一種基于ftu的配電網故障定位方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于配電自動化領域，涉及一種基于FTU的配電網故障定位方法。
【背景技術】
[0002] 由于現代科學技術的飛速發展和人民生活水平的大大提高，現代電力用戶對于電 能質量提出了更高的要求。實施智能電網建設，實現配電網自動化，對提高配電網供電可 靠性、安全性和供電質量起著非常重要的作用。配電網饋線自動化是配電網自動化的重要 組成部分，而配電網故障定位又是配電網饋線自動化的核心。配電網故障定位是實現配電 網故障隔離和恢復供電的前提，它對于提高配電網運行效率和供電質量具有及其重要的意 義。
[0003] 目前的配電網故障定位的方法多數停留在理論研宄上，距離實用化存在一定的差 距。在實際運用中，采用較為普遍的是基于注入信號的定位方法，此類方法在配電網斷線故 障的情況下不能準確實現故障定位，實際運用中效果較差，且檢測時間過長。另一類普遍采 用的是基于故障指示器的故障定位方法，對兩相和三相短路故障定位實用性較好，但對于 單相接地故障定位，實用效果較差。還有一類就是根據饋線各開關處安裝的饋線終端裝置 (FTU)所提供的故障信息(一般是過流信息）確定故障區段的故障定位法。該類方法可以自 動定位出故障所在區段，在配電自動化系統中最為常用。
[0004] 基于信息的故障區段定位方法有多種，其中應用較為廣泛的是利用矩陣算法實現 故障的分段定位，其基本思路是根據配電網的拓撲結構構建一個網絡描述矩陣D，當配電網 發生饋線故障時，流過故障電流的開關設備的FTU將檢測到比設定值高的故障過電流，根 據FTU上傳開關數據得到故障信息矩陣G，通過網絡描述矩陣D和故障信息矩陣G運算得 到故障判定矩陣P，再利用故障判定矩陣P判斷配電網發生故障的區間。對于N個節點的 配電網，網絡描述矩陣和故障信息矩陣都是NXN方陣，進行矩陣相乘時運算量過大，處理 時間長；對于饋線末端故障，缺乏有效定位，或者定位過程比較繁瑣；而且有的算法只能定 位單一故障，對多點故障無法精確定位。因此如能通過定義故障電流支路末端節點判斷矩 陣，并通過該矩陣進行判斷故障位置，能有效解決現有技術計算復雜，無法定位多個故障的 技術問題。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種基于FTU的配電網故障定位方法。該方 法無需進行繁瑣的矩陣相乘運算，可以很好的解決饋線末端故障定位和多點故障定位的問 題，判斷原理簡單、有效。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案是： 本發明提出的一種基于FTU的配電網故障定位方法，具體步驟為： (一）：選取節點并進行編號；對于一個輻射狀結構的包含電源、負荷及開關的饋線，將 饋線終端裝置FTU、分段開關和聯絡開關當作節點并進行編號； (二） ：確定網絡接線的正方向； (三） ：形成網絡描述矩陣D，所述網絡描述矩陣D為NXN方陣，N為節點；若第i個節 點和第j個節點之間存在一條饋線，正方向為從節點i流向節點j，則網絡描述矩陣D上位 于第i行第j列的元素dij=l，而位于第j行第i列的元素dji=0 ;若第i個節點和第j個 節點之間不存在一條饋線，將網絡描述矩陣D上不存在饋線連接的節點所對應的元素均置 〇 ； (四） ：通過饋線終端裝置FTU獲取故障信息； (五） ：根據獲得的故障信息生成故障電流支路末端支點判斷矩陣P; 所述故障信息生成故障電流支路末端支點判斷矩陣D為NXN方陣，N為節點；即若第i個節點的饋線終端裝置FTU的電流為故障電流，則將網絡描述矩陣D中節點i對應的對角 線元素置為1，同時網絡描述矩陣D中第i列所有非對角線上的元素均保持不變；若第i個 節點的饋線終端裝置FTU的電流不是故障電流，則將網絡描述矩陣D中節點i對應的對角 線元素置為〇,同時將網絡描述矩陣D中第i列所有非對角線上的元素均置為0 ; (六） ：利用故障電流支路末端支點判斷矩陣P判斷出故障電流支路末端節點；即如果 故障信息生成故障電流支路末端支點判斷矩陣P中第i行只有對角線上的元素值為1，該行 非對角線上的元素的值均為〇,則節點i就是故障電流支路的末端節點； (七） ：通過網絡描述矩陣D進行故障定位；若網絡描述矩陣D中第i行存在Dij=l，則 故障區段為節點i和節點j之間；若網絡描述矩陣D中第i行的元素全為0,則故障區段為 節點i之后的末端饋線。
[0007] 本發明中，步驟（二）中確定網絡接線的正方向，是以正常運行時網絡的功率方向 作為網絡接線的正方向。
[0008] 本發明中，步驟（四）中通過FTU獲取故障信息的具體方法為：FTU實時采集故障 信息，并通過GPRS網絡上傳到控制中心（SCADA)。
[0009] 本發明一種基于FTU的配電網中壓10KV饋線故障定位方法。該方法根據配電網 饋線拓撲結構形成配電網網絡描述矩陣D，通過FTU獲得故障信息，再根據故障信息生成故 障電流支路末端支點判斷矩陣P，根據P中相關元素可以有效地判斷出故障電流支路的末 端節點，該節點之后線段即為故障區段。本發明的有益效果在于： (1)基于FTU的配電網饋線故障定位方法判斷原理簡單、有效，實時性好。
[0010] (2)該方法無需故障區段兩端的信息進行故障區段定位，判斷過程簡單，減少了判 斷時間。
[0011] (3)該方法直接得到故障電流支路末端支點判斷矩陣P，無需復雜的矩陣相乘運 算，減少了存儲空間，運算量小，計算速度快。
[0012] (4)該方法不僅可以對一般故障定位，而且可以對饋線末端故障和多點故障定位。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明的基于FTU的故障定位方法的流程圖； 圖2為本發明的基于FTU的故障定位方法的一個典型的配電網饋線簡化網絡拓撲模 型。
[0014] 圖中標號：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12 分別為節點。
【具體實施方式】
[0015] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，但并不限 定本發明。
[0016] 實施例1 :以下為利用矩陣運算對附圖2所示配電網饋線區域故障進行定位的實 施步驟。
[0017] 步驟一：選取節點并進行編號。對于一個輻射狀結構的包含電源、負荷及開關的饋 線，將饋線終端裝置（FTU)、分段開關和聯絡開關當作節點并進行編號。按圖2所示對開關 節點進行編號。
[0018] 步驟二：確定網絡接線的正方向。是以正常運行時網絡的功率方向作為網絡接線 的正方向。按圖2所示規定正方向。
[0019] 步驟三：形成網絡描述矩陣D。電流從節點1流向節點2,且電流方向與規定正方 向相同，則dl2=l，而d21=0,又節點1和節點3不存在饋線連接，故dl3=0。其他可以此類 推，可得到一個12X12的網絡描述矩陣D:
【主權項】
1. 一種基于FTU的配電網故障定位方法，其特征在于，具體步驟如下： (一） ：選取節點并進行編號；對于一個輻射狀結構的包含電源、負荷及開關的饋線，將 饋線終端裝置FTU、分段開關和聯絡開關當作節點并進行編號； (二） ：確定網絡接線的正方向； (三） ：形成網絡描述矩陣D;所述網絡描述矩陣D為NXN方陣，N為節點；若第i個節 點和第j個節點之間存在一條饋線，正方向為從節點i流向節點j，則網絡描述矩陣D上位 于第i行第j列的元素dij=l，而位于第j行第i列的元素dji=0 ;若第i個節點和第j個 節點之間不存在一條饋線，將網絡描述矩陣D上不存在饋線連接的節點所對應的元素均置 〇 ； (四） ：通過饋線終端裝置FTU獲取故障信息； (五） ：根據獲得的故障信息生成故障電流支路末端支點判斷矩陣P;所述故障信息生 成故障電流支路末端支點判斷矩陣D為NXN方陣，N為節點；即若第i個節點的饋線終端 裝置FTU的電流為故障電流，則將網絡描述矩陣D中節點i對應的對角線元素置為1，同時 網絡描述矩陣D中第i列所有非對角線上的元素均保持不變；若第i個節點的饋線終端裝 置FTU的電流不是故障電流，則將網絡描述矩陣D中節點i對應的對角線元素置為0,同時 將網絡描述矩陣D中第i列所有非對角線上的元素均置為0 ; (六） ：利用故障信息生成故障電流支路末端支點判斷矩陣P判斷出故障電流支路末端 節點；即如果故障信息生成故障電流支路末端支點判斷矩陣P中第i行只有對角線上的元 素值為1，該行非對角線上的元素的值均為〇,則節點i就是故障電流支路的末端節點； (七） ：通過網絡描述矩陣D進行故障定位；若網絡描述矩陣D中第i行存在Dij=l，則 故障區段為節點i和節點j之間；若網絡描述矩陣D中第i行的元素全為0,則故障區段為 節點i之后的末端饋線。
2. 根據權利要求1所述的一種基于FTU的配電網故障定位方法，其特征在于：步驟 (二）中確定網絡接線的正方向，是以正常運行時網絡的功率方向作為網絡接線的正方向。
3. 根據權利要求1所述的一種基于FTU的配電網故障定位方法，其特征在于：步驟 (四）中通過FTU獲取故障信息的具體方法為：FTU實時采集故障信息，并通過GPRS網絡上 傳到控制中心。
【專利摘要】本發明是一種基于FTU的配電網故障定位方法，屬于配電自動化領域。主要解決配電網10KV饋線的故障定位問題，本發明根據配電網饋線拓撲結構形成配電網網絡描述矩陣D，通過FTU獲得故障信息，再根據故障信息生成故障電流支路末端支點判斷矩陣P，根據P中相關元素可以有效地判斷出故障電流支路的末端節點，該節點之后線段即為故障區段。基于本發明方法實現配電網饋線故障定位，判斷原理簡單、有效，無需進行繁瑣的矩陣相乘運算，并且可以很好的解決饋線末端故障定位和多點故障定位的問題。
【IPC分類】G01R31-08
【公開號】CN104820163
【申請號】CN201510170001
【發明人】黃世澤, 郭其一, 徐秋勇, 周建國, 沈海榮
【申請人】同濟大學, 江蘇高雷德電力科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月13日