本發(fā)明涉及配電網(wǎng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及的是一種同名端屬性校核的配電網(wǎng)故障定位方法。
背景技術(shù)：
：大部分配電網(wǎng)是單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)，發(fā)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(wǎng)系統(tǒng)的集中式FA(饋線自動化)和智能分布式FA采用的傳統(tǒng)的故障隔離方法也均以此為理論依據(jù)，若故障電流流過一個節(jié)點，同時流過以此節(jié)點為父節(jié)點的子節(jié)點，那么該節(jié)點就不是故障節(jié)點，而若故障電流沒有流過以此節(jié)點為父節(jié)點的子節(jié)點，那么該節(jié)點即為故障點，可確定故障區(qū)域為此節(jié)點及其子節(jié)點所確定的區(qū)域。近年來隨著能源變革和智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，大量分布式電源接入配電網(wǎng)絡(luò)，配電系統(tǒng)由單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)變成了多電源供電的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。正常運行時網(wǎng)絡(luò)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(fā)生變化。當(dāng)系統(tǒng)電源和分布式電源中間發(fā)生故障時，系統(tǒng)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(jié)點都流過故障電流，無法根據(jù)傳統(tǒng)的故障隔離判斷方法進行判斷。目前對于多電源供電系統(tǒng)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(cè)的電壓電流相位差判斷故障點，但由于配電系統(tǒng)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(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種同名端屬性校核的配電網(wǎng)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(xiàn)故障隔離，尤其適合用于有源配電網(wǎng)的故障定位。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種同名端屬性校核的配電網(wǎng)故障定位方法，包括以下步驟：S1：獲取配電網(wǎng)線路拓撲中的開關(guān)拓撲參數(shù)，各開關(guān)之間的連接區(qū)域作為拓撲節(jié)點，根據(jù)基爾霍夫電流定律配置各拓撲節(jié)點的拓撲極性；S2：根據(jù)配電網(wǎng)中各開關(guān)的接線方式確定各開關(guān)的電流端子的接線極性；S3：將每個拓撲節(jié)點的拓撲極性與其相連的開關(guān)的電流端子的接線極性進行同名端屬性校核，獲得開關(guān)與其相連的拓撲節(jié)點的同名端屬性校核結(jié)果，若拓撲節(jié)點的拓撲極性與相連開關(guān)的電流端子的接線極性一致，則該拓撲節(jié)點對于該開關(guān)為同名端，若拓撲節(jié)點的拓撲極性與相連開關(guān)的電流端子的接線極性不一致，則該拓撲節(jié)點對于該開關(guān)為非同名端；S4：獲得與每個拓撲節(jié)點相連的或配電網(wǎng)中全部的開關(guān)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(jù)步驟S3中的同名端屬性校核結(jié)果，針對每個拓撲節(jié)點，將同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位反相、非同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持，或?qū)⒎峭藢?yīng)的開關(guān)的電流相位反相、同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持；S6：根據(jù)步驟S5獲得的每個拓撲節(jié)點在相連各開關(guān)處的電流相位，判斷在相應(yīng)拓撲節(jié)點處的電流流入流出方向，若一致則該拓撲節(jié)點為故障點。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟S1中，根據(jù)基爾霍夫電流定律配置各拓撲節(jié)點的拓撲極性，各拓撲節(jié)點的正負可配置，相鄰?fù)負涔?jié)點的拓撲極性相反。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟S1中，根據(jù)配電網(wǎng)的線路拓撲圖，獲取開關(guān)拓撲參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在多電源網(wǎng)絡(luò)中，對線路上的所有開關(guān)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(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括步驟S7：控制與故障點的拓撲節(jié)點相連的開關(guān)跳閘，以隔離故障。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟S3中，獲得同名端屬性校核結(jié)果后，對于含M個拓撲節(jié)點N個開關(guān)的配電網(wǎng)，根據(jù)每個開關(guān)所關(guān)聯(lián)的拓撲節(jié)點的同名端屬性，配置一個M行N列的故障定位拓撲系數(shù)矩陣P，其中Pij代表開關(guān)j針對拓撲節(jié)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(jù)本發(fā)明的一個實施例，在步驟S4中，針對拓撲節(jié)點M，獲得其相連的開關(guān)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(guān)的故障電流波形的電流相位設(shè)為0，得到拓撲節(jié)點M的開關(guān)電流相位矩陣QM＝[θ1…θN]，其中，θ1…θN為開關(guān)1-N的電流相位。根據(jù)本發(fā)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(shù)矩陣P中的相應(yīng)拓撲節(jié)點M的一行與所述開關(guān)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(jié)點M的電流拓撲相位矩陣QM'＝[θ′1…θ′N]，從而針對該拓撲節(jié)點M，將同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位反相、非同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持，或?qū)⒎峭藢?yīng)的開關(guān)的電流相位反相、同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在步驟S4中，獲得配電網(wǎng)中全部開關(guān)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(guān)電流相位矩陣Q＝[θ1…θN]，其中，θ1…θN為開關(guān)1-N的電流相位。根據(jù)本發(fā)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(shù)矩陣P中與所述開關(guān)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(jié)點的電流拓撲相位矩陣，從而針對全部拓撲節(jié)點，將同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位反相、非同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持，或?qū)⒎峭藢?yīng)的開關(guān)的電流相位反相、同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持。根據(jù)本發(fā)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(yīng)拓撲節(jié)點為故障點，否則為非故障點。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：根據(jù)基爾霍夫電流定律從開關(guān)拓撲參數(shù)中確定拓撲節(jié)點及其拓撲極性，將開關(guān)的接線極性和各拓撲節(jié)點的拓撲極性進行同名端屬性校核，得到代表拓撲節(jié)點同名端屬性的故障定位拓撲，當(dāng)故障發(fā)生時，結(jié)合同時刻拓撲節(jié)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(wǎng)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(yīng)于多電源配電網(wǎng)絡(luò)中；不需要強調(diào)現(xiàn)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(fā)明實施例的同名端屬性校核的配電網(wǎng)故障定位方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的含DG的有源配電網(wǎng)混合模型系統(tǒng)示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)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(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。參看圖1，本發(fā)明實施例的同名端屬性校核的配電網(wǎng)故障定位方法，包括以下步驟：S1：獲取配電網(wǎng)線路拓撲中的開關(guān)拓撲參數(shù)，各開關(guān)之間的連接區(qū)域作為拓撲節(jié)點，根據(jù)基爾霍夫電流定律配置各拓撲節(jié)點的拓撲極性；S2：根據(jù)配電網(wǎng)中各開關(guān)的接線方式確定各開關(guān)的電流端子的接線極性；S3：將每個拓撲節(jié)點的拓撲極性與其相連的開關(guān)的電流端子的接線極性進行同名端屬性校核，獲得開關(guān)與其相連的拓撲節(jié)點的同名端屬性校核結(jié)果，若拓撲節(jié)點的拓撲極性與相連開關(guān)的電流端子的接線極性一致，則該拓撲節(jié)點和該開關(guān)互為同名端，若拓撲節(jié)點的拓撲極性與相連開關(guān)的電流端子的接線極性不一致，則該拓撲節(jié)點和該開關(guān)互為非同名端；S4：獲得與每個拓撲節(jié)點相連的或配電網(wǎng)中全部的開關(guān)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(jù)步驟S3中的同名端屬性校核結(jié)果，針對每個拓撲節(jié)點，將同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位反相、非同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持，或?qū)⒎峭藢?yīng)的開關(guān)的電流相位反相、同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持；S6：根據(jù)步驟S5獲得的每個拓撲節(jié)點在相連各開關(guān)處的電流相位，判斷在相應(yīng)拓撲節(jié)點處的電流流入流出方向，若一致則該拓撲節(jié)點為故障點。下面對同名端屬性校核的配電網(wǎng)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(wǎng)線路拓撲中的開關(guān)拓撲參數(shù)，各開關(guān)之間的連接區(qū)域作為拓撲節(jié)點。可選的，根據(jù)配電網(wǎng)的線路拓撲圖，獲取開關(guān)拓撲參數(shù)。在饋線自動化系統(tǒng)中，從線路拓撲圖中提取各開關(guān)拓撲參數(shù)，相鄰開關(guān)的連接處即設(shè)為拓撲節(jié)點，每個開關(guān)與兩個拓撲節(jié)點相連。開關(guān)拓撲參數(shù)包括開關(guān)及其連接關(guān)系。在步驟S1中，還根據(jù)基爾霍夫電流定律配置各拓撲節(jié)點的拓撲極性。具體來說，根據(jù)基爾霍夫電流定律配置各拓撲節(jié)點的拓撲極性，各拓撲節(jié)點的正負可配置，相鄰?fù)負涔?jié)點的拓撲極性相反。根據(jù)基爾霍夫定律，在多電源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中把被保護區(qū)域看做一個節(jié)點，如果流入保護區(qū)域的電流等于流出保護區(qū)域的電流，則保護區(qū)域無故障或外部故障，如果流入保護區(qū)域的電流不等于流出保護區(qū)域的電流，則保護區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障。根據(jù)基爾霍夫定律定義每個拓撲節(jié)點存在拓撲極性，拓撲極性符號為+或-，且相鄰節(jié)點的拓撲極性符號相反。圖2示出了帶DG的有源配電網(wǎng)混合模型系統(tǒng)，圖中有11個開關(guān)和11個拓撲節(jié)點，但僅作為示例。按照步驟S1中的拓撲節(jié)點設(shè)置，圖中各拓撲節(jié)點的拓撲極性如表一所示。拓撲節(jié)點拓撲極性相連開關(guān)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(jié)點的拓撲極性及相連開關(guān)在步驟S2中，根據(jù)配電網(wǎng)中各開關(guān)的接線方式確定各開關(guān)的電流端子的接線極性。在配電網(wǎng)的現(xiàn)場施工中，開關(guān)的電流端子接線無明確操作規(guī)程，因此在施工完成后再對開關(guān)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(guān)現(xiàn)場接線之后就確定的，通過核準獲得，但是接線方式?jīng)]有限制。開關(guān)可以為一次開關(guān)，在開關(guān)上設(shè)有電流互感器，因而接線方式的不同會導(dǎo)致接線極性的不同，接線極性是可以從現(xiàn)場檢知的。假設(shè)接線方式均以變電站甲流出方向為正方向，根據(jù)接線方式可以明確各開關(guān)兩側(cè)拓撲節(jié)點的接線極性，假設(shè)各開關(guān)的接線方式均與Brk1一致，可得出各開關(guān)兩側(cè)的拓撲節(jié)點的接線極性與拓撲極性，如表二所示，若某開關(guān)接線方式與Brk1相反，則表中的相應(yīng)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(guān)相連拓撲節(jié)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(guān)兩側(cè)的拓撲節(jié)點的接線極性與拓撲極性在步驟S3中，將每個拓撲節(jié)點的拓撲極性與其相連的開關(guān)的電流端子的接線極性進行同名端屬性校核，獲得開關(guān)與其相連的拓撲節(jié)點的同名端屬性校核結(jié)果，若拓撲節(jié)點的拓撲極性與相連開關(guān)的電流端子的接線極性一致，則該拓撲節(jié)點對于該開關(guān)來說是同名端，若拓撲節(jié)點的拓撲極性與相連開關(guān)的電流端子的接線極性不一致，則該拓撲節(jié)點對于該開關(guān)來說是非同名端?？蛇x的，在步驟S3中，獲得同名端屬性校核結(jié)果后，對于含M個拓撲節(jié)點N個開關(guān)的配電網(wǎng)，根據(jù)每個開關(guān)所關(guān)聯(lián)的拓撲節(jié)點的同名端屬性，配置一個M行N列的故障定位拓撲系數(shù)矩陣P，其中Pij代表開關(guān)j針對拓撲節(jié)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(shè)置為1，但不限于此。圖2的配電網(wǎng)系統(tǒng)圖中含有11個開關(guān)和11個拓撲節(jié)點，因此可以對應(yīng)得到一個11行11列的故障定位拓撲系數(shù)矩P：第一行表明，第一個開關(guān)Brk1與第一個拓撲節(jié)點N1為同名端，其余開關(guān)與第一個拓撲節(jié)點N1為不相關(guān)或說不相連；第二行表明，第一個開關(guān)Brk1與第二個拓撲節(jié)點N2為同名端，第四個開關(guān)Brk4、第五個開關(guān)Brk5、第八個開關(guān)Brk8與第二個拓撲節(jié)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(jié)點M，獲得其相連的開關(guān)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(guān)的故障電流波形的電流相位設(shè)為0，得到拓撲節(jié)點M的開關(guān)電流相位矩陣QM＝[θ1…θN]，其中，θ1…θN為開關(guān)1-N的電流相位。在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，如果與拓撲節(jié)點M相連的開關(guān)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(guān)在該開關(guān)電流相位矩陣QM中對應(yīng)的開關(guān)電流相位位置也設(shè)為0?？梢岳斫猓琈和N均為正整數(shù)。也就是說開關(guān)電流相位矩陣QM中，與拓撲節(jié)點M相連的開關(guān)的故障電流波形提取的電流相位就相應(yīng)位于該矩陣中的該開關(guān)電流相位位置處，而與拓撲節(jié)點M不相連的開關(guān)在該矩陣中對應(yīng)的開關(guān)電流相位位置就為0。以圖2的系統(tǒng)為例，采集開關(guān)Brk1-Brk11中與所選的一拓撲節(jié)點相連的開關(guān)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(shù)矩陣P中的相應(yīng)拓撲節(jié)點M的一行與開關(guān)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(jié)點M的電流拓撲相位矩陣QM'＝[θ′1…θ′N]，從而針對該拓撲節(jié)點M，將同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位反相、非同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持，或?qū)⒎峭藢?yīng)的開關(guān)的電流相位反相、同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持。θ′1…θ′N為故障定位拓撲系數(shù)矩陣P中的相應(yīng)拓撲節(jié)點M的一行與開關(guān)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(yīng)位置的所的值。對于矩陣相乘，可以根據(jù)計算需要進行矩陣轉(zhuǎn)置。可以將每個拓撲節(jié)點的電流拓撲相位矩陣都獲得后執(zhí)行步驟S6，確定故障點；或者可以每獲得一個拓撲節(jié)點的電流拓撲相位矩陣便執(zhí)行步驟S6，在確定故障點后便停止繼續(xù)執(zhí)行。電流拓撲相位矩陣QM'可代表含現(xiàn)場接線方式的故障電流在拓撲節(jié)點M處的流入流出方向。根據(jù)步驟S5獲得的每個拓撲節(jié)點在相連各開關(guān)處的電流相位，判斷在相應(yīng)拓撲節(jié)點處的電流流入流出方向，若一致則該拓撲節(jié)點為故障點。根據(jù)基爾霍夫定律推出進行故障定位判斷條件：若拓撲節(jié)點M的電流拓撲相位矩陣QM'內(nèi)的整行元素除0外符號一致，則認為該拓撲節(jié)點為故障點；反之若拓撲節(jié)點M的電流拓撲相位矩陣QM'內(nèi)的元素除0外符號不一致，則認為該節(jié)點為非故障點。其中，電源點的節(jié)點在此不考慮。在另一個實施例中，在步驟S4中，獲得配電網(wǎng)中全部開關(guān)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(guān)電流相位矩陣Q＝[θ1…θN]，其中，θ1…θN為開關(guān)1-N的電流相位。同樣的，在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，如果開關(guān)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(guān)在該開關(guān)電流相位矩陣Q中對應(yīng)的開關(guān)電流相位位置設(shè)為0。由于故障定位拓撲系數(shù)矩陣P中開關(guān)與拓撲節(jié)點不相連的位置設(shè)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(shù)矩陣P中與開關(guān)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(jié)點的電流拓撲相位矩陣，從而針對全部拓撲節(jié)點，將同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位反相、非同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持，或?qū)⒎峭藢?yīng)的開關(guān)的電流相位反相、同名端對應(yīng)的開關(guān)的電流相位保持。全部拓撲節(jié)點的電流拓撲相位矩陣可代表含現(xiàn)場接線方式的故障電流在全部拓撲節(jié)點處的流入流出方向。在步驟之后執(zhí)行步驟S6，根據(jù)步驟S5獲得的每個拓撲節(jié)點在相連各開關(guān)處的電流相位，判斷在相應(yīng)拓撲節(jié)點處的電流流入流出方向，若一致則該拓撲節(jié)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(yīng)拓撲節(jié)點為故障點，否則為非故障點。本發(fā)明實施例的同名端屬性校核的配電網(wǎng)故障定位方法可以用于多電源閉環(huán)供電系統(tǒng)，但是不限于此，當(dāng)然也可以用于單電源供電系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)中，對線路上的所有開關(guān)的電流端子進行拓撲極性與接線極性的同名端屬性校核?？蓛?yōu)選以一個主電源為基礎(chǔ)。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(wǎng)故障定位方法還可包括步驟S7：控制與故障點的拓撲節(jié)點相連的全部開關(guān)跳閘，以隔離故障。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。當(dāng)前第1頁1 2 3