一种基于分布式馈线自动化的故障定位方法与流程

本发明属于电力系统配网自动化技术领域，适用于配电自动化环网箱成套设备和柱上开关成套设备。

背景技术：

智能分布式馈线自动化，是区别于主站集中式馈线自动化和就地重合式馈线自动化的一种技术。利用网架中相邻开关的配电自动化终端通过对等通信，实时共享故障相关信息，从而完成故障区段定位、故障隔离、非故障区域的恢复供电。

为了提高供电可靠性，减少停电时间，近年来配电网呈现出网架复杂、智能开关之间间距短、多电源供电、分布式电源并网等情况。就地重合式馈线自动化技术不依赖于通信，实现故障的处理，但由于该方法需要开关多次分合闸来实现故障定位，加长了用户的停电时间，而多次合闸于故障也会对设备造成冲击。此外，为避免故障处理时间过长，一般主干线路上只配置3～5台智能开关，因此该方法只能针对网架较为简单的网架。而分布式能源的并网以及高可靠性区域的双电源或多电源合环供电情形，该技术也无法处理。集中式馈线自动化技术是将一片区域内的故障相关信息上传至主站或子站，由主站或子站进行故障诊断，进而完成故障处理，但其受制于区域的规模，实时性随着区域内设备增多而大打折扣，影响供电可靠性；且由于区域较广，通信可靠性也是制约故障定位准确性的一个重要因素。智能分布式馈线自动化技术基于相邻开关的终端之间对等通信实现故障处理，但寻求一种能够自适应任何网架、任何运行方式的故障定位方法，仍是当前要解决的问题。

技术实现要素：

发明目的：为克服上述问题，本发明提供一种基于分布式馈线自动化的故障定位方法。

技术方案：本发明的基于分布式馈线自动化的故障定位方法包括如下步骤：(1)指定配电网中各智能开关的正方向；在所述配电网中，各相邻智能开关具备对等通信的能力；且各智能开关被配置为当故障电流按照指定正方向流过智开关时，故障功率为正，反之为负；(2)确定配电网中各智能开关的故障状态；(3)对于每一智能开关，根据对应智能开关及其相邻开关各自的指定正方向、故障状态和故障功率方向确定故障是否发生在对应智能开关的相邻区段。

进一步地，在步骤(1)中，配电网中各智能开关的正方向是任意指定的。智能开关包括配电自动化终端、一次开关和pt/ct成套组合。各智能开关通过对等通信将相邻连接关系和正方向信息共享至相邻所有开关。同时，各智能开关实时刷新开关位置信息、故障状态和故障功率方向并共享至相邻开关。

进一步地，在步骤(3)中，当满足以下三种情形中任一者时，确定故障发生在对应智能开关的正方向相邻区段：情形一：对应智能开关故障且故障功率为正，正方向所有相邻开关均未检测到故障；情形二：对应智能开关故障且故障功率为正，正方向所有检测到故障的相邻开关都满足：其正方向指向本开关且故障功率为正，或其正方向背向本开关且故障功率为负；情形三：对应智能开关未检测到故障，正方向所有检测到故障的相邻开关都满足：其正方向指向本开关且故障功率为正，或其正方向背向本开关且故障功率为负。

进一步地，在步骤(3)中，当满足以下三种情形中任一者时，确定故障发生在对应智能开关的非正方向相邻区段：情形四：对应智能开关故障且故障功率为负，非正方向所有相邻开关均未检测到故障；情形五：对应智能开关故障且故障功率为负，非正方向所有检测到故障的相邻开关都满足：其正方向指向本开关且故障功率为正，或其正方向背向本开关且故障功率为负。情形六：对应智能开关未检测到故障，非正方向所有检测到故障的相邻开关都满足：其正方向指向本开关且故障功率为正，或其正方向背向本开关且故障功率为负。

有益效果：相对于现有技术，本发明能适应任意复杂的网架、任意多个电源合环并网运行的情形，对配网线路、站所母线出现的相间短路故障和接地故障实现准确的定位，解决了现有配电网故障定位技术影响供电实时性、安全性、可靠性的技术问题。

附图说明

图1为故障发生在e区段时的示意图；

图2位故障发生在k区段时的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的故障定位方法，主要包括如下步骤：

(1)指定配电网中各智能开关的正方向

本发明中，配电网中各智能开关按照实际的网架拓扑来配置两侧相邻所有开关的连接关系，并确定好从一侧指向另一侧为本开关的正方向。该正方向是任意指定的。各相邻智能开关具备对等通信的能力。同时，各智能开关被配置为当故障电流按照指定正方向流过智开关时，故障功率为正，反之为负。此外，各相邻智能开关具备对等通信的能力，并在配置好相邻连接关系和正方向信息后，通过对等通信共享至相邻所有开关。各智能开关实时刷新开关位置信息、故障状态(包括是否检测到故障)、故障功率方向信息并共享至相邻所有开关。

(2)确定配电网中各智能开关的故障状态

(3)对于每一智能开关，根据对应智能开关及其相邻开关各自的指定正方向、故障状态和故障功率方向确定故障是否发生在对应智能开关的相邻区段

故障定位原理具体为：

当满足以下三种情形中任一者时，确定故障发生在对应智能开关的正方向相邻区段：

(a)对应智能开关故障且故障功率为正，正方向所有相邻开关均未检测到故障；

(b)对应智能开关故障且故障功率为正，正方向所有检测到故障的相邻开关都满足：其正方向指向本开关且故障功率为正，或其正方向背向本开关且故障功率为负；

(c)对应智能开关未检测到故障，正方向所有检测到故障的相邻开关都满足：其正方向指向本开关且故障功率为正，或其正方向背向本开关且故障功率为负。

当满足以下三种情形中任一者时，确定故障发生在对应智能开关的非正方向相邻区段：

(d)对应智能开关故障且故障功率为负，非正方向所有相邻开关均未检测到故障；

(e)对应智能开关故障且故障功率为负，非正方向所有检测到故障的相邻开关都满足：其正方向指向本开关且故障功率为正，或其正方向背向本开关且故障功率为负。

(f)对应智能开关未检测到故障，非正方向所有检测到故障的相邻开关都满足：其正方向指向本开关且故障功率为正，或其正方向背向本开关且故障功率为负。

以下通过两个具体实施例来详细说明本发明的故障定位方法。

实施例一

如图1所示的网架拓扑、运行方式和各智能开关的正方向配置，当e区段发生短路或接地故障后，智能开关k1～k8、k10、k14和k16检测到故障，其余开关未检测到故障；在检测到故障的智能开关中，k1、k5、k8、k14和k16故障功率为负，k2、k3、k4、k6、k7和k10故障功率为正；根据故障定位原理：

对k4开关来说，本开关检测到故障，且故障功率为正。本开关正方向侧相邻开关有k5和k10检测到故障，k5正方向背离本开关且故障功率为负，k10正方向指向本开关且故障功率为正，因此判断故障发生本开关正方向相邻区段，可进行跳闸等后续处理。

对k5开关来说，本开关检测到故障，且故障功率为负。本开关非正方向侧相邻开关有k4和k10检测到故障，k4正方向指向本开关且故障功率为正，k10正方向指向本开关且故障功率也为正，因此判断故障发生本开关非正方向相邻区段，可进行跳闸等后续处理。

对k10开关来说，本开关检测到故障，且故障功率为正。本开关正方向侧相邻开关有k4和k5检测到故障，k5正方向背离本开关且故障功率为负，k4正方向指向本开关且故障功率为正，因此判断故障发生本开关正方向相邻区段，可进行跳闸等后续处理。

对k14开关来说，本开关检测到故障，且故障功率为负。本开关非正方向侧相邻开关有k10检测到故障，但k10正方向背离本开关且故障功率为正，因此判断故障未发生在本开关相邻区段。

对k12开关来说，本开关未检测到故障。本开关正方向侧没有相邻开关检测到故障，不考虑；本开关非正方向侧有k10和k14检测到故障，但由于k10正方向背离本开关且故障功率为正，因此判断故障未发生在本开关相邻区段。

实施例二

如图2所示的网架拓扑、运行方式和各智能开关的正方向配置，当k区段发生短路或接地故障后，智能开关k1～k8、k10、k14和k16检测到故障，其余开关未检测到故障；在检测到故障的智能开关中，k1、k5、k8、k10、k14和k16故障功率为负，k2、k3、k4、k6和k7故障功率为正；根据故障定位原理：

对k4开关来说，本开关检测到故障，且故障功率为正。本开关正方向侧相邻开关有k5和k10检测到故障，但由于k10正方向指向本开关且故障功率为负，因此判断故障未发生在本开关相邻区段。

对k5开关来说，本开关检测到故障，且故障功率为负。本开关非正方向侧相邻开关有k4和k10检测到故障，但由于k10正方向指向本开关且故障功率为负，因此判断故障未发生在本开关相邻区段。

对k10开关来说，本开关检测到故障，且故障功率为负。本开关非正方向侧相邻开关只有k14检测到故障，k14正方向背离本开关且故障功率为负，因此判断故障发生本开关非正方向相邻区段，可进行跳闸等后续处理。

对k14开关来说，本开关检测到故障，且故障功率为负。本开关非正方向侧相邻开关有k10检测到故障，k10正方向背离本开关且故障功率为负，因此判断故障发生本开关非正方向相邻区段，可进行跳闸等后续处理。

对k12开关来说，本开关未检测到故障。本开关正方向侧没有相邻开关检测到故障，不考虑；本开关非正方向侧有k10和k14检测到故障，k10正方向背离本开关且故障功率为负，k14正方向背离本开关且故障功率为负，因此判断故障发生本开关非正方向相邻区段，可进行跳闸等后续处理。