同名端屬性校核的配電網故障定位方法，包括以下步驟：S1：獲取配電網線路拓撲中的開關拓撲參數，各開關之間的連接區域作為拓撲節點，根據基爾霍夫電流定律配置各拓撲節點的拓撲極性；S2：根據配電網中各開關的接線方式確定各開關的電流端子的接線極性；S3：將每個拓撲節點的拓撲極性與其相連的開關的電流端子的接線極性進行同名端屬性校核，獲得開關與其相連的拓撲節點的同名端屬性校核結果，若拓撲節點的拓撲極性與相連開關的電流端子的接線極性一致，則該拓撲節點和該開關互為同名端，若拓撲節點的拓撲極性與相連開關的電流端子的接線極性不一致，則該拓撲節點和該開關互為非同名端；S4：獲得與每個拓撲節點相連的或配電網中全部的開關的故障電流波形，從所得的全部故障電流波形中提取同一時刻的電流相位；S5：根據步驟S3中的同名端屬性校核結果，針對每個拓撲節點，將同名端對應的開關的電流相位反相、非同名端對應的開關的電流相位保持，或將非同名端對應的開關的電流相位反相、同名端對應的開關的電流相位保持；S6：根據步驟S5獲得的每個拓撲節點在相連各開關處的電流相位，判斷在相應拓撲節點處的電流流入流出方向，若一致則該拓撲節點為故障點。下面對同名端屬性校核的配電網故障定位方法的各步驟進行詳細的描述。在步驟S1中，獲取配電網線路拓撲中的開關拓撲參數，各開關之間的連接區域作為拓撲節點。可選的，根據配電網的線路拓撲圖，獲取開關拓撲參數。在饋線自動化系統中，從線路拓撲圖中提取各開關拓撲參數，相鄰開關的連接處即設為拓撲節點，每個開關與兩個拓撲節點相連。開關拓撲參數包括開關及其連接關系。在步驟S1中，還根據基爾霍夫電流定律配置各拓撲節點的拓撲極性。具體來說，根據基爾霍夫電流定律配置各拓撲節點的拓撲極性，各拓撲節點的正負可配置，相鄰拓撲節點的拓撲極性相反。根據基爾霍夫定律，在多電源網絡系統中把被保護區域看做一個節點，如果流入保護區域的電流等于流出保護區域的電流，則保護區域無故障或外部故障，如果流入保護區域的電流不等于流出保護區域的電流，則保護區域內發生故障。根據基爾霍夫定律定義每個拓撲節點存在拓撲極性，拓撲極性符號為+或-，且相鄰節點的拓撲極性符號相反。圖2示出了帶DG的有源配電網混合模型系統，圖中有11個開關和11個拓撲節點，但僅作為示例。按照步驟S1中的拓撲節點設置，圖中各拓撲節點的拓撲極性如表一所示。拓撲節點拓撲極性相連開關N1+Brk1N2-Brk1、Brk4、Brk5、Brk8N3+Brk4、Brk6、Brk7、Brk11N4-Brk2、Brk3、Brk6、Brk9N5+Brk9、Brk10N6+Brk3、Brk5N7+Brk8N8-Brk7N9-Brk11N10+Brk2N11-Brk10表一拓撲節點的拓撲極性及相連開關在步驟S2中，根據配電網中各開關的接線方式確定各開關的電流端子的接線極性。在配電網的現場施工中，開關的電流端子接線無明確操作規程，因此在施工完成后再對開關電流端子接線進行核準，從而確定接線極性。也就是說接線極性是在開關現場接線之后就確定的，通過核準獲得，但是接線方式沒有限制。開關可以為一次開關，在開關上設有電流互感器，因而接線方式的不同會導致接線極性的不同，接線極性是可以從現場檢知的。假設接線方式均以變電站甲流出方向為正方向，根據接線方式可以明確各開關兩側拓撲節點的接線極性，假設各開關的接線方式均與Brk1一致，可得出各開關兩側的拓撲節點的接線極性與拓撲極性，如表二所示，若某開關接線方式與Brk1相反，則表中的相應接線極性相反即可，表中僅為具體的實例。接線極性為+或-。開關相連拓撲節點接線極性拓撲極性Brk1(N1，N2)(+，-)(+，-)Brk2(N4，N10)(+，-)(-，+)Brk3(N6，N4)(+，-)(+，-)Brk4(N2，N3)(+，-)(-，+)Brk5(N2，N6)(+，-)(-，+)Brk6(N3，N4)(+，-)(+，-)Brk7(N3，N8)(+，-)(+，-)Brk8(N2，N7)(+，-)(-，+)Brk9(N4，N5)(+，-)(-，+)Brk10(N5，N11)(+，-)(+，-)Brk11(N3，N9)(+，-)(+，-)表二各開關兩側的拓撲節點的接線極性與拓撲極性在步驟S3中，將每個拓撲節點的拓撲極性與其相連的開關的電流端子的接線極性進行同名端屬性校核，獲得開關與其相連的拓撲節點的同名端屬性校核結果，若拓撲節點的拓撲極性與相連開關的電流端子的接線極性一致，則該拓撲節點對于該開關來說是同名端，若拓撲節點的拓撲極性與相連開關的電流端子的接線極性不一致，則該拓撲節點對于該開關來說是非同名端。可選的，在步驟S3中，獲得同名端屬性校核結果后，對于含M個拓撲節點N個開關的配電網，根據每個開關所關聯的拓撲節點的同名端屬性，配置一個M行N列的故障定位拓撲系數矩陣P，其中Pij代表開關j針對拓撲節點i的同名端屬性，其中，a和b的符號相同、取值大小相同或不同。具體的，將a和b的值均設置為1，但不限于此。圖2的配電網系統圖中含有11個開關和11個拓撲節點，因此可以對應得到一個11行11列的故障定位拓撲系數矩P：第一行表明，第一個開關Brk1與第一個拓撲節點N1為同名端，其余開關與第一個拓撲節點N1為不相關或說不相連；第二行表明，第一個開關Brk1與第二個拓撲節點N2為同名端，第四個開關Brk4、第五個開關Brk5、第八個開關Brk8與第二個拓撲節點N2為非同名端；后面幾行依次類推。在一個實施例中，在步驟S4中，針對拓撲節點M，獲得其相連的開關的故障電流波形，從故障電流波形中提取同一時刻的電流相位后，將不相連的開關的故障電流波形的電流相位設為0，得到拓撲節點M的開關電流相位矩陣QM＝[θ1…θN]，其中，θ1…θN為開關1-N的電流相位。在傳統配電網中，如果與拓撲節點M相連的開關上沒有故障電流或者故障電流很小而檢測不出時，則這些開關在該開關電流相位矩陣QM中對應的開關電流相位位置也設為0。可以理解，M和N均為正整數。也就是說開關電流相位矩陣QM中，與拓撲節點M相連的開關的故障電流波形提取的電流相位就相應位于該矩陣中的該開關電流相位位置處，而與拓撲節點M不相連的開關在該矩陣中對應的開關電流相位位置就為0。以圖2的系統為例，采集開關Brk1-Brk11中與所選的一拓撲節點相連的開關的故障電流波形，在同一時刻采集這些故障電流波形的電流相位。進一步的，在步驟S5中，將故障定位拓撲系數矩陣P中的相應拓撲節點M的一行與開關電流相位矩陣QM進行矩陣相乘或進行取反矩陣相乘，獲得該拓撲節點M的電流拓撲相位矩陣QM'＝[θ′1…θ′N]，從而針對該拓撲節點M，將同名端對應的開關的電流相位反相、非同名端對應的開關的電流相位保持，或將非同名端對應的開關的電流相位反相、同名端對應的開關的電流相位保持。θ′1…θ′N為故障定位拓撲系數矩陣P中的相應拓撲節點M的一行與開關電流相位矩陣進行矩陣相乘或進行取反矩陣相乘后的矩陣對應位置的所的值。對于矩陣相乘，可以根據計算需要進行矩陣轉置。可以將每個拓撲節點的電流拓撲相位矩陣都獲得后執行步驟S6，確定故障點；或者可以每獲得一個拓撲節點的電流拓撲相位矩陣便執行步驟S6，在確定故障點后便停止繼續執行。電流拓撲相位矩陣QM'可代表含現場接線方式的故障電流在拓撲節點M處的流入流出方向。根據步驟S5獲得的每個拓撲節點在相連各開關處的電流相位，判斷在相應拓撲節點處的電流流入流出方向，若一致則該拓撲節點為故障點。根據基爾霍夫定律推出進行故障定位判斷條件：若拓撲節點M的電流拓撲相位矩陣QM'內的整行元素除0外符號一致，則認為該拓撲節點為故障點；反之若拓撲節點M的電流拓撲相位矩陣QM'內的元素除0外符號不一致，則認為該節點為非故障點。其中，電源點的節點在此不考慮。在另一個實施例中，在步驟S4中，獲得配電網中全部開關的故障電流波形，從全部故障電流波形中提取同一時刻的電流相位后，得到開關電流相位矩陣Q＝[θ1…θN]，其中，θ1…θN為開關1-N的電流相位。同樣的，在傳統配電網中，如果開關上沒有故障電流或者故障電流很小而檢測不出時，則這些開關在該開關電流相位矩陣Q中對應的開關電流相位位置設為0。由于故障定位拓撲系數矩陣P中開關與拓撲節點不相連的位置設為0，因而與Q相乘之后，依然可以獲得同名端或非同名端的電流拓撲相位。進一步的，在步驟S5中，將故障定位拓撲系數矩陣P中與開關電流相位矩陣進行矩陣相乘或進行取反矩陣相乘，獲得全部拓撲節點的電流拓撲相位矩陣，從而針對全部拓撲節點，將同名端對應的開關的電流相位反相、非同名端對應的開關的電流相位保持，或將非同名端對應的開關的電流相位反相、同名端對應的開關的電流相位保持。全部拓撲節點的電流拓撲相位矩陣可代表含現場接線方式的故障電流在全部拓撲節點處的流入流出方向。在步驟之后執行步驟S6，根據步驟S5獲得的每個拓撲節點在相連各開關處的電流相位，判斷在相應拓撲節點處的電流流入流出方向，若一致則該拓撲節點為故障點。若電流拓撲相位矩陣中的一行元素除0外均為正或均為負，則相應拓撲節點為故障點，否則為非故障點。本發明實施例的同名端屬性校核的配電網故障定位方法可以用于多電源閉環供電系統，但是不限于此，當然也可以用于單電源供電系統中。對集中式饋線自動化和分布式饋線自動化均適用。較佳的，在多電源網絡中，對線路上的所有開關的電流端子進行拓撲極性與接線極性的同名端屬性校核。可優選以一個主電源為基礎。進一步的，對故障定位后可對故障進行隔離。同名端屬性校核的配電網故障定位方法還可包括步驟S7：控制與故障點的拓撲節點相連的全部開關跳閘，以隔離故障。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。當前第1頁1 2 3