一种有源配电网故障诊断与定位的方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及配电网安全领域，尤其涉及一种有源配电网故障诊断与定位的方法及 其系统。
【背景技术】
[0002] 配电网故障定位是指当配电网发生故障时，及时准确地确定故障点和故障区域， 以便迅速隔离故障和恢复故障区域内非故障段的供电。配电网故障定位和隔离是配电自动 化的关键技术之一，配电网的故障恢复和设备抢修都是建立在故障准确定位的基础之上。 在故障发生时，迅速完成配网故障定位，隔离故障区段，恢复非故障区的正常供电，压缩停 电造成的区域影响，是提高供电可靠性，保证供电质量的有效措施。
[0003]配电网的故障定位方法可分为单点测量方法和多点测量方法，单点测量方法一般 基于阻抗法或负荷法，当应用于复杂拓扑结构的网络或动态网络中时，其测量误差将会变 得很大。多点测量方法由分布在配电网多个测量装置所支持，可采用更简单高效的方法对 故障进行定位和识别，定位精度高，并且在有源配电网中同样适用。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提出一种有源配电网故障诊断与定位的方法及其 系统，它能够有效诊断故障发生的线路区段，并进一步识别故障类型和准确定位。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的方案是：
[0006] -种有源配电网故障诊断与定位的方法，包括步骤：
[0007] S1，将待检测线路划分为N个区段，并将所有区段按照潮流方向依次排序，定义:每 个区段潮流方向始点为区段的始端，潮流方向终点为终端，N为正整数；
[0008]S2,获取第k区段的始端与终端的电压与电流的基波分量信号，k为正整数，k的取 值范围为1
[0009]S3,以第k区段的始端的电压与电流的基波分量信号为输入变量，终端的电压与电 流的基波分量信号为输出信号，建立第k区段的非故障情况下的π型四端口网络模型，代入 步骤S2所获取的第k区段的始端的电压与电流的基波分量信号求取终端的电压与电流的基 波分量信号的理论值；
[0010] S4,将步骤S2中获取的第k区段的终端的电压基波分量信号与步骤S3中获取的第k 区段的终端的电压的基波分量信号的理论值做比较，将步骤S2中获取的第k区段的终端的 电流基波分量信号与步骤S3中获取的第k区段的终端的电流的基波分量信号的理论值做比 较；
[0011] S5,当步骤S4中的比较结果都在误差允许范围内，则k=k+l，跳至步骤S7;
[0012] S6,当步骤S4中的比较结果至少有一个不在误差允许范围内，建立第k区段的故障 情况下的η型四端口网络的各序分量的关系方程式判断故障类型以及故障位置，k=k+l，跳 至步骤S7;
[0013]S7，k<N时，跳至步骤S2;k=N+l时，线路检测完毕。
[0014]所述步骤S3中建立第k区段的非故障情况下的π型四端口网络模型包括步骤：
[0015]S31，31型四端口网络的参数如下：
[0016]
[0017]
[0018] ^
[0019] S32，31型四端口网络的输入与输出的关系等式如下：
[0020]
[0021] 其中，if#和/产8分别表示输入节点的相电压和线电流的各序分量；和Jp 分别表示输出节点的相电压和线电流的各序分量，d为正序，i为负序，0为零序。
[0022] 所述步骤S5与步骤S6中的误差允许范围为5%。
[0023] 所述步骤S6中包括步骤：
[0024]S61，建立第k区段的故障情况下的π型四端口网络的各序分量的关系方程式：
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 其中，4，4，4,劣，砥，…cf,4，1?分别表示故障上游 四端口网络参数的各序参数；.，皮_Λ.，，戌U，cla-，ctA.， Dtp巧-λ.，巧％.分别表示故障下游四段网络参数的各序参数；[He]是故障类型矩阵，分 为A相接地故障矩阵，AB两相短路故障矩阵，AB两相接地故障矩阵以及三相接地故障矩阵四 种类型；
[0029] S62,将四种不同的类型矩阵依次代入公式(3)中利用牛拉迭代法进行求解，当求 解结果收敛时，则代入故障类型为线路故障类型；
[0030]S63,可以定义矩阵[S]为：
[0031]
[0032]则矩阵[S]的系数可以表示为一个关于距离X和故障阻抗R(R可以是Rg或Rt，Rg代 表故障阻抗，Rt代表相间阻抗)的q项多项式：
[0033]
[0034] X表示故障处到每条线路发送端的距离;R是故障阻抗;叫(q)是关于距离X的q项多 项式的项系数，q为正整数；
[0035] S64,根据步骤S62与S63求解出故障处到参考节点的距离X和故障阻抗R。
[0036]所述步骤S61中的A相接地故障矩阵[He]为：
[0037]
[0038] AB两相短路故障矩阵[Hg]为：
[0039]
[0040]AB两相接地故障矩阵[Hg]为：
[0041]
[0042]三相接地故障矩阵[Hg]为：
[0043]
[0044]其中，α是对称分量法中的运算子，其中〇 = ￥12()°，〇2 = #4()°，此代表故障阻抗，办代 表相间阻抗。
[0045]包括安装于每个变电站上的信号采集模块，所述信号采集模块包括电压互感器、 电流互感器以及微处理器，所述微处理器分别接收电压互感器与电流互感器的感应信号， 所述微处理器将接收到的信号通过通讯网络传递给中央处理器，所述中央处理器包括建模 模块，比较模块，故障诊断与定位模块;所述建模模块用于建立线路区段的η型四端口网络 模型;所述比较模块用于比较根据η型四端口网络模型得到的理论值与信号采集模块测得 的真实值;所述故障诊断与定位模块用于诊断线路故障的类型并定位。
[0046] 所述通讯网络为有线通讯网络或者无线通讯网络。
[0047]所述有线通讯网络通过光导纤维或者输电线进行通讯。
[0048]本发明的有益效果是：
[0049] 1、通过建立π型四端口网络模型得到理论输出值，通过比较理论值与真实值判断 是否存在故障，该判断过程简单，无需添加其他工序而且准确度极高;判断出故障后，建立 故障情况下方程利用牛拉迭代法求解方程组，以此判断故障的类型，最后通过求解方程实 现故障定位，这种判定故障的方法利用中央处理器实现，计算迅速，定位精准。同时该系统 和方法具有良好的扩展性，在含分布式电源的配电网中仍然使用。
[0050] 2、该方法不需要离线分析，对处理器的CPU要求不高，只需要由安装在各个变电站 的本地处理单元的支持来实现。只要布置线路区段端口的测量装置，即可对故障进行精确 有效的定位和识别。
【附图说明】
[0051]图1本发明所述系统示意图；
[0052]图2两个相邻变电站的本地处理单元进行数据采集、处理和通讯的过程；
[0053]图3中央处理单元对线路进行故障诊断的流程图；
[0054]图4非故障情况下的一条线路区段的分析模型；
[0055]图5故障情况下的一条线路区段的分析模型；
[0056]图6故障定位和识别方法的流程图；
[0057]图7本发明所述方法的结构示意图。
【具体实施方式】
[0058]为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0059]如图1所示，一种有源配电网故障诊断与定位的系统，包括安装于每个变电站上的 信号采集模块，所述信号采集模块包括电压互感器、电流互感器以及微处理器，所述微处理 器分别接收电压互感器与电流互感器的感应信号，所述微处理器将接收到的信号通过通讯 网络传递给中央处理器，所述中央处理器包括建模模块，比较模块，故障诊断与定位模块； 所述建模模块用于建立线路区段的η型四端口网络模型;所述比较模块用于比较根据η型四 端口网络模型得到的理论值与信号采集模块测得的真实值;所述故障诊断与定位模块用于 诊断线路故障的类型并定位。
[0060]互感器测量用于电气量信号的提取，并在本地由微处理器进行处理，提取其基波 分量(将基波分量可以近似作为稳态运行发生故障时的参考量）。传送至安装在该线路区段 的发送端(通过参考潮流方向区分，方向的始端即为线路区段的发送端）。随后线路两端的 电气量信号的基波分量通过远程通讯链路上传至中央处理单元。
[0061]图2中，参看潮流方向可知，SSi是线路区段的发送端，SSi+Ι是线路区段的接收端。 线路两端的电气量信号的基波分量统一传送至线路区段的发送端，然后通过远程通信链路 上传至中央处理单元。