一种基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法
【专利摘要】本发明提供一种基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，所述方法包括以下步骤：形成网络节点阻抗矩阵；布置监测点；判断故障线路的故障类型；进行暂降源定位。本发明依据监测到的节点电压向量估计故障类型，在可能的故障线路上假设虚拟故障点，利用故障距离分布函数得到监测点电压计算值，根据计算值与测量值的误差分析结果定位暂降故障源，能够对伪故障点做出处理。
【专利说明】—种基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种定位方法，具体讲涉及一种基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法。
【背景技术】
[0002]电压暂降，是指供电系统某个节点的电压均方根值减小到0.1p.U~0.9p.u.之间、持续时间为IOms~Imin的短时间电压变动现象。电力系统短路故障，是引起电压暂降的主要原因。电压暂降会导致计算机系统、电子设备、工业过程设备等不能正常工作，已经上升为最重要的电能质量问题，引起了世界各国电力公司和电力用户的共同关注。
[0003]目前，电能质量监测系统已经得到了广泛应用，绝大多数电力公司和用户都根据自己的需求装设了电能质量监测装置，使电压暂降等电能质量问题成为可监测的指标。当监测到电压暂降时，如果能够准确定位到暂降源的位置，电力公司就可以缩短排除故障时间，大幅提高供电可靠性。由于电压暂降主要是由电力系统短路故障引起的，因此，暂降源定位的同时也可实现电力系统故障定位的功能。
[0004]电压暂降定位方法主要包括:基于电压和电流关系的判断方法包括阻抗距离继电器法、斜率法、等效阻抗实部符号法等；基于能量与功率的判断方法包括基于扰动能量和扰动功率的方法、基于无功功率的方法；人工智能方法等。这些方法都是以判断暂降源位于监测装置的上游还是下游为目的，未能真正实现暂降源具体位置的判断。
[0005]电力系统故障定位的方法有很多，大体上可分为两类:一类是广泛利用多个线路终端(FTU)或故障指示器(FPI)的广域故障区段定位；一类是利用少量馈线出口电气量信息计算故障距离的故障测距法。前者可实现故障的快速定位与自动隔离，包括过电流法、S注入法、零序电流法、中电阻法、零序功率方向法、相关法等，主要是通过寻找故障过程中的特殊分量及其变化规律寻找定位故障区段，需要对电网的所有开关装设监测装置，适用于自动化水平较高的地区电网。后者只需要在电网的有限节点安装监测装置，通过计算方法推测故障位置，主要包括行波法、阻抗法、微分方程法、参数辨识法、人工智能方法等，但通常因为网络结构复杂、测量信息量准确性等问题使定位精度不高或存在伪故障点的可能，适用于供电线路较长、自动化水平不高的电网，可作为故障定位的预判断，缩小可能的故障范围，再在现场采用更加精确的定位方法清 除故障。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，依据监测到的节点电压向量估计故障类型，在可能的故障线路上假设虚拟故障点，利用故障距离分布函数得到监测点电压计算值，根据计算值与测量值的误差分析结果定位暂降故障源，能够对伪故障点做出处理。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0008]本发明提供一种基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，所述方法包括以下步骤:
[0009]步骤1:形成网络节点阻抗矩阵；
[0010]步骤2:布置监测点；
[0011]步骤3:判断故障线路的故障类型；和
[0012]步骤4:进行暂降源定位。
[0013]所述步骤I中，采用支路追加法形成网络节点阻抗矩阵，所述网络节点阻抗矩阵用z(s)表示，其中S = 0，1，2，则Z(1)、Z⑵和Z(°)分别表示网络的正、负和零序节点阻抗矩阵。
[0014]所述步骤2包括以下步骤:
[0015]步骤2-1:根据网络节点阻抗矩阵Z(s)，确定不同故障类型下的电压暂降矩阵；
[0016]步骤2-2:根据确定的电压暂降矩阵得到网络节点凹陷矩阵；
[0017]步骤2-3:设定决策支持向量X，并进行整数线性优化，使监测点个数最少。
[0018]所述步骤2-1中，故障类型包括三相短路故障、单相短路接地故障、两相短路故障和两相短路接地故障；三相短路故障、单相短路接地故障、两相短路故障和两相短路接地故障下的电压暂降矩阵分别用 Vd-LLL、VcJ-LG、VcJ-LL 和 VfJ-LLG
[0019]对于所述三相短路故障，取正序节点阻抗矩阵Z(1)，节点j发生三相短路故障时节点i的电压Vd_u(i，j)为:
【权利要求】
1.一种基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1:形成网络节点阻抗矩阵； 步骤2:布置监测点； 步骤3:判断故障线路的故障类型；和 步骤4:进行暂降源定位。
2.根据权利要求1所述的基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:所述步骤I中，采用支路追加法形成网络节点阻抗矩阵，所述网络节点阻抗矩阵用Z(s)表示，其中s = O，1，2，则Z(1)、Z(2)和Z(°)分别表示网络的正、负和零序节点阻抗矩阵。
3.根据权利要求1所述的基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:所述步骤2包括以下步骤: 步骤2-1:根据网络节点阻抗矩阵Z(s)，确定不同故障类型下的电压暂降矩阵； 步骤2-2:根据确定的电压暂降矩阵得到网络节点凹陷矩阵； 步骤2-3:设定决策支持向量X，并进行整数线性优化，使监测点个数最少。
4.根据权利要求3所述的基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:所述步骤2-1中，故障类型包括三相短路故障、单相短路接地故障、两相短路故障和两相短路接地故障；三相短路故障、单相短路接地故障、两相短路故障和两相短路接地故障下的电压暂降矩阵分别用 Vd-LLL、VcJ-LG、VcJ-LL 和 VfJ-LLG表示
5.根据权利要求4所述的基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:对于所述三相短路故障，取正序节点阻抗矩阵Za)，节点j发生三相短路故障时节点i的电压Vdi(i，j)为:
6.根据权利要求3所述的基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:所述步骤2-2中，网络节点凹陷矩阵用Md表示； 1)对于三相短路故障，其网络节点凹陷矩阵Md^中的元素定义为:
7.根据权利要求3所述的基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:所述步骤2-3中，决策支持向量X为二进制向量,包含n个元素,且元素为0或I ;当监测点i被选中时，Xi为I,否则为0 ;进行网络节点监测点布点之前,决策支持向量X未知，若系统中已有安装部分检测装置对应的节点，则相应监测点的Xi设为I ; 进行整数线性优化，使监测点个数最少的约束条件为:网络中每个节点发生不同故障类型时至少要被监测到I次；进行整数线性优化，求解得到X= [X1, X2,…，xN]，其中\为I对应的监测点即为网络中需要安装监测装置的节点。
8.根据权利要求1所述的基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:所述步骤3包括以下步骤: 步骤3-1:求取监测点A、B和C相电压幅值的均值和监测点电压的零序分量；
9.根据权利要求1所述的基于有限电能质量监测点的电压暂降源定位方法，其特征在于:所述步骤4包括以下步骤: 步骤4-1:对于故障线路I，其首末端节点分别为P和q，设虚拟故障点r，计算虚拟故障点r的自阻抗Zf及其与监测点m之间的互阻抗其中s = 0，1，2 ;具体有:
【文档编号】G01R31/08GK103576053SQ201310467659
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】刘颖英, 王同勋, 丁宁, 冯丹丹, 周胜军 申请人:国家电网公司, 国网智能电网研究院