适用于配电网闭环运行的故障定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了适用于配电网闭环运行的故障定位方法，属于电力系统配网自动化 的技术领域。
【背景技术】
[0002] 馈线自动化(FA，Feeder Automation)，是指利用自动化装置或系统监视配电线路 的运行状况，及时发现线路故障，迅速诊断出故障区间并将故障区间隔离，并恢复对非故障 区间的供电。
[0003] 配电网线路保护与输电网线路的保护有着较大的区别，尤其是中低压配网线路与 输电线路相比，通常两开关之间距离较短(通常不会超过lkm)，这样不同区段的故障电流差 异很小可以忽略不计，按照故障电流的级差来实现线路保护显然不可能；从时间上的配合 来说，由于配网一条馈线的开关数量较多，但变电站出口开关通常整定故障出口时间为〇， 即使将时间加长，为了保护站所内的设备，也不会整定超过500ms，这样在时间上也很难实 现多级的配合。因此，配网的线路保护很难采用线路保护中多级配合的方式完成故障区段 的隔离。当前配电自动化中主要采用集中式馈线自动化技术或就地顺序重合馈线自动化技 术。集中式馈线自动化技术是将一个区域内的故障相关信息上传至主站或子站，由主站或 子站进行故障诊断，进而完成故障处理;就地顺序重合馈线自动化技术是利用电压或电流 与时间进行配合，通过多个开关重合的方式完成故障处理。集中式馈线自动化技术受制于 区域的规模，实时性随着区域内设备增多而大打折扣，影响供电可靠性;就地顺序重合方式 以时间和非故障区域的停电，甚至以多次重合冲击系统为代价完成故障的隔离，同样影响 着供电的实时性、安全性和可靠性。
[0004] 智能分布式馈线自动化技术基于相邻开关的终端之间对等通信实现故障处理，但 寻求一种简单但适应性强的故障定位方法，仍是当前要解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述【背景技术】的不足，提供了适用于配电网闭 环运行的故障定位方法，在配电网中多电源(包括分布式电源并网）的网架下合环运行，以 及合环与开环并存的运行方式下，对线路中出现的短路故障实现快速高效的定位和隔离， 解决了现有配电网故障定位技术影响供电实时性、安全性、可靠性的技术问题。
[0006] 本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
[0007] 适用于配电网闭环运行的故障定位方法，所述方法用于合环运行或者开环与合环 混合运行的配电网短路故障定位，配电网中各开关配置有终端，相邻开关终端对等通信实 时交互采集的故障状态、电流流向信息以及开关分合闸状态信息，按照面对面或背靠背的 原则确定配电网中各开关的开关正方向，
[0008] 对检测到故障的开关:若其任意一区段对侧所有相邻的开关中没有开关检测到故 障，或者，该区段对侧所有相邻的开关中检测到故障的开关的功率正负都与本开关一致，则 判定短路点在本开关该区段，
[0009] 对未检测到故障且处于合闸状态的开关:若其任意一区段对侧所有相邻的开关中 只有一个开关检测到故障，或者，该区段对侧所有相邻的开关中检测到故障的开关的功率 正负均一致，则判定短路点在本开关该区段。
[0010] 进一步的，所述适用于配电网闭环运行的故障定位方法中，按照面对面或背靠背 的原则确定配电网中各开关的开关正方向的具体步骤为：
[0011] A、确定起始开关正方向：以任意开关为起始开关并指定从其任一区段指向另一区 段的方向为正方向；
[0012] B、确定与起始开关相邻的所有开关的正方向：
[0013]对于起始开关正方向指向的相邻开关，以指向初始开关的方向为正方向，
[0014]对于背离起始开关正方向指向的相邻开关，以与初始开关正方向相反的方向为正 方向；
[0015] C、按照与起始开关相邻的所有开关正方向的确定方法逐级确定其它开关的正方 向。
[0016] 作为所述适用于配电网闭环运行的故障定位方法的进一步优化方案，开关终端采 集故障状态信息的方法为：在实际电流或零序电流大于整定值时，判定为检测到故障；否 贝 1J，判定为未检测到故障。
[0017] 作为述适用于配电网闭环运行的故障定位方法的进一步优化方案，开关终端采集 电流流向信息的方法为:在开关功率为正时，判定该开关的电流流向与其开关正方向相同； 在开关功率为负时，判定该开关的电流流向与其开关正方向相反。
[0018] 作为所述适用于配电网闭环运行的故障定位方法的进一步优化方案，开关终端为 FTU或DTU。
[0019] 本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：
[0020] (1)提出了一种适用于配电网闭环运行的故障定位方法，相邻开关终端对等通信 实时交互采集的故障状态、电流流向信息以及开关分合闸状态信息，检测到故障和未检测 到故障的开关根据其区段对侧所有相邻开关的故障状态以及功率正负是否与本开关一致 来定位开关故障区段，不需要像集中式馈线自动化技术那样将一个区域内的故障相关信息 上传至主站或子站，由主站或子站进行故障诊断，也不需要就地顺序重合方式那样以时间 和非故障区域的停电，甚至以多次重合冲击系统为代价完成故障的隔离，对闭环运行配电 网线路中出现的短路故障实现快速高效的定位和隔离，提高供电实时性、安全性、可靠性；
[0021] (2)本发明还提出了一种与相邻开关"面对面、背靠背"的开关正方向确定方法，这 样定义开关正方向使开关在故障定位时不管网架有多复杂，不需要考虑网络潮流，不需要 考虑本开关处于上游还是下游，每个开关各自独立完成故障的定位和隔离。
[0022] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0024] 图1(a)至图1(c)为网架中每个开关的开关正方向确定步骤的。
[0025] 图2为网架中相邻开关间共享故障相关信息示意图。
[0026] 图3为开环与合环混合运行方式下的故障示意图。
[0027] 图4为合环运行方式下的故障示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面详细描述本发明的实施方式，下面通过参考附图描述的实施方式是示例性 的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0029]本领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语 和科学术语)具有本发明所属技术领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该 理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意 义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0030]为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步 的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0031 ] 在本例中，每个开关都由一台FTU(Feeder Terminal Unit，馈线终端装置)/DTU (Distribution Terminal Unit，配电站所终端)进行管理，每台FTU/DTU实时刷新开关的遥 信和遥测信息，并具备对开关进行分闸与合闸操作的能力。
[0032]在本例中，每个开关的FTU/DTU按照实际的拓扑，配置该开关与其两侧所有相邻开 关的连接关系，并确保与其两侧相邻开关的FTU/DTU分别建立可靠的对等通信关系。
[0033] 1开关正方向指定
[0034] 1)定义起始开关的开关正方向。选取网架中某个开关(一般选取电源点处开关）， 任意指定其开关正方向，由区段I侧指向区段II侧或由区段II侧指向区段I侧均可。
[0035] 2)定义与起始开关相邻的所有开关的开关正方向。对起始开关的某个相邻开关来 说，若起始开关的开关正方向定义为指向本开关，则本开关的开关正方向也定义为指向起 始开关，此规则简称"面对面"；若起始开关的开关正方向定义为背向本开关，则本开关的开 关正方向也定义为背向起始开关，此规则简称"背靠背"。
[0036] 3)按照2)所描述的相邻开关"面对面、背靠背"方式逐级确定其他开关的开关正方 向。
[0037] 在本例中，要确定网架中K1~K10所有开关的开关正方向，首先需要定义起始开关 的开关正方向，这里指定K3开关的开关正方向由C区段指向D区段，如图1(a)所示;那么对K3 开关的相邻开关K4来说，K3开关的开关正方向指向本开关侧，因此确定K4开关的开关正方 向由E区段指向D区段，同样对K3开关的相邻开关K2来说，K3开关的开关正方向背向本开关 侦I因此确定K2开关的开关正方向由C区段指向B区段，如图1(b)所示。按照以上方式，可一 级级确定网架中所有开关的开关正方向。如图1(c)所示。
[0038] 2相邻开关信息交互
[0039]如图2所示，网架拓扑中