配电网故障定位系统的制作方法

本实用新型涉及配电网故障区域定位技术，特别是涉及一种配电网故障定位系统。

背景技术：

目前我国输电线路故障定位技术已取得重大进展，定位效果较好，但是随着各种新型可再生能源发电技术的发展，大量分布式电源接入配电网，配电网潮流分布和短路电流发生了巨大的变化，首先，传统配电网的故障电流只由主变电源提供，为单向流动，分布式电源接入使得故障电流变为双向流动；其次，传统配电网发生故障时，只有主变电源到故障点的路径存在故障电流，多个分布式电源接入后，每个分布式电源都会向故障点提供故障电流，使得存在故障电流的线路数目大为增多；以上变化使得传统配电线路的故障定位系统不再适用。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的故障定位系统无法应对接入分布式电源的配电网，不能实时准确的对含分布式电源的配电网进行故障定位。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的故障定位系统不能实时准确的对含分布式电源的配电网进行故障定位的问题，提供一种配电网故障定位系统。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案的实施例为：

提供了一种配电网故障定位系统，包括线路运行信息测量装置、无线通讯装置以及监控主站装置；线路运行信息测量装置包括信息监测器；监控主站装置包括配电网线路信息处理器和故障定位核心处理器；

配电网线路信息处理器通过无线通讯装置与线路运行信息测量装置相连接，向线路运行信息测量装置发送配电网线路的各测量点的位置数据信号；

线路运行信息测量装置接收位置数据信号，并根据位置数据信号开启对应测量点处的信息监测器；

信息监测器获取测量点处的线路实时运行信息，并通过无线通讯装置将线路实时运行信息传输给故障定位核心处理器；

故障定位核心处理器接收线路实时运行信息，并根据线路实时运行信息中的故障信息输出故障区域数据。

上述技术方案具有如下有益效果：

本实用新型配电网故障定位系统，通过监控主站装置的配电网线路信息处理器，对配电开关节点以及线路区段进行区域划分(划分出电源支路和无源支路)，获取测量点的位置信息，从而可以剔除配电网线路中的冗余故障区域，降低数据监测量和数据处理量；同时结合线路运行信息测量装置的信息监测器获取线路实时运行信息，最后通过监控主站装置的故障定位核心处理器，可以对含分布式电源的配电网进行有效故障区域定位。本实用新型通过各装置之间相互配合，能够高效、准确地完成对输电线路的故障定位，提高故障定位的自动化程度和实用性，满足故障定位的实时性要求。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型配电网故障定位系统实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型配电网故障定位系统实施例2的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型配电网故障定位系统实施例1：

为了解决传统的故障定位系统不能实时准确的对含分布式电源的配电网进行故障定位的问题，本实用新型提供了一种配电网故障定位系统实施例1；图1为本实用新型配电网故障定位系统实施例1的结构示意图；如图1所示，可以包括线路运行信息测量装置110、无线通讯装置120以及监控主站装置130；线路运行信息测量装置110包括信息监测器112；监控主站装置130包括配电网线路信息处理器132和故障定位核心处理器134；

配电网线路信息处理器132通过无线通讯装置120与线路运行信息测量装置110相连接，向线路运行信息测量装置110发送配电网线路的各测量点的位置数据信号；

线路运行信息测量装置110接收位置数据信号，并根据位置数据信号开启对应测量点处的信息监测器112；

信息监测器112获取测量点处的线路实时运行信息，并通过无线通讯装置120将线路实时运行信息传输给故障定位核心处理器134；

故障定位核心处理器134接收线路实时运行信息，并根据线路实时运行信息中的故障信息输出故障区域数据。

具体而言，本实用新型可以包括线路运行信息测量装置、无线通讯装置以及监控主站装置，通过各装置之间相互配合，全面、快速地完成对输电线路的故障定位，提高故障定位的自动化程度和实用性。

其中，线路运行信息测量装置实时监控线路运行信息，包括故障前和故障后线路电流电压信息，并定时传输到监控主站装置。无线通讯装置与线路运行信息测量装置连接，可以接收线路运行信息测量装置上检测到的线路电压、电流信息，并定时传输给监控主站装置。监控主站装置是本实用新型的核心装置，主要可以包括配电网线路信息处理器和故障定位核心处理器；配电网线路信息处理器可以根据预设的配电网络故障定位模型，进行配电开关节点以及线路区段的区域划分，划分出电源支路和无源支路，从而确定测量点(包括主测量点和子测量点)的位置；故障定位核心处理器可以在故障发生后对故障进行定位计算。

其中，本实施例的配电网线路信息处理器以及故障定位核心处理器可以用传统技术实现，故在此不再赘述；例如配电网线路信息处理器132可以通过配电网地理信息系统获取配电网的线路配置信息，并依据线路配置信息建立配电网络故障定位模型(对配电网进行简化处理，形成配电网的简化拓扑图，用节点表示断路器、分段开关或者联络开关，节点之间的线段表示馈线)，最后根据配电网络故障定位模型获取相应测量点的位置信息。又例如可以采用基于禁忌搜索算法计算的处理器实现故障定位核心处理器134的功能。

在一个具体的实施例中，配电网故障定位系统实施例1还可以包括存储线路实时运行信息的数据存储装置140；数据存储装置140连接在无线通讯装置120和监控主站装置之间130。

在一个具体的实施例中，数据存储装置140包括本地MYSQL数据库服务器。

具体而言，数据存储装置140可以以MYSQL(关系型数据库管理系统)数据库作为本地数据库，保存相应的故障信息，以便系统随时调用故障信息，减少故障识别时间。

在一个具体的实施例中，监控主站装置130还包括显示模块136；

显示模块136接收故障定位核心处理器134输出的故障区域数据据，并实时显示故障区域数据中的故障区域位置。

具体而言，显示模块136主要实现人机交互功能，实时显示非故障时线路信息，并在故障后，将故障定位结果展示给检修人员。

在一个具体的实施例中，信息监测器112包括位于测量点中各子测量点位置处的第一信息检测器114和位于测量点中主测量点位置处的第二信息检测器116；

各第一信息检测器114分别与第二信息检测器116相连接。

具体而言，在配电网线路信息处理器132建立配电网络故障定位模型，根据配电开关节点以及线路区段进行区域划分，划分出电源支路和无源支路，以及主测量点和子测量点后，线路运行信息测量装置110可以根据网络区域的划分结果，进行信息检测器和无线通讯装置的配置。

对于电源支路和无源支路的划分，各个电源点之间的连通路径所包含的节点以及线路构成了有源树，其余为无源支路；对于有源树部分，以电源为起点，直到遇到第一个多分支开关节点，由此形成的支路为电源支路。

其中，主测量点可以为有源支路与无源支路的交点，其余节点可以作为子测量点。

在一个具体的实施例中，无线通讯装置120包括近程通讯器122和远程通讯器124；

各第一信息检测器114分别通过近程通讯器122连接第二信息检测器116；第二信息检测器116通过远程通讯器124连接故障定位核心处理器134。

在一个具体的实施例中，近程无线通讯器122为ZigBee通信模块；

在一个具体的实施例中，远程无线通讯器12为GPRS通讯模块。

具体而言，线路运行信息测量装置可以包括两种运行模式：一种是线路正常情况下，其定时将测量到的线路电压电流信息传输到监控主站中去；一种是故障情况下，当其检测到线路电流超过一定阈值，则检测装置立刻将故障信息传输到监控主站中去。

无线通讯装置主要实现线路运行信息的传递，主要包含近程无线通讯装置和远程无线通讯装置，近程无线通讯装置负责将子测量点线路信息传递到主测量点，远程无线通讯装置负责将所有线路信息打包发送到监控主站和本地数据库。其中，近程无线通讯装置可以采用ZigBee通信网实现；远程无线通讯装置可以采用GPRS(General Packet Radio Service：通用分组无线服务技术)实现。

本实用新型配电网故障定位系统实施例1，通过监控主站装置的配电网线路信息处理器，对配电开关节点以及线路区段进行区域划分(划分出电源支路和无源支路)，获取测量点的位置信息，从而可以剔除配电网线路中的冗余故障区域，降低数据监测量和数据处理量；同时结合线路运行信息测量装置的信息监测器获取线路实时运行信息，最后通过监控主站装置的故障定位核心处理器，可以对含分布式电源的配电网进行有效故障区域定位。本实用新型通过各装置之间相互配合，能够高效、准确地完成对输电线路的故障定位，提高故障定位的自动化程度和实用性，满足故障定位的实时性要求。

本实用新型配电网故障定位系统实施例2：

为了解决传统的故障定位系统不能高效、准确的对含分布式电源的配电网进行故障定位问题，本实用新型还提供了一种配电网故障定位系统实施例2；图2为本实用新型配电网故障定位系统实施例2的结构示意图，如图2所示，

本实用新型的配电网故障定位系统，可以包括四个装置：线路运行信息测量装置、无线通讯装置、数据存储装置以及监控主站装置，通过各装置之间相互配合，全面、快速地完成对输电线路的故障定位，可以提高故障定位的自动化程度和实用性。

其中，线路运行信息测量装置可以实时监控线路运行信息，包括故障前和故障后线路电流电压信息，并定时传输到监控主站。无线通讯装置与线路运行信息测量装置连接，可以接收线路运行信息测量装置上检测到的线路电压、电流信息，并定时传输给本地数据库和监控主站装置。以MYSQL数据库作为本地数据库，保存相应的故障信息，以便系统随时调用系统，减少故障识别时间。

监控主站装置是本实用新型的核心装置，主要可以包括配电网线路信息处理器和故障定位核心处理器；配电网线路信息处理器可以根据预设的配电网络故障定位模型，进行配电开关节点以及线路区段的区域划分，划分出电源支路和无源支路，从而确定测量点(包括主测量点和子测量点)的位置；故障定位核心处理器可以在故障发生后对故障进行定位计算。本实施例的配电网线路信息处理器和故障定位核心处理器可以用传统技术实现，故在此不再赘述。

此外，为了详细说明通过采用本实用新型能够达到的技术效果，特以流程步骤的形式说明本实用新型各实施例中故障定位核心处理器的功能实现；以可以进行基于禁忌搜索算法计算的处理器为例，具体的实现可以包括以下过程：

步骤1：故障发生后，处理器读取数据库中的故障信息，对故障信息进行编码处理，根据网络的运行状态，得到相应的电源支路和无源支路的编码信息，根据特赦规则剔除无故障区段，去除冗余故障信息，降低解空间维度；

具体而言，由于配电网中故障电流可能存在双向流动的可能，本实用新型的各实施例中规定由系统电源提供的故障电流方向为正方向，当故障发生后，可能有三种情况：I_j＝1表示该开关流过正方向故障电流。I_j＝-1表示该开关流过负方向故障电流，I_j＝0表示没有故障电流。

其中，1、在线阶段中针对有源支路(即电源支路)的特赦规则为，若读取的FTU故障信息全部为1或者-1，保留离电源最远的开关以及线路参与故障定位。2、在线阶段中针对无源支路的特赦规则为，若读取的FTU故障信息全部为0，则通过特赦规则去掉该无源支路上的开关，认为该段没有发生故障。在线阶段中特赦规则规定：将没有上述1和2情况的节点直接参与下一阶段的故障定位。

步骤2：处理器随机生成禁忌搜索算法初始解，利用禁忌搜索算法对故障进行定位。

其中，在进行禁忌搜索算法求解时，禁忌表设定规则为：为防止短期内来回搜索，将近期移动的反方向移动放进禁忌表中；同时为满足实时性要求，当出现全禁忌的情况时，即当候选解中没有解能够通过藐视规则且候选集对应移动全部被禁忌，则重新产生随机解作为下步迭代解，并且清空禁忌表。

步骤3：处理器将禁忌搜索算法结果迭代后，求出目标函数最优解，对目标函数最优解进行解码，获取相对应的元件为故障元件。

本实用新型配电网故障定位系统实施例2，通过监控主站装置的配电网线路信息处理器，对配电开关节点以及线路区段进行区域划分(划分出电源支路和无源支路)，获取测量点的位置信息，从而可以剔除配电网线路中的冗余故障区域，降低数据监测量和数据处理量；同时结合线路运行信息测量装置的信息监测器获取线路实时运行信息，最后通过监控主站装置的故障定位核心处理器，可以对含分布式电源的配电网进行有效故障区域定位。本实用新型通过各装置之间相互配合，能够高效、准确地完成对输电线路的故障定位，提高故障定位的自动化程度和实用性，满足故障定位的实时性要求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。