一种基于假设故障区域的配网故障定位方法与流程

文档序号:15461119发布日期:2018-09-18 18:10阅读:168来源:国知局

本发明属于交流配电网的故障诊断领域,更具体地,涉及一种基于假设故障区域的配网故障定位方法。



背景技术:

随着国民经济和社会的不断发展,电力用户对供电质量和供电可靠性的要求也越来越高。因此需要建立完善的配网自动化系统,能够在短时间内识别和隔离系统故障,最大程度地避免因故障造成的长时间、大面积停电。我国已经出台了多项政策,提出全面建设结构合理、技术先进、灵活可靠、经济高效的现代配电网,大量自动化终端设备如馈线终端单元(feeder terminal unit,FTU)应用于配电网,能够测量电流的大小和方向、电压、开关状态等信息。但配网故障定位方法却未将FTU充分利用,多采用注入法和故障指示器加人工巡线的方法来寻找故障位置,由于注入法需要停电做实验的方法定位,同时需要额外的信号注入源,配网供电可靠性降低,操作复杂。而故障指示器加人工巡线方法,定位区域大,故障发生后停电时间较长,耗费过多人力,准确性和效率偏低。因此上述方法的自动化水平偏低,难以满足快速定位故障位置的要求。利用人工智能算法来求解评价函数的算法,容易陷入局部收敛,导致故障定位错误。因此配电网的故障定位问题在一定程度上没有得到有效解决,有必要提出更加简单高效方法,在面对FTU漏报误报的情况下仍然具有较高的准确率。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于假设故障区域的配网故障定位方法。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:、一种基于假设故障区域的配网故障定位方法,所述方法包括以下步骤:

S1、将配电网中装有馈线终端设备FTU的断路器、分段开关看做顶点,馈线段看做弧,且弧的方向是线路上潮流的方向,可以将配电网映射为一个有向图;

S2、根据配电网的有向图,得到评价函数;再根据馈线终端设备FTU的实际上传信息带入评价函数中,通过假设故障区域,依次获得对应的评价函数的值,最后得到的值最小所对应的区域即为故障区域;

S3、利用条件概率来模拟馈线终端设备FTU发生漏报、误报的情况,并增加电流变化率判据,经过系统的验算,证明提出的新判据能有效提高故障定位准确率。

优选地,所述步骤S1的具体过程为:

S11:首先将网络中装有馈线终端设备FTU的断路器、分段开关、联络开关看做节点并编号,对各开关间的的区域进行编号,对电源进行编号;

S12:再确定配电网络的正方向,若该配电网仅由一个电源供电时,向全网供电的功率流出方向即为配电网络的正方向;若由多个电源供电,则选取其中一个电源为参考,该电源可任意选取,仅它单独供电时的功率流出方向为配电网络的正方向。

优选地,在所述步骤S2中,根据配电网的有向图,故障发生后,当馈线终端设备FTU测到过流信息,与网络正方向相同时,向控制主站上报1;其余情况,上报0;故障区段为待求解,若该区段有故障则为1,无故障为0;并且构造评价函数如下:

其中,

SB是待求解的所有区域状态,n为FTU的个数,m为区域个数,I为FTU实际上报信息,I*为FTU的期望状态,是关于各区域状态的函数,w是取值为正数的权系数,s为一个区域的状态;

a、b、c、…、d为第j个FTU下游的所有区域状态,||为逻辑或运算,FTU下游任意区段故障,则馈线终端设备FTU的期望状态为1,否则为0;理想情况,实际状态与理想状态应该吻合,但馈线终端设备FTU误报漏报的存在使得实际状态和理想状态发生偏差,但通过寻找使得适应度函数最小的解,能够减少馈线终端设备FTU漏报误报的影响;配电网中发生单重故障的情况远远超过多重故障,因此仅考虑单重故障情况。对于适应度函数的求解,依次假设各区域故障,得到此时的评价函数值,通过找到其中最小情况对于的区域即可看做故障区域,即

SB=argmin{Fit(SB)}。

优选地,在所述步骤S3中,为控制馈线终端设备FTU发生漏报误报情况的随机性,按照以下公式进行仿真大量模拟:

式中,S(i)为各测点理想上报信息,SC(i)为各测点实际上报信息,P()为各种情况的概率。当FTU需要上传1时,有0.2的概率发生漏报,即上传为0;当FTU需要上传0时,有0.1的概率发生漏报,即上传为1。

优选地,在所述步骤S3中,实际运行中的FTU受各种因素的影响,容易漏报误报,因此重点考虑该情况后,增加电流变化率判据,馈线终端设备FTU在测量电流的同时,获得电流变化率,超过定值时,上报1;否则上报0;两者分别考虑漏报误报的情况,得到的新的适应度函数如下:

其中,i为馈线终端设备FTU实际上报电流变化率判据,同为1或0,i*为期望的判据,它与I*一样获得,求解该适应度函数值的最小值即可。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

(1)与人工智能算法来迭代求解评价函数相比,更加简单高效,不会有陷入局部收敛,导致定位结果错误的问题;

(2)可适用于多电源并列供电配电网的故障定位;

(3)通过增加了电流变化率判据,大大提高了故障定位准确率。

附图说明

图1本发明的一种基于假设故障区域的配网故障定位方法流程图;

图2为本发明的拓扑结构图;

图3为本发明的FTU期望状态信息;

图4为本发明的假设区域c故障时的FTU期望状态信息;

图5为增加电流判据和未增加电流变化率判据的结果统计表。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例

图1本发明的一种基于假设故障区域的配网故障定位方法流程图,本发明提出了一种基于假设故障区域的配网故障定位方法,包括以下步骤:

S1、将配电网中装有馈线终端设备FTU的断路器、分段开关看做顶点,馈线段看做弧,且弧的方向是线路上潮流的方向,可以将配电网映射为一个有向图;

S2、根据配电网的有向图,得到评价函数;再根据馈线终端设备FTU的实际上传信息带入评价函数中,通过假设故障区域,依次获得对应的评价函数的值,最后得到的值最小所对应的区域即为故障区域;

S3、利用条件概率来模拟馈线终端设备FTU发生漏报、误报的情况,并增加电流变化率判据,经过系统的验算,证明提出的新判据能有效提高故障定位准确率。

其中,步骤S1的具体过程为:

S11:首先将网络中装有馈线终端设备FTU的断路器、分段开关、联络开关看做节点并编号,对各开关间的的区域进行编号,对电源进行编号;

S12:再确定配电网络的正方向,若该配电网仅由一个电源供电时,向全网供电的功率流出方向即为配电网络的正方向;若由多个电源供电,则选取其中一个电源为参考,该电源可任意选取,仅它单独供电时的功率流出方向为配电网络的正方向。

另外,在步骤S2中,根据配电网的有向图,故障发生后,当馈线终端设备FTU测到过流信息,与网络正方向相同时,向控制主站上报1;其余情况,上报0;故障区段为待求解,若该区段有故障则为1,无故障为0;并且构造评价函数如下:

其中,

SB是待求解的所有区域状态,n为FTU的个数,m为区域个数,I为FTU实际上报信息,I*为FTU的期望状态,是关于各区域状态的函数,w是取值为正数的权系数,s为一个区域的状态;

a、b、c、…、d为第j个FTU下游的所有区域状态,||为逻辑或运算,FTU下游任意区段故障,则馈线终端设备FTU的期望状态为1,否则为0;理想情况,实际状态与理想状态应该吻合,但馈线终端设备FTU误报漏报的存在使得实际状态和理想状态发生偏差,但通过寻找使得适应度函数最小的解,能够减少馈线终端设备FTU漏报误报的影响;配电网中发生单重故障的情况远远超过多重故障,因此仅考虑单重故障情况。对于适应度函数的求解,依次假设各区域故障,得到此时的评价函数值,通过找到其中最小情况对于的区域即可看做故障区域,即

SB=argmin{Fit(SB)}。

其中,在步骤S3中,为控制馈线终端设备FTU发生漏报误报情况的随机性,按照以下公式进行仿真大量模拟:

式中,S(i)为各测点理想上报信息,SC(i)为各测点实际上报信息,P()为各种情况的概率。当FTU需要上传1时,有0.2的概率发生漏报,即上传为0;当FTU需要上传0时,有0.1的概率发生漏报,即上传为1。

另外,在步骤S3中,实际运行中的FTU受各种因素的影响,容易漏报误报,因此重点考虑该情况后,增加电流变化率判据,馈线终端设备FTU在测量电流的同时,获得电流变化率,超过定值时,上报1;否则上报0;两者分别考虑漏报误报的情况,得到的新的适应度函数如下:

其中,i为馈线终端设备FTU实际上报电流变化率判据,同为1或0,i*为期望的判据,它与I*一样获得,求解该适应度函数值的最小值即可。

图2为多电源并列供电配电网的拓扑结构图,含有3个传统电源,15个节点,13个区域,其中G1-G3为传统电源,数字1-15为装有FTU的各断路器、分段开关、联络开关,字母a-m为所需定位的各区域。设G1为参考电源,画出的网络正方向如图所示。对于最靠近非参考电源的FTU因为无下游区域,所以形成评价函数时,其期望信息一定为0,因此不用将这些FTU实际上报信息考虑在内,即对于编号6、13的FTU无需考虑其上报信息量都认为0。

图3为多电源配电网的FTU期望状态信息,由网络拓扑结构可以获得,每个FTU的期望状态可由其下游区域的状态表示出来。

图4为假设区域c故障时的FTU期望状态信息,且评价函数的加权系数w取0.5,当区域c故障,FTU正确上报信息[1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0],在利用假设故障区域法,依次获得评价函数值,当假设区域c故障时得到的FTU期望状态信息如图所示,可以得到此时的函数值最小且为0.5。若第6个FTU发生误报,则上报信息为[1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0],此时仍用假设区域故障法,获得区域c故障的函数值最小且为1.5。但若第4个FTU发生误报,则会定位到区域d,因此可增加电流变化率判据,作为辅助判据。利用条件概率进行了大量仿真,对于a-m13个区域,每个区域故障仿真10次,总共130次,将增加电流判据和未增加电流变化率判据的结果统计如下表1所示。表中的“故障区域扩大”是指某几个区域故障时的适应度函数值相同,所以把它们都看做可能的故障区域。若将区域扩大放入正确定位次数中一起计算,则未增加电流变化率判据的比例为69.2%,方法二为90.0%。

仿真结果表明:在FTU发生误报漏报时,该方法精确定位故障区域的正确率依旧很高,且可以通过增加电流变化率判据来帮助提高故障定位正确率。

需要说明的是,本方法仅考虑了单重故障。因为配电网中发生的故障大都为单重故障,且本方法重点针对FTU的漏报误报,在此仅考虑单重故障发生的情况。若同时考虑多重故障及FTU的漏报误报,则具有过高的不确定性,导致故障定位错误。

显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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