专利名称：一种电压暂降源的定位方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电网故障定位领域，尤其涉及一种电压暂降源的定位方法及装置，还包括根据电压暂降源确认电压暂降源的暂降域。
背景技术：
基本上，电网故障定位方法可以分成三类第一类是依靠设备的故障定位技术，行波技术和故障定位装置都是基于设备的故障定位方法。行波方法需要精密的设备，如高速数据获取设备、传感器和全球定位系统获取暂态行波；故障显示器比行波技术简单，它安装在馈线上的一些位置，当故障发生时，它以灯光的形式给出视觉信号来显示故障区段，但是视觉信号需要通过通信链路传输到控制中心，所以花费很高。第二类方法用实时监测数据和其他信息(如操作员经验，历史故障数据)来定位故障，依赖这些数据和信息的故障定位技术用到人工智能的方法，如专家系统、模糊逻辑、 人工神经网络，所以这种故障定位方法的效果高度依赖于所提供的数据的数量和质量。但是实际中，不是所有的电网都有这样的数据，大多数的IOKV和低电压等级的配电网，可以获得的数据仅是主变电站的测量数据。第三类故障定位方法是用主变电站测得的电压和电流，它们是用数学方程来定位故障。由于是单个测量，所以会产生多个可能的故障位置，真实的故障位置的判断决定于故障发生时候保护设备的反应时间。已知了所有保护设备的位置和它们的反应时间以后，可以选出大多数真实的故障区段。现有的三类故障定位方法中，第一类方法能有较准确的结果，但装置费用较高；第二类方法有一定精度，但涉及信息量较大，如需要历史数据和操作人员经验；第三类是单一测量定位方法，仅适合对变压器母线直接相联供电线路故障的判别。
发明内容
本发明实施例提供一种电压暂降源的定位方法，包括根据电网结构、故障类型、 电能质量监测仪触发条件以及预设的约束条件，利用粒子群优化算法计算生成安装电能质量监测仪的节点位置；建立包括三相对称短路、单相短路、两相间短路、两相对地短路在内的电路故障类型的电压暂降源识别模型；根据所述电能质量监测仪所在节点的三相电压计算所述节点的不平衡度值，并根据所述不平衡度值判断电路故障类型；根据所述的电路故障类型及其对应的电压暂降源识别模型、以及所述电能质量监测仪测得的电压变化量，计算生成相似度；比较所述相似度，定位电压暂降源。本发明实施例还提供一种电压暂降源的定位装置，包括监测仪配置单元，用于根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件以及预设的约束条件，利用粒子群优化算法计算生成安装电能质量监测仪的节点位置；识别模型建立单元，用于建立包括三相对称短路、单相短路、两相间短路、两相对地短路在内的电路故障类型的电压暂降源识别模型； 故障类型判断单元，用于根据所述电能质量监测仪所在节点的三相电压计算所述节点的不平衡度值，并根据所述不平衡度值判断电路故障类型；相似度生成单元，用于根据所述的电路故障类型及其对应的电压暂降源识别模型、以及所述电能质量监测仪测得的电压变化量，计算生成相似度；相似度比较单元，用于比较所述相似度，定位电压暂降源。本发明实施例的电压暂降源的定位方法及装置，不用使用专门的故障录波仪，从而节约了成本；另外不用复杂的数据准备，仅从电能质量监测网捕获数据即可，并且易于使用进一步的数据挖掘技术，如暂降分布域分析等。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。图I为本发明的电压暂降源的定位方法的一种实施例的方法流程图；图2为本发明的电压暂降源的定位方法的另一种实施例的方法流程图；图3为本发明的电压暂降源的定位方法的一种实施例的结构示意图；图4为本发明的电压暂降源的定位方法的另一种实施例的结构示意图；图5为本发明实施例的监测仪配置单元的结构示意图；图6为本发明实施例的识别模型建立单元的结构示意图；图7为本发明实施例的故障类型判断单元的结构示意图；图8为以张家口电网为具体实施例的系统接线图，由图中可看出故障点、监测点和其他非测量点的分布示意。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图I为本发明的电压暂降源的定位方法的一种实施例的方法流程图，如图所示， 本发明实施例的电压暂降源的定位方法包括步骤S101，根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件以及预设的约束条件，利用粒子群优化算法计算生成安装电能质量监测仪的节点位置。在本步骤中，电能质量监测仪一般配置在重要敏感负荷或扰动负荷的公共联接点、间歇性电源(如太阳能发电、风力发电等)的公共联接点、重要发电厂公共联接点以及能测到电网大部分区域发生的电压暂降的关联测量点。其中，公共联接点由人工确定，关联测量点则由本发明实施例的最优化计算选择最佳配置方案。在本发明实施例中，根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件以及预设的约束条件，利用粒子群优化算法计算生成安装电能质量监测仪的节点位置，包括首先，建立最优目标函数和约束条件
/00 = Zx — min(4-1)
Gx > C其中，C为列向量，其值表示应某一个母线故障被其余母线安装的监测仪所捕捉的次数。如要求至少有4台监测仪能测到同一短路故障，则对应C中元素的取值为4。xT= [X^X2,. .. ,Xi,. .. ,Xx]表示电网节点，安装电能质量监测仪,其取值为I ;不安装电能质量监测仪，取值为零。G为触发矩阵，其元素根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件来确定
>11 ··. . · SlnG =*·. Su .·. Sin_Sn\ ··. Sm .S nn _对于三相对称短路、95%有效值触发的三相对称短路触发矩阵G3p，其元素值由下
式决定
Sid-3 P—<I 当7(1) 乙id 7(1) z^dd<0.95 9(4-2)O其它对于单相短路、95%有效值触发的单相对称短路触发矩阵Glp，其元素值由下式决
定
'7(°) 4- 7(1) 4- 7(2)
“=Z^+Z^+Z^ - · ；(4-3)
O其它在式(4-2)及式(4-3)中，Zf、Z工、分别为节点i-d之间的零序、正序、负序互阻抗，Z:、分别为节点d的零序、正序、负序自阻抗。公式(4-1)是整数规化问题，在本发明实施例中，可用粒子群优化算法求解。根据不同的故障类型，可求得不同的X值，综合不同故障类型的X值，则可确认电能质量监测仪的最佳配置节点位置。步骤S102，建立包括三相对称短路、单相短路、两相间短路、两相对地短路在内的电路故障类型的电压暂降源识别模型。在本发明实施例中，根据序网原理或EMTDC (Electa) Magnetic Transient in DC System)仿真软件,建立电压暂降源识别模型。其中对应三相对称短路，建立的电压暂降源识别矩阵M3p为
权利要求
1.一种电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件以及预设的约束条件，利用粒子群优化算法计算生成安装电能质量监测仪的节点位置；建立包括三相对称短路、单相短路、两相间短路、两相对地短路在内的电路故障类型的电压暂降源识别模型；根据所述电能质量监测仪所在节点的三相电压计算所述节点的不平衡度值，并根据所述不平衡度值判断电路故障类型；根据所述的电路故障类型及其对应的电压暂降源识别模型、以及所述电能质量监测仪测得的电压变化量，计算生成相似度；比较所述相似度，定位电压暂降源。
2.如权利要求I所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述的方法还包括 定位到所述的电压暂降源后，还获取所述电压暂降源周围节点的电压变化量，并根据所述电压变化量确定所述电压暂降源的暂降分布域。
3.如权利要求I所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件以及预设的约束条件，利用粒子群优化算法计算生成安装电能质量监测仪的节点位置，包括建立最优目标函数和约束条件
4.如权利要求3所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件来确定触发矩阵，包括对于三相对称短路、95%有效值触发的三相对称短路触发矩阵，其元素值由下式决
5.如权利要求I所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述建立包括三相对称短路、单相短路、两相间短路、两相对地短路在内的电路故障类型的电压暂降源识别模型， 包括根据序网原理或EMTDC仿真软件，建立电压暂降源识别模型。
6.如权利要求5所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述建立的电压暂降源识别模型包括对应三相对称短路，电压暂降源识别矩阵为对应单相短路，电压暂降源识别矩阵为苴中，对应两相间短路，电压暂降源识别矩阵为对应两相对地短路，电压暂降源识别矩阵为 其中
7.如权利要求I所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述根据所述电能质量监测仪所在节点的三相电压计算所述节点的不平衡度值，包括
8.如权利要求7所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述根据不平衡度值判断电路故障类型，包括当ε大于某个阈值时，则认为发生的是不对称故障，反之，则为三相对称短路故障。
9.如权利要求I所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述根据所述的电路故障类型及其对应的电压暂降源识别模型、以及所述电能质量监测仪测得的电压变化量，计算生成相似度，包括三相对称短路相似度为
10.如权利要求9所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述比较所述相似度， 定位电压暂降源，包括利用电路故障类型对应的相似度公式，将电能质量监测仪测得的电压变化量与对应的电压暂降源识别矩阵中的每行对应元素比较相似度，具有最大相似度的行即为故障暂降源节点。
11.如权利要求2所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述获取所述电压暂降源周围节点的电压变化量，并根据所述电压变化量确定所述电压暂降源的暂降分布域，包括对于三相对称短路，所述故障暂降源在其他节点造成的电压变化为⑷
12.—种电压暂降源的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括监测仪配置单元，用于根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件以及预设的约束条件，利用粒子群优化算法计算生成安装电能质量监测仪的节点位置；识别模型建立单元，用于建立包括三相对称短路、单相短路、两相间短路、两相对地短路在内的电路故障类型的电压暂降源识别模型；故障类型判断单元，用于根据所述电能质量监测仪所在节点的三相电压计算所述节点的不平衡度值，并根据所述不平衡度值判断电路故障类型；相似度生成单元，用于根据所述的电路故障类型及其对应的电压暂降源识别模型、以及所述电能质量监测仪测得的电压变化量，计算生成相似度；相似度比较单元，用于比较所述相似度，定位电压暂降源。
13.如权利要求12所述的电压暂降源的定位装置，其特征在于，所述的定位装置还包括暂降分布域生成单元，用于定位到所述的电压暂降源后，还获取所述电压暂降源周围节点的电压变化量，并根据所述电压变化量确定所述电压暂降源的暂降分布域。
14.如权利要求12所述的电压暂降源的定位装置，其特征在于，所述的监测仪配置单元包括目标函数和约束条件建立单元，用于建立最优目标函数和约束条件/(X) = xTx^ min，其中，c为列向量，其值表示应某一个母线故障被其余母线安装的 Gx > C监测仪所捕捉的次数；XT = [X1, X2, . . . , Xi, . . . , Xx]表示电网节点，安装电能质量监测仪， 其取值为I ;不安装电能质量监测仪，取值为零；触发矩阵建立单元，用于根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件来确定触发矩阵
15.如权利要求12所述的电压暂降源的定位装置，其特征在于，所述的识别模型建立单元包括三相对称短路模型建立单元，用于建立三相对称短路的电压暂降源识别矩阵为
16.如权利要求12所述的电压暂降源的定位装置，其特征在于，所述的故障类型判断单元包括不平衡度计算单元，用于根据所述电能质量监测仪所在节点的三相电压计算所述节点的不平衡度值；阈值比较单元，用于比较所述不平衡度ε和预设阈值，当所述不平衡度ε大于所述预设阈值时，则认为发生的是不对称故障，反之，则为三相对称短路故障。
17.如权利要求12所述的电压暂降源的定位装置，其特征在于，所述的相似度生成单元用于根据所述的电路故障类型及其对应的电压暂降源识别模型、以及所述电能质量监测仪测得的电压变化量，计算生成相似度，包括三相对称短路相似度为
全文摘要
本发明实施例公开了一种电压暂降源的定位方法，包括根据电网结构、故障类型、电能质量监测仪触发条件以及预设的约束条件，计算生成安装电能质量监测仪的节点位置；建立电压暂降源识别模型；根据电能质量监测仪所在节点的三相电压计算节点的不平衡度值，并根据不平衡度值判断电路故障类型；根据电路故障类型及其对应的电压暂降源识别模型以及电能质量监测仪测得的电压变化量，计算生成相似度；比较相似度，定位电压暂降源。本发明实施例还提供一种电压暂降源的定位装置。通过本发明实施例，不用使用专门的故障录波仪，从而节约了成本；另外不用复杂的数据准备，仅从电能质量监测网捕获数据即可，并且易于使用进一步的数据挖掘技术。
文档编号G01R31/08GK102608493SQ20111002687
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者杨洪耕, 王建伟, 蔡维, 贺惠民, 赵燕坤, 锁娟 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司