一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法和装置与流程

本发明涉及10kv配网供电领域，更具体地，涉及一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法和装置。

背景技术：

电网配电故障判定是实现配电自动化、故障自愈等各项功能的基础。电网分支众多、运行复杂，正常运行时，系统调度需要采集、检测全网数据，接收、发送大量指令信息；故障时，需要结合拓扑结构快速、准确地对故障进行诊断、隔离。因此研究电网配电故障判定方法对制定系统调度策略，提升系统稳定性、可靠性具有重要意义。

现有技术中，一般采用配电故障判据判定电网配电故障。

然而，当多电源供电系统发生隔离故障等问题时，电网拓扑结构也会随之发生变化；如果仍使用之前的配电故障判据判定电网配电故障，将会产生错误判断。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法和装置，能够提高电网配电故障判定的准确率。

一方面，本发明实施例提供一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法，包括：判断电网拓扑结构是否发生改变；如果发生，获取改变后的电网拓扑结构对应的潮流方向和层级关系；根据所述潮流方向更新配电故障判据；根据更新后的配电故障判据和所述层级关系判定电网配电故障。

另一方面，本发明实施例提供一种拓扑自适应的电网配电故障判定装置，包括：

结构判断模块，用于判断电网拓扑结构是否发生改变；

潮流获取模块，与所述结构判断模块相连，用于所述结构判断模块确定电网拓扑结构发生改变时，获取改变后的电网拓扑结构对应的潮流方向和层级关系；

判据更新模块，与所述潮流获取模块相连，用于根据所述潮流方向更新配电故障判据；

故障判定模块，分别与所述判据更新模块和所述潮流获取模块相连，用于根据更新后的配电故障判据和所述层级关系判定电网配电故障。

本发明具有如下有益效果：在电网拓扑结构改变时获取对应的潮流方向和层级关系，并根据该潮流方向更新配电故障判据后判定电网配电故障。本发明实施例提供的技术方案，能够提高电网配电故障判定的准确率，解决了现有技术中当多电源供电系统发生隔离故障等问题时，如果仍使用之前的配电故障判据判定电网配电故障，将会产生错误判断的问题。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法的流程图；

图2是本发明实施例1提供的一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法中初始电网拓扑结构的示意图；

图3是本发明实施例1提供的一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法中改变后的电网拓扑结构的示意图一；

图4是本发明实施例1提供的一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法中改变后的电网拓扑结构的示意图二；

图5是本发明实施例2提供的一种拓扑自适应的电网配电故障判定装置的结构示意图一；

图6是本发明实施例2提供的拓扑自适应的电网配电故障判定装置中判据更新模块的结构示意图；

图7是本发明实施例2提供的拓扑自适应的电网配电故障判定装置中故障判定模块的结构示意图；

图8是本发明实施例2提供的拓扑自适应的电网配电故障判定装置中潮流获取模块的结构示意图；

图9是图8所示的潮流获取模块中节点获取子模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种拓扑自适应的电网配电故障判定方法，包括：

步骤101，判断电网拓扑结构是否发生改变。

在本实施例中，当多电源供电系统发生隔离故障等问题时，电网拓扑结构会随之变化。可以通过电网输电线路上的电流值和/或电流方向判断电网拓扑结构是否发生改变，也可以通过其他方式判断，在此不再一一赘述。

在本实施例中，当通过步骤101确定电网拓扑结构发生改变时，可以执行步骤102；当通过步骤101确定电网拓扑结构未发生改变时，可以使用当前配电故障判据判定电网配电故障。

步骤102，获取改变后的电网拓扑结构对应的潮流方向和层级关系。

在本实施例中，通过步骤102获取潮流方向和层级关系的过程包括：获取所有电网节点对应的输电线路上的电流值；根据所有电网节点中单连接外部节点对应的输电线路上的电流值，从所述单连接外部节点中确定供电节点；根据所述供电节点和改变前的电网拓扑结构，获取改变后的电网拓扑结构；根据改变后的电网拓扑结构获取对应的潮流方向和层级关系。其中，单连接外部节点为仅与一个节点相连的，能够连接配电网的电网节点。

具体的，可以通过在电网中预先配置的监控设备获取电网中所有电网节点对应的输电线路上的电流值。从单连接外部节点中确定供电节点的过程包括：对于任一单连接外部节点，分别判断与该单连接外部节点相连的单一输电线路上的电流值是否小于与第1级电网节点相连的每条输电线路上的电流值；所述第1级电网节点为与所述单一输电线路相连的电网节点；如果不小于，将该单连接外部节点判定为供电节点。具体的连接方式为，单连接外部节点与单一输电线路的一端相连，单一输电线路的另一端与第1级电网节点相连。

确定供电节点后，可以根据改变前的电网拓扑结构，由供电节点向外延伸，顺序确定改变后的电网拓扑结构。

步骤103，根据该潮流方向更新配电故障判据。

在本实施例中，通过步骤103更新配电故障判据的过程包括：对于配电故障判据中任一故障报警线路，获取该故障报警线路对应的监控设备和两个电网节点；从所述两个电网节点中确定所述潮流方向所指向的目标电网节点；将该故障报警线路更新为所述监控设备到所述目标电网节点之间的输电线路。特别的，当配电故障判据中某条故障报警线路的电流值变为0时，可以删除或忽略该故障报警线路。

以节点n1’到节点n2’之间的输电线路为例，假设n1’至n2’之间设有监控设备f1’，电流流向为n1’至n2’，则此时监控设备f1’对应的故障报警线路为f1’至n2’。如果潮流发生翻转，电流流向变为n2’至n1’，此时通过步骤103更新配电故障判据的过程具体为获取该故障报警线路对应的监控设备f1’和两个电网节点n1’、n2’；从两个电网节点n1’、n2’中确定潮流方向所指向的目标电网节点n1’；将故障报警线路更新为监控设备f1’到目标电网节点n1’之间的输电线路。如果电流值变为0，即n1’与n2’隔离，则此时可以删除或忽略该故障报警线路。

步骤104，根据更新后的配电故障判据和层级关系判定电网配电故障。

在本实施例中，通过步骤104判定电网配电故障的过程可以包括：根据更新后的配电故障判据监控到相连的至少两个输电线路发生故障时，根据所述至少两个输电线路发生故障的时间和所述层级关系，从所述至少两个输电线路中确定实际发生故障的目标故障线路；根据所述目标故障线路判定电网配电故障。

在本实施例中，当根据更新后的配电故障判据监控到至少两个输电线路发生故障时，由于实际发生故障的输电线路可能仅为至少两个输电线路中某个输电线路，因此，此时，可以判断至少两个输电线路发生故障的时间差是否小于预设阈值，如果小于，将低层级输电线路作为目标故障线路。还可以通过其他方式确定目标故障线路，在此不再一一赘述。

以节点n1’到n2’以及节点n2’到n3’两段输电线路为例，假设n1’到n2’之间设有监控设备f1’，电流流向为n1’到n2’；n2’到n3’之间设有监控设备f2’，电流流向为n2’到n3’。当f1’和f2’都发出故障告警时，可以首先判断两个监控设备发出告警的时间差是否小于预设阈值；如果小于阈值，将子层级f2’对应的输电线路即f2’到n3’作为目标故障线路；如果不小于阈值，将对应的故障报警线路即f1’到n2’和f2’到n3’均作为目标故障线路。

在本实施例中，以初始电网拓扑为图2所示的为例，初始电网拓扑包括13个电网节点n1-n13，其中，n1到n2的电流为85a，n2到n4的电流为10a，n2到n3的电流为15a，n2到n7的电流为55a，n3到n5的电流为12a，n5到n6的电流为10a，n7到n8的电流为35a，n7到n9的电流为15a，n8到n11的电流为10a，n8到n10的电流为22a，n10到n12的电流为10a，n10到n13的电流为10a。为获取潮流方向和层级关系，各相连的电网节点之间应设有监控设备；为便于说明，图2中仅示出3个监控设备，包括设置在n3和n5之间的f1，设置在n2和n7之间的f2，以及设置在n7和n9之间的f3。在初始拓扑中，监控设备f1对应的故障报警线路为f1至n5，监控设备f2对应的故障报警线路为f2至n7，监控设备f3对应的故障报警线路为f3至n9。

假设供电端n1以及n2到n3之间均发生故障，电网拓扑结构发生改变。此时，可以获取到n1和n2之间的电流为0a，n2和n4之间的电流为10a，n2和n3之间的电流为0a，n2和n7之间的电流为22a，n3和n5之间的电流为15a，n5和n6之间的电流为20a，n7和n8之间的电流为35a，n8和n11之间的电流为10a，n8和n10之间的电流为22a，n10和n12之间的电流为10a，n10和n13之间的电流为10a，n7和n9之间的电流为60a。

在图2所示的电网拓扑结构中，单连接外部节点包括n1、n4、n6、n9、n11、n12和n13；根据单连接外部节点处输电线路上的电流进行全局比较，从上述单连接外部节点中可以确定n6和n9为新的供电节点；而由于n2和n3之间的电流为0a，因此可以得到两个改变后的电网拓扑结构，如图3和4。以图3为例，供电节点为n6，由于改变前的电网拓扑结构中n6与n5连接，n5经由f1与n3连接，而n2和n3之间的电流为0a，与供电节点n6对应的改变后的电网拓扑结构到n3截止；由供电节点n6向外延伸，首先确定节点n5，潮流方向为n6至n5；然后确定节点n3，潮流方向为n5经f1至n3。以图4为例，供电节点为n9，根据改变前的电网拓扑结构，由供电节点向外延伸，首先确定节点n7，潮流方向为n9经f3至n7；然后确定节点n8和n2，潮流方向为节点n7至n8，节点n7经f2至n2；再由节点n7确定节点n8，潮流方向为节点n7至n8；由节点n8确定节点n11和n10，潮流方向为由节点n8至n11，节点n8至10；由节点n10确定节点n12和n13，潮流方向为节点n10至n12，节点n10至n13；由节点n2确定节点n4，潮流方向为节点n2至n4。

由于潮流方向和层级关系均发生变化，因此更新配电故障判据的具体过程包括：以f1为例，获取故障报警线路对应的监控设备f1和两个电网节点；从两个电网节点中确定潮流方向所指向的目标电网节点n3；将该故障报警线路更新为监控设备f1到目标电网节点n3之间的输电线路。还可以将n2和n3之间的故障报警线路删除或忽略。通过上述过程更新配电故障判据后，根据更新后的配电故障判据判定电网配电故障。

本发明具有如下有益效果：在电网拓扑结构改变时获取对应的潮流方向和层级关系，并根据该潮流方向更新配电故障判据后判定电网配电故障。本发明实施例提供的技术方案，能够提高电网配电故障判定的准确率，解决了现有技术中当多电源供电系统发生隔离故障等问题时，如果仍使用之前的配电故障判据判定电网配电故障，将会产生错误判断的问题。

实施例2

如图5所示，本发明实施例提供一种拓扑自适应的电网配电故障判定装置，包括：

结构判断模块501，用于判断电网拓扑结构是否发生改变；

潮流获取模块502，与所述结构判断模块相连，用于所述结构判断模块确定电网拓扑结构发生改变时，获取改变后的电网拓扑结构对应的潮流方向和层级关系；

判据更新模块503，与所述潮流获取模块相连，用于根据所述潮流方向更新配电故障判据；

故障判定模块504，分别与所述判据更新模块和所述潮流获取模块相连，用于根据更新后的配电故障判据和所述层级关系判定电网配电故障。

在本实施例中，通过结构判断模块501、潮流获取模块502、判据更新模块503和故障判定模块504判定电网配电故障的过程，与图1所示的相似，在此不再一一赘述。

进一步的，如图6所示，本发明实施例提供的拓扑自适应的电网配电故障判定装置，判据更新模块503包括：

节点获取子模块5031，用于对于配电故障判据中任一故障报警线路，获取该故障报警线路对应的监控设备和两个电网节点；

节点确定子模块5032，与所述节点获取子模块相连，用于从所述两个电网节点中确定所述潮流方向所指向的目标电网节点；

判据更新子模块5033，与所述节点确定子模块相连，用于将该故障报警线路更新为所述监控设备到所述目标电网节点之间的输电线路。

在本实施例中，判据更新模块更新配电故障判据的过程，与本发明实施例1所示的相似，在此不再一一赘述。

进一步的，如图7所示，本实施例提供的拓扑自适应的电网配电故障判定装置中故障判定模块，包括：

线路确定子模块5041，用于根据更新后的配电故障判据监控到相连的至少两个输电线路发生故障时，根据所述至少两个输电线路发生故障的时间和所述层级关系，从所述至少两个输电线路中确定实际发生故障的目标故障线路；

故障判定子模块5042，与所述线路确定子模块相连，用于根据所述目标故障线路判定电网配电故障。

在本实施例中，通过线路确定子模块5041和故障判定子模块5042判定电网配电故障的过程，与本发明实施例1所示的相似，在此不再一一赘述。

进一步的，如图8所示，本实施例提供的拓扑自适应的电网配电故障判定装置中所述潮流获取模块502，包括：

电流获取子模块5021，用于获取所有电网节点对应的输电线路上的电流值；

节点选取子模块5022，与所述电流获取子模块相连，用于根据所有电网节点中单连接外部节点对应的输电线路上的电流值，从所述单连接外部节点中确定供电节点；

结构获取子模块5023，分别与所述电流获取子模块和所述节点选取子模块相连，用于根据所述供电节点和改变前的电网拓扑结构，获取改变后的电网拓扑结构；

潮流获取子模块5024，与所述结构获取子模块相连，用于根据改变后的电网拓扑结构获取对应的潮流方向和层级关系。

在本实施例中，通过上述模块获取潮流方向和层级关系的过程，与本发明实施例1提供的相似，在此不再一一赘述。

此时，如图9所示，该节点选取子模块5022包括：

电流判断单元50221，用于对于任一单连接外部节点，分别判断与该单连接外部节点相连的单一输电线路上的电流值是否小于与第1级电网节点相连的每条输电线路上的电流值；所述第1级电网节点为与所述单一输电线路相连的电网节点；

节点选取单元50222，与所述电流判断单元相连，用于所述电流判断单元确定与该单连接外部节点相连的单一输电线路上的电流值不小于与第1级电网节点相连的每条输电线路上的电流值时，将该单连接外部节点判定为供电节点。

本发明具有如下有益效果：在电网拓扑结构改变时获取对应的潮流方向和层级关系，并根据该潮流方向更新配电故障判据后判定电网配电故障。本发明实施例提供的技术方案，能够提高电网配电故障判定的准确率，解决了现有技术中当多电源供电系统发生隔离故障等问题时，如果仍使用之前的配电故障判据判定电网配电故障，将会产生错误判断的问题。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。