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。