基于网形结构矩阵的配网故障定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种对配电网中出现的短路或接地故障进行检测和定位的方法，属于 输配电技术领域。
【背景技术】
[0002] 配电网是城市和农村的重要供电设施，其运行状态与人们的生产和生活息息相 关，对配电网故障进行快速、准确检测和精确定位，是及时切除故障线路，提高配电网运行 稳定性和供电可靠性的前提。目前，基于各种线路设备进行故障定位的方法层出不穷，采用 的定位方法也非常多，这些方法各有特点。但现有的定位方法仍然存在方法复杂、定位繁 琐、实时性差等诸多不足，还有待进一步进行研宄。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种方法简单、定位快捷、实时性好 配网故障定位方法，以提高配电网运行的稳定性和供电安全性。
[0004] 本发明所述问题是以下述技术方案解决的： 一种基于网形结构矩阵的配网故障定位方法，所述方法首先根据定位区域内的配电网 结构，生成反映馈电线段与各节点连接关系的配电网拓扑矩阵D ;再根据与各节点相对应 的测量装置所获取的电流监测数据，生成测量列向量G，然后将配电网拓扑矩阵D的各行元 素分别与测量列向量G的元素进行按位相乘，根据相乘结果得到故障定位矩阵F，最后根据 故障定位矩阵F来判断各馈电线段是否存在短路或接地故障。
[0005] 上述基于网形结构矩阵的配网故障定位方法，所述方法包括以下步骤： a.将断路器、负荷开关或其他线路监测装置）视为节点，节点间的馈电线段视为支路， 对定位区域内的节点和馈电线段分别进行编号，并规定功率传输的正方向，然后根据编号 结果和功率传输的正方向生成网络拓扑矩阵D :
其中，m为馈电线段总数，η为节点总数，表示第i个馈电线段与第j个节点的邻接 关系，其数值按如下方法确定： 若第i个馈电线段与第j个节点相连，且正功率从第j个节点流入第i个馈电线段，则 七=L ;若第i个馈电线段与第j个节点相连，且正功率从第i个馈电线段流入第j个节点， 则~ =_1 ;若第i个馈电线段与第j个节点不相连，则dI =〇 ; b. 利用线路测量装置对流过各节点的电流进行监测，根据获取的电流监测数据生成测 量列向量CF :
其元素的数值按如下方法确定：如果第i个节点有故障过电流（即电流大于或等于整 定值)且过电流的方向和假定的正方向一致，则测量列向量G的第i个元素=1 ;如果第i 个节点有故障过电流且过电流的方向和假定的正方向相反，则gf =_1 ;如果第i个节点没有 过电流（即电流小于整定值)，则Bi =O ; c. 将矩阵D的各行分别与列向量G进行按位相乘，得到初级故障定位矩阵P :
d. 将初级故障定位矩阵，的每一行元素变换成一个元素，得到故障定位矩阵F : F = /3 …石 /?f， 变换规则为：若初级故障定位矩阵的第i行元素只有-1或〇,则故障定位矩阵F的 第i个元素$ =-1 ;若初级故障定位矩阵P的第i行元素只有1或0,则故障定位矩阵F的 第i个元素石=1 ;若初级故障定位矩阵，的第i行元素既没只有0或者同时有1和-1，则 fi =〇 ； e. 根据故障定位矩阵F判断配电网是否存在故障： 若故障定位矩阵F的第i个元素 ? =1，则判断第i个馈电线段为故障线段，否则第i个 馈电线段为正常线段。
[0006] 上述基于网形结构矩阵的配网故障定位方法，由安装于各节点处的线路测量装置 所获取的电流监测数据通过光通信网络传输给监控中心，由监控中心通过本发明实现故障 的定位。
[0007] 本发明通过网络拓扑矩阵和测量列向量的一次性运算，即可直接定位故障区域， 具有方法简单，速度快等优点，为及时发现和切除故障线路创造了有利条件，从而提高了配 网运行的稳定性和供电可靠性。
【附图说明】
[0008] 下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0009] 图1是本发明所用模型图；图中的A、B、C代表变电站，长方形代表节点，圆圈数字 为馈电线段的编号，阿拉伯数字为节点的编号； 图2是非T型线路故障判定原理； 图3是T型线路判定依据。
[0010] 图中和文中各符号清单为：D为配电网拓扑矩阵，G为测量列向量，F为故障定位矩 阵，m为馈电线段总数，η为节点总数，，为初级故障定位矩阵。
【具体实施方式】
[0011] 本发明的基本原理是：假如某一节点有故障电流流过，沿着该电流方向，如果与其 相邻的下一节点或者任意子节点有相同方向的故障过电流流过，则以该节点为输入端的馈 线不在故障区域内；否则在故障区域内。
[0012] 图2形象地反应了故障发生时手拉手区域故障段监测终端的情况。该图中A代表 变电站（电源)，A-I、Α-2、Α-3、Α-4、Α-5、Β-3-2、D-4为节点编号，也是监控终端的编号；折线 箭头代表故障段，宽箭头代表当前所指节点监控终端的情况(深颜色的为有过流，浅颜色的 为无过流)。在图2中，Α-4监测设备监测到过流，Α-5监测设备未检测到过流。
[0013] 图3反映了如何判定T型线路为故障段。图中，B代表变电站，Β-1、Β-2、Β-3、Β-4、 8-53-3-1、8-3-2、(：-5代表节点，宽箭头代表当前节点对应的监测终端监测的状态(深颜色 的为有过流，浅颜色的为无过流)。如果Β-3过流，Β-4和Β-3-1不过流，则当前T型线路段 为故障段。折线箭头代表故障段。
[0014] 本发明也是根据上述原理设计的，利用本方法对配网故障进行定位时，首先要在 线路中的节点位置安装线路测量装置（FTU/DTU/高精度故障指示器等），在变电所中安装 分布式监控中心，测量装置与监控中心之间通过光纤通信网络传递信息。线路测量装置主 要检测线路是否过流、电流电压等数据，并将其传输给监控中心；监控中心通过对这些数据 进行解析，获取测量矩阵(测量列向量)，然后进行定位运算，得到故障段信息，进一步进行 相关的告警和控制操作。
[0015] 定位主要过程如下：通过对节点和连接于节点之间的馈电线段进行编号，获取网 络拓扑矩阵；分布式监控中心解析数据包，获取测量矩阵；然后将两个矩阵按位相乘，获取 初级故障定位矩阵，在将初级故障定位矩阵转换成故障定位