專利名稱：一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于配電網(wǎng)故障檢測的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié) 合的配電網(wǎng)故障定位方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)配電網(wǎng)饋線數(shù)目眾多，供電范圍廣，設(shè)備數(shù)量巨大。線路發(fā)生故障時不僅 損失大，故障點的排查也非常困難。特別是在城市配電網(wǎng)中，地埋電纜供電方式應(yīng)用的日益 廣泛，更是增加了排查的難度。實現(xiàn)快速精確的配電網(wǎng)故障點定位一直是電力生產(chǎn)管理部 門的迫切需要，也是相關(guān)科研人員長期的研究熱點。在自動化水平不高的情況下，發(fā)生故障時一般僅變電所線路斷路器跳閘，即使在 主干線上用開關(guān)分段，也只能隔離有限的幾段，為了找出具體故障位置，往往需要操作人員 拉線停電和人工巡線來查找故障點，花費時間長，人力物力耗費大，而且延長了停電時間， 降低了供電可靠性。為了解決配電網(wǎng)故障定位問題，運行管理部門一方面努力提升配電網(wǎng)自動化(DA) 運行水平，依靠大量裝設(shè)的線路分段開關(guān)來自動定位并隔離故障。此種故障定位方法具有 最快的速度和最高的精度，是處理配電網(wǎng)故障問題的最佳技術(shù)手段和下一步的發(fā)展方向， 但其所需投資巨大，目前的條件下無法大面積推廣應(yīng)用。在研究配電網(wǎng)故障特性的基礎(chǔ)上， 加裝各種輔助設(shè)備是目前實現(xiàn)故障定位的普遍措施，對于解決該問題起到了一定的作用。 但這類方法的共同問題是多數(shù)關(guān)鍵性的動作閥值基本是離線計算得到，很難根據(jù)當前的網(wǎng) 絡(luò)運行方式和負荷狀況進行自適應(yīng)的調(diào)整。尤其在單相接地故障的判斷上，存在大量的漏 報和誤報現(xiàn)象，實際運行效果仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種仿真計算與實時監(jiān)測相 結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法的技術(shù)方案，將仿真計算與實時監(jiān)測進行結(jié)合，故障定位精度 高、判斷速度快，適用于各種配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和故障類型。所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特征在于包括 以下步驟(1)穩(wěn)態(tài)運行數(shù)據(jù)提取從供電部門的配電地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)據(jù)庫中提取目標網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu) 信息和網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)信息，并形成中間數(shù)據(jù)庫；從供電部門的配電能量管理系統(tǒng)(DMS)中 提取目標網(wǎng)絡(luò)的實時穩(wěn)態(tài)運行參數(shù)和負荷參數(shù)，并形成中間數(shù)據(jù)庫；(2)自動生成仿真計算模型以步驟(1)所得到的中間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，由仿真計算自動生成軟件自動生成目標 網(wǎng)絡(luò)實時的仿真計算模型和系統(tǒng)正常運行時的節(jié)點阻抗矩陣；(3)暫態(tài)信息提取
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從供電部門安裝的暫態(tài)電能數(shù)據(jù)庫中自動提取故障過程中的節(jié)點電壓數(shù)據(jù)，從 供電部門的故障信息記錄數(shù)據(jù)庫中接收故障發(fā)生時的附加信息，包括線路開關(guān)跳閘信息， 用于進行短路故障定位，小電流選線裝置的選線信息，用于進行單相接地故障定位時的選 線.
一入 ，(4)故障特性分析及定位計算當配電網(wǎng)發(fā)生短路或接地故障時，首先接收各種故障信息，分析判斷發(fā)生故障的 類型，獲取故障過程中實時監(jiān)測各節(jié)點電壓幅值，然后利用基于虛擬節(jié)點的故障定位算法 進行仿真計算，得到配電網(wǎng)實際發(fā)生對稱或不對稱故障的精確位置，并將故障點顯示在配 電網(wǎng)動態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)圖中。所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特征在于步驟 ⑴中所述的配電地理信息系統(tǒng)(GIS)包含的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)信息和網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)信息存儲 于Smallworld數(shù)據(jù)庫里，將Smallworld數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)存到Oracle中間數(shù)據(jù)庫中，配電網(wǎng)智能 故障定位系統(tǒng)由外部數(shù)據(jù)源ODBC接口形式訪問Oracle數(shù)據(jù)庫讀取電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)元 件參數(shù)信息；所述的配電能量管理系統(tǒng)(DMS)包含的穩(wěn)態(tài)運行參數(shù)和負荷參數(shù)信息存儲于PI 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Plant Information System)中；所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特征在于步驟
(2)中所述的仿真計算自動生成軟件由MATLAB編寫，軟件自動生成節(jié)點阻抗矩陣方法包括 如下步驟1)根據(jù)選定的目標網(wǎng)絡(luò)確定節(jié)點集，并對節(jié)點進行編號；2)仿真計算自動生成軟件通過由外部數(shù)據(jù)源ODBC接口形式訪問Oracle中間數(shù)據(jù) 庫中的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)信息和網(wǎng)絡(luò)元件的正序、負序和零序參數(shù)信息，根據(jù)各節(jié)點的自導納 和節(jié)點之間的互導納形成目標網(wǎng)絡(luò)的正序、負序和零序節(jié)點導納矩陣；3)對已得導納矩陣求其逆矩陣計算得出目標網(wǎng)絡(luò)正常運行時正序、負序和零序節(jié) 點阻抗矩陣。所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特征在于步驟
(3)中所述的暫態(tài)電能數(shù)據(jù)庫為一種國際通用的PQDIF數(shù)據(jù)格式，PQDIF使多數(shù)據(jù)具有良好 兼容性，便于實現(xiàn)不同監(jiān)測系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享。所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特征在于步驟
(4)中所述的短路或接地故障包括三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地四種故障 類型，接收各種故障信息、分析判斷發(fā)生故障類型的判定方法如下當A、B、C三相電壓跌 落幅值相近，即A、B、C三相電壓各相的跌落幅值差值不超過1%，則判定為三相短路故障； 當其中一相電壓跌落幅值明顯低于其他兩相，即差值超過10%，則判定為單相接地故障； 當其中兩相電壓跌落幅值明顯低于另外一相，即差值超過10%，并且線路中零序電流沒有 明顯增加，即零序電流增加小于10%，則判定為兩相短路故障；當其中兩相電壓跌落幅值 明顯低于另外一相，即差值超過10%，并且出現(xiàn)零序電流明顯增加，即零序電流增加大于 10%，則判定為兩相短路接地。所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特征在于步驟 (4)中所述的利用基于虛擬節(jié)點的故障定位算法進行仿真計算，基于虛擬節(jié)點故障定位算法的方法如下 1)當故障發(fā)生在配電網(wǎng)的節(jié)點ρ處時，配電網(wǎng)中任意節(jié)點j的殘壓如下式
權(quán)利要求
一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特征在于包括以下步驟(1)穩(wěn)態(tài)運行數(shù)據(jù)提取從供電部門的配電地理信息系統(tǒng)(GIS)數(shù)據(jù)庫中提取目標網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)信息和網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)信息，并形成中間數(shù)據(jù)庫；從供電部門的配電能量管理系統(tǒng)(DMS)中提取目標網(wǎng)絡(luò)的實時穩(wěn)態(tài)運行參數(shù)和負荷參數(shù)，并形成中間數(shù)據(jù)庫；(2)自動生成仿真計算模型以步驟(1)所得到的中間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，由仿真計算自動生成軟件自動生成目標網(wǎng)絡(luò)實時的仿真計算模型和系統(tǒng)正常運行時的節(jié)點阻抗矩陣；(3)暫態(tài)信息提取從供電部門安裝的暫態(tài)電能數(shù)據(jù)庫中自動提取故障過程中的節(jié)點電壓數(shù)據(jù)，從供電部門的故障信息記錄數(shù)據(jù)庫中接收故障發(fā)生時的附加信息，包括線路開關(guān)跳閘信息，用于進行短路故障定位，小電流選線裝置的選線信息，用于進行單相接地故障定位時的選線；(4)故障特性分析及定位計算當配電網(wǎng)發(fā)生短路或接地故障時，首先接收各種故障信息，分析判斷發(fā)生故障的類型，獲取故障過程中實時監(jiān)測各節(jié)點電壓幅值，然后利用基于虛擬節(jié)點的故障定位算法進行仿真計算，得到配電網(wǎng)實際發(fā)生對稱或不對稱故障的精確位置，并將故障點顯示在配電網(wǎng)動態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)圖中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特 征在于步驟(1)中所述的配電地理信息系統(tǒng)(GIS)包含的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)信息和網(wǎng)絡(luò)元件參 數(shù)信息存儲于Smallworld數(shù)據(jù)庫里，將Smallworld數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)存到Oracle中間數(shù)據(jù)庫中， 配電網(wǎng)智能故障定位系統(tǒng)由外部數(shù)據(jù)源ODBC接口形式訪問Oracle數(shù)據(jù)庫讀取電網(wǎng)拓撲結(jié) 構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)信息；所述的配電能量管理系統(tǒng)(DMS)包含的穩(wěn)態(tài)運行參數(shù)和負荷參數(shù)信息存儲于PI實時 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Plant Information System)中；
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法， 其特征在于步驟(2)中所述的仿真計算自動生成軟件由MATLAB編寫，軟件自動生成節(jié)點阻 抗矩陣方法包括如下步驟1)根據(jù)選定的目標網(wǎng)絡(luò)確定節(jié)點集，并對節(jié)點進行編號；2)仿真計算自動生成軟件通過由外部數(shù)據(jù)源ODBC接口形式訪問Oracle中間數(shù)據(jù)庫中 的電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)信息和網(wǎng)絡(luò)元件的正序、負序和零序參數(shù)信息，根據(jù)各節(jié)點的自導納和節(jié) 點之間的互導納形成目標網(wǎng)絡(luò)的正序、負序和零序節(jié)點導納矩陣；3)對已得導納矩陣求其逆矩陣計算得出目標網(wǎng)絡(luò)正常運行時正序、負序和零序節(jié)點阻 抗矩陣。
4.如權(quán)利要求1所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特 征在于步驟(3)中所述的暫態(tài)電能數(shù)據(jù)庫為一種國際通用的PQDIF數(shù)據(jù)格式，PQDIF使多 數(shù)據(jù)具有良好兼容性，便于實現(xiàn)不同監(jiān)測系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享。
5.如權(quán)利要求1所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特 征在于步驟(4)中所述的短路或接地故障包括三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地四種故障類型，接收各種故障信息、分析判斷發(fā)生故障類型的判定方法如下當A、B、C 三相電壓跌落幅值相近，即差值不超過1%，則判定為三相短路故障；當其中一相電壓跌落 幅值明顯低于其他兩相，即差值超過10%，則判定為單相接地故障；當其中兩相電壓跌落 幅值明顯低于另外一相，即差值超過10%，并且線路中零序電流沒有明顯增加，即零序電流 增加小于10%，則判定為兩相短路故障；當其中兩相電壓跌落幅值明顯低于另外一相，即 差值超過10%，并且出現(xiàn)零序電流明顯增加，即零序電流增加大于10%，則判定為兩相短 路接地。
6.如權(quán)利要求1所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特 征在于步驟(4)中所述的利用基于虛擬節(jié)點的故障定位算法進行仿真計算，基于虛擬節(jié)點 故障定位算法的方法如下1)當故障發(fā)生在配電網(wǎng)的節(jié)點P處時，配電網(wǎng)中任意節(jié)點j的殘壓如下式
7.如權(quán)利要求2所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特 征在于系統(tǒng)采用PI-API的方法訪問并讀取配電地理信息系統(tǒng)(GIS)和配電能量管理系統(tǒng) (DMS)中的電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，具體方法如下1)在MATLAB編寫的PI數(shù)據(jù)接口的初始化函數(shù)中載入PI-APIDLL動態(tài)鏈接庫，并設(shè)置 載入是否成功的標志，在載入成功的基礎(chǔ)上，獲取PI-API的各個函數(shù)入口地址；2)PI數(shù)據(jù)庫的連接通過調(diào)用piutjormect函數(shù)實現(xiàn)與PI數(shù)據(jù)庫的連接，在完成第 一次連接后，PI-API會自動對設(shè)定的PI服務(wù)器進行連接；3)數(shù)據(jù)的讀取PI服務(wù)器中的數(shù)據(jù)有2種形式，歸檔值和快照值，如果訪問歷史數(shù)據(jù)則 調(diào)用piarjimedvalues函數(shù)讀取歸檔值；如果訪問實時數(shù)據(jù)則調(diào)用pisr^getsnapshot函 數(shù)讀取快照值；4)PI數(shù)據(jù)庫連接的關(guān)閉在完成對PI數(shù)據(jù)的訪問后，應(yīng)實施連接斷開以降低系統(tǒng)的占 用資源，通過調(diào)用piutdiscormect函數(shù)實現(xiàn)與PI數(shù)據(jù)庫連接的關(guān)閉。
8.如權(quán)利要求6所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特 征在于由于5)中可能有多條線路存在可能的故障區(qū)間使得j節(jié)點監(jiān)測所得電壓跌落幅值 在[V1ot，Vhigh]范圍內(nèi)，若為三相短路、兩相短路或兩相短路接地故障，系統(tǒng)讀取PI數(shù)據(jù)庫中 故障前后各條線路的電流值，若電流值在此期間有顯著變化，即超過20%，則判定為故障線 路，由此可實現(xiàn)故障精確定位；若為單相接地故障，則由小電流接地故障選線裝置判定故障 線路，由此實現(xiàn)故障精確定位。
9.如權(quán)利要求6所述的一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，其特 征在于所述的[Vlw，Vhigh]范圍，出現(xiàn)故障后，會有一個故障記錄當時節(jié)點的電壓值V，監(jiān)測 誤差設(shè)定5%的誤差區(qū)間，則V1ot = 95% V, Vhigh = 105% V。
全文摘要
一種仿真計算與實時監(jiān)測相結(jié)合的配電網(wǎng)故障定位方法，屬于配電網(wǎng)故障檢測的技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟首先通過編制數(shù)據(jù)解析接口，從現(xiàn)有的配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、配電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中提取目標配電網(wǎng)絡(luò)的信息，自動生成目標網(wǎng)絡(luò)實時的仿真計算模型。其次基于此仿真計算模型，提出基于虛擬節(jié)點的故障定位算法，可以求解在目標網(wǎng)絡(luò)中任意點發(fā)生對稱和不對稱故障時，任意節(jié)點的電壓幅值與故障位置參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。最后利用少量故障過程中的電壓跌落幅值實時數(shù)據(jù)，計算得到配電網(wǎng)實際發(fā)生故障的精確位置。采用實時監(jiān)測與仿真計算相結(jié)合的故障定位方法，準確有效地反映故障發(fā)生時網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)及參數(shù)，提高故障定位的精度，適用各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和故障類型。
文檔編號G06F17/30GK101968525SQ20101050094
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者沈廣, 蘇毅方 申請人:杭州市電力局