CN102411117B - 一种基于分布式智能多重校准的配电网短路故障定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于分布式智能多重校准的配电网短路故障定位方法，在配电网中设置多个智能体，针对配电网的多种运行方式，建立模式化多层次多校验短路故障定位规则；在配电网运行过程中，各分布式智能体，实时监测本地电流配电网运行信息，一旦电流越限，则发送电流越限信号至直接相邻智能体与上级智能体，并查看本地是否有短路故障预警信号，如果有，确定本地发生短路故障；如果无，则等待接收直接相邻智能体发送来的电流越限信号，延时t后，利用本地短路故障定位规则库，结合配电网接线类型及该智能体所处位置，根据本地及接收到的电流越限信号，进行规则匹配及多重条件校准，确定故障诊断结果。
Description
技术领域
本发明属于电力***及其自动化领域，具体涉及一种基于分布式智能多重校准的配电网短路故障定位方法。
背景技术
作为配电网中的常见故障，短路故障如不尽快定位并隔离，则有可能造成设备烧毁、负荷失电等严重事故。
目前，短路故障大多依靠配电网中的保护及断路器实现定位与隔离。该方法不仅受开关动作速度的限制，并且保护及断路器易出现误动、拒动的现象。同时，失电范围过大，位于线路区段上的短路故障，经保护动作隔离后，往往会造成整条线路上的失电。另外，在多电源供电的配电网中，保护装置的定值与配合更加复杂，很难实现短路故障的准确定位与隔离。
分布式智能作为新兴技术，能够有效简化复杂问题，满足在线实时性、自动化和智能化的要求。用于电网的故障诊断中，可以实现本地信息本地处理，凭借通讯技术，即可实现智能体之间的交互通信，较之电网原有的保护配合，不仅处理速度快，且判断规则的制定、修改与补充更加灵活，适用于多种配电网运行方式。同时，大大简化了保护整定等问题。另外，仅动作故障区段的边界开关，缩小了停电范围，提高了故障定位的准确性与可靠性。
基于分布式智能的短路故障定位方法，目前国内已有少量研究。一些文献对基于分布式智能的配电网故障自愈控制技术进行了研究，提出了开环和闭环运行配电网故障定位方法，该方法包括以下内容：(1)对于开环配电网，若一个开关的某一相流过了超过整定值的故障电流，则其智能电子设备向其相邻开关的智能电子设备和站控层设备发送流过故障电流的信息；若一个配电区域有且只有1个端点上报流过了故障电流，则故障发生在该配电区域内部；否则，故障就没有发生在该配电区域内部。(2)对于闭环配电网，若一个开关的某一相流过了超过整定值的故障电流，则其智能电子设备向其相邻开关的智能电子设备和站控层设备发送故障信息，信息内容反映故障功率的方向。对于一个配电区域，若其端点上报的故障功率方向都指向该区域内部，则故障发生在该配电区域内部；若某一端点上报的故障功率方向指向该区域外部或其所有端点都没有上报故障信息，则该配电区域内就没有故障。
上述基于分布式智能的短路故障定位方法，理论上能够正确进行故障定位。但在实际运行环境下，有可能发生误判；同时需要等待相邻智能体发送的信息，时间相对较长，一定程度上影响了故障定位的及时性、准确性。
发明内容
本发明目的是针对上述分布式智能故障定位存在的误判、及时性和准确性的问题，并且考虑不同供电模式的影响，提出了一种基于分布式智能多重校准的配电网短路故障定位方法，该方法利用预警信息或增加校验条件进行故障定位的方法能够提高故障定位的及时性、准确性，并且能减少误判机率。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种基于分布式智能多重校准的配电网短路故障定位方法，其改进之处在于，所述方法利用预警信息或增加校验条件进行故障定位；所述方法包括如下步骤：
(1)在所述配电网中设置智能体；
(2)建立模式化多层次多校验短路故障定位规则库；
(3)所述智能体对所述配电网运行过程中的本地电流和电压配电网运行信息实时监测，如果本地电流越限，则进入步骤(4)；否则，继续循环进行本步骤；
(4)所述智能体发送电流越限信号至直接相邻智能体与上级智能体；
(5)查看本地是否有短路故障预警信号，如果有，则确定本地发生短路故障；如果没有，则进行步骤(6)；
(6)等待接收所述直接相邻智能体发送的电流越限信号，延时时间t后进入步骤(7)；
(7)进行规则匹配及多重条件校准，诊断推理；所述规则条件匹配包括：利用所述短路故障定位规则库，结合所述配电网接线类型及所述智能体所处位置和根据本地及接收到的电流越限信号；
(8)确定诊断结果。
本发明提供的一种优选的技术方案是：所述步骤(1)中所述配电网中智能体的设置位置包括：
A、线路上每隔一定距离处、不同回路的联络处；
B、线路分支；
C、配电站/配变台区；
D、环网柜/开闭所/电缆分接箱；
E、分布式电源并网点；
F、用户接入点；
所述智能体具备的功能包括程序运行、数据存储、电气量检测和信息通讯。
本发明提供的第二优选的技术方案是：所述步骤(2)中所述建立模式化多层次多校验短路故障定位规则库包括针对配电网的运行方式，建立所述短路故障定位规则库；
所述配电网运行方式包括开环运行方式和闭环运行方式；所述开环运行方式为单电源辐射状电网运行方式；所述闭环运行方式为N电源同时向一个电网供电的运行方式；
对于以所述开环运行方式的配电网中，端点是所述配电网中智能体所处的位置；所述端点将线路划分为区段；所述端点处于区段与区段的连接位置；所述区段是构成线路的基本单位；根据所述区段的端点个数，将所述以开环运行方式配电网中的区段分成单端区段、双端区段、三端区段和四端区段。
本发明提供的第三优选的技术方案是：所述以开环运行方式的配电网短路故障定位规则模式包括区段层次、端点层次和线路层次的规则模式；所述区段层次的规则模式包括单端区段模式、双端区段模式、三端区段模式和四端区段模式；其中，区段层次的规则条件包括基本条件和校验条件；端点层次和线路层次的规则条件包括基本条件。
本发明提供的第四优选的技术方案是：对于以闭环运行方式的配电网中，端点是所述配电网中智能体所处的位置；所述端点将线路划分为区段；所述端点处于区段与区段的连接位置；所述区段是构成线路的基本单位；根据所述区段的端点个数及所处位置，将所述以闭环运行方式的配电网中的区段分成单端区段、主干线上的双端区段、分支线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、分支线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段、两主干线上的四端区段和分支线上的四端区段。
本发明提供的第五优选的技术方案是：所述以闭环运行方式的配电网短路故障定位规则模式包括区段层次、端点层次和线路层次的规则模式；所述区段层次的规则模式包括单端区段模式、主干线上的双端区段模式、分支线上的双端区段模式、全主干线上的三端区段模式、半主干线上的三端区段模式、分支线上的三端区段模式、全主干线上的四端区段模式、三主干线上的四端区段模式、两主干线上的四端区段模式和分支线上的四端区段模式；其中，区段层次的规则条件包括基本条件与校验条件或者包括基本条件；端点层次和线路层次的规则条件包括基本条件。
本发明提供的第六优选的技术方案是：所述步骤(4)中，所述直接相邻智能体是指两智能所在端点通过导线相连，且两智能体之间无其它智能体相隔。
本发明提供的第七优选的技术方案是：所述步骤(7)中，所述诊断推理遵循如下要求：
①对于仅有基本条件而无校准条件的规则，只要实际情况满足所有基本条件，即可确定结论成立；
②对于既有基本条件又有校准条件的规则，如果实际情况满足所有基本条件且满足至少一个校准条件，则结论成立；
③对于所述的规则，如果实际情况不满足基本条件，即可确定结论不成立；
④对于既有基本条件又有校准条件的规则，如果实际情况满足全部基本条件，而所有校准条件均不满足，则结论可能成立。
本发明提供的第八优选的技术方案是：所述步骤(8)中，所述诊断结果包括：
a、所述智能体所连接的各个区段是否发生两相或三相短路故障；
b、所述智能体所连接的各个区段是否可能发生两相或三相短路故障；
c、所述智能体是否为两相或三相短路故障点；
d、所述两相或三相短路故障点位于故障区段的上游或下游端点处；
e、所述智能体所在区段的下级电网是否发生两相或三相短路故障；
f、所述智能体所处馈线是否为两相或三相短路故障馈线。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：
1、本发明提供的基于分布式智能多重校准的配电网短路故障定位方法，利用故障预警信息，实现故障的快速确定；
2、本发明提供的方法基于分布式智能体，本地信息本地处理，诊断速度快；
3、本发明利用模式化的规则制定方法，处理问题全面可靠；
4、本发明提供的方法实现了区段层次的故障定位，缩小停电范围，诊断更加精确；
5、本发明提供的方法采用多重校准的规则制定方式，避免了开关误动；
6、本发明提供的方法除本地诊断外，能够进行下级电网的事故判定，易于实现多级保护，是理想的短路故障定位方法。
附图说明
图1是本发明提供的基于分布式智能多校准的配电网短路故障定位方法流程图；
图2是本发明用于典型配电网中的短路故障定位方法实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明用于处理配电网中的短路故障。在配电网中设置多个智能体，各智能体具备程序运行、数据存储、电气量检测、信息通讯等功能。针对配电网的多种运行方式，基于区段、端点和线路各类对象，建立模式化多层次多校验短路故障定位规则。在配电网运行过程中，各分布式智能体，实时监测本地电流、电压等电网运行信息，一旦电流、电压等越限，则发送电流和电压越限信号至直接相邻智能体与上级智能体，并查看本地是否有短路故障预警信号，如果有，即可确定本地发生短路故障。如果无短路故障预警信号，则等待接收直接相邻智能体发送来的电流、电压等越限信号，延时时间t(t的范围为5-50ms)。之后，利用本地短路故障定位规则库，结合配电网接线类型及该智能体所处位置，根据本地及接收到的电流、电压等越限信号，进行规则的条件匹配及多重条件校准，确定故障诊断结果。诊断结果包括，该智能体所连接的各个区段是否发生两相或三相短路故障，该智能***于短路故障区段的上游或下游位置，该智能体所在区段的下级电网是否发生两相或三相短路故障等。
图1是本发明提供的基于分布式智能的多校准的配电网短路故障定位方法流程图；如图1所示，本发明是通过以下技术方案实现的，包括如下步骤：
(1)在配电网中设置多个智能体，各智能体具备程序运行、数据存储、电气量检测和信息通讯的功能。
配电网中智能体的设置位置包括但不限于如下地点：
A、线路上每隔一定距离处、不同回路的联络处；
B、线路分支；
C、配电站/配变台区；
D、环网柜/开闭所/电缆分接箱；
E、分布式电源并网点；
F、用户接入点。
(2)建立模式化多层次多校验短路故障定位规则；
该规则库包括如下内容：
配电网运行方式可分为两种，一种是开环运行方式，即单电源辐射状电网运行方式；一种是闭环运行方式，即N(N≥2)电源同时向一个电网供电的运行方式；需要针对不同的配电网运行方式，建立不同的短路故障定位规则。
一类：对于以开环方式运行的配电网
端点是电网中智能体所处的位置。端点将线路划分为若干区段，其本身处于区段与区段的连接位置。
区段是构成线路的基本单位。根据端点个数，可将配电网中的区段，分成单端区段、双端区段、三端区段、四端区段等四种典型模式。N(N≥3)端区段，由N条支线组成，每一端点对应一条区段内的支线。线路由区段与区段连接组成。
以开环运行方式运行的配电网短路故障定位规则包括但不限于如下规则模式：
1)区段层次
a)单端区段模式
规则一：
基本条件：本区段端点两相(设为A、B相)电流越上限，第三相(设为C相)电流未越上限；
校验条件：上游相邻区段的上游端点A、B相电流越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件：本区段端点三相电流越上限；
校验条件：上游相邻区段的上游端点三相电流越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
b)双端区段模式
规则一：
基本条件：本区段上游端点两相(设为A、B相)电流越上限，第三相(设为C相)电流未越上限，且下游端点未通报三相电流越上限；
校验条件一：上游端点或下游端点A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点A、B相电流越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件：本区段上游端点三相电流越上限，下游端点三相电流未越上限；
校验条件一：上下游两端点三相相间电压均接近于0；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点三相电流越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
c)三端区段模式
规则一：
基本条件：本区段上游端点两相(设为A、B相)电流越上限，第三相(设为C相)电流未越上限，且两个下游端点的三相电流均未越上限；
校验条件一：三个端点的A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点A、B相电流越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件：本区段上游端点三相电流越上限，且两个下游端点的三相电流均未越上限；
校验条件一：三个端点的三相相间电压接近于0；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点三相电流越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
规则三：
基本条件：本区段上游端点两相(设为A、B相)电流越上限，第三相(设为C相)电流未越上限，且本区段主干线上的下游端点三相电流均未越上限，且本区段分支线上的下游端点A、B相电流越上限，C相电流未越限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的分支线上发生A、B两相短路故障。
规则四：
基本条件：本区段上游端点三相电流越上限，且本区段主干线上的下游端点三相电流均未越上限，且本区段分支线上的下游端点三相电流越上限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的分支线上发生三相短路故障。
d)四端区段模式
规则一：
基本条件：本区段上游端点两相(设为A、B相)电流越上限，第三相(设为C相)电流未越上限，且三个下游端点的三相电流均未越上限；
校验条件一：四个端点的A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点A、B相电流越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件：本区段上游端点三相电流越上限，且三个下游端点的三相电流均未越上限；
校验条件一：四个端点的三相相间电压接近于0；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点三相电流越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
规则三：
基本条件：本区段上游端点两相(设为A、B相)电流越上限，第三相(设为C相)电流未越上限，且本区段主干线上及一条分支线(记为分支线1)上的下游端点三相电流均未越上限，且本区段另一条分支线(记为分支线2)上的下游端点A、B相电流越上限，C相电流未越限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的分支线2上发生A、B两相短路故障。
规则四：
基本条件：本区段上游端点三相电流越上限，且本区段主干线上及一条分支线(记为分支线1)上的下游端点三相电流均未越上限，且本区段另一条分支线(记为分支线2)上的下游端点三相电流越上限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的分支线2上发生三相短路故障。
2)端点层次
规则一：
基本条件：该端点所连接任一区段发生两相或三相短路故障。
结论：该端点为两相或三相短路故障点。
规则二：
基本条件：该端点是两相或三相短路故障区段的上游端点。
结论：该端点为两相或三相短路故障上游端点。
规则三：
基本条件：该端点是两相或三相短路故障区段的下游端点。
结论：该端点为两相或三相短路故障下游端点。
3)线路层次
规则一：
基本条件：该线路上任一端点为两相或三相短路故障点。
结论：该线路为两相或三相短路故障线路。
如图2所示，图2是本发明用于典型配电网中的短路故障定位方法实施例结构示意图，图中所示的为闭环运行方式运行的配电网。
二类：对于以闭环方式运行的配电网
端点是电网中智能体所处的位置。端点将线路划分为若干区段，其本身处于区段与区段的连接位置。
区段是构成线路的基本单位。根据区段的端点个数及所处位置，可将闭环运行方式的配电网中的区段，分成单端区段、主干线上的双端区段、分支线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、分支线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段、两主干线上的四端区段和分支线上的四端区段十种典型模式。N(N≥3)端区段，由N条支线组成，每一端点对应一条区段内的支线。线路由区段与区段连接组成。
闭环运行配电网短路故障定位规则包括但不限于如下规则模式：
1)区段层次：
a)单端区段模式
规则一：
基本条件：本区段端点两相(设为A、B相)电流越上限，第三相(设为C相)电流未越上限；
校验条件一：端点A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点A、B相电流越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件：本区段端点三相电流越上限；
校验条件一：端点三相相间电压接近于0；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点三相电流越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
b)主干线上的双端区段
规则一：
基本条件一：本区段两端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另一端点(设为端点2)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；
校验条件一：两端点A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常。
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且端点2在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件一：本区段两端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一端点(设为端点1)三电流正向越上限；且另一端点(设为端点2)三相电流负向越上限；
校验条件一：两端点三相相间电压接近于0；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流正向越上限；且端点2在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流负向越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
c)分支线上的双端区段
规则一：
基本条件：本区段上游端点两相(设为A、B相)电流正向越上限，第三相(设为C相)电流未越上限；且下游端点三相电流均未越上限；
校验条件一：两端点A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：本区段上游相邻区段的上游端点A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件：本区段上游端点三相电流正向越上限；且下游端点三相电流均未越上限；
校验条件一：两端点三相相间电压接近于0；
校验条件二：本区段上游相邻区段的上游端点三相电流正向越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
d)全主干线上的三端区段
规则一：
基本条件一：本区段三端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另两个端点(设为端点2、3)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；
校验条件一：三端点A、B相相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且端点2与端点3在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件一：本区段三端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一端点(设为端点1)三相电流正向越上限；且另两个端点(设为端点2、3)三相电流负向越上限；
校验条件一：三端点三相相间电压接近于0；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流正向越上限；且端点2与端点3在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流负向越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
e)半主干线上的三端区段
规则一：
基本条件一：本区段主干线上的两个端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另一个主干线上端点(设为端点2)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；且分支线上端点(设为端点3)三相电流均未越上限。
校验条件一：三端点A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且端点2在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件一：本区段主干线上的两个端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)三相电流正向越上限；且另一个主干线上端点(设为端点2)三相电流负向越上限；且分支线上端点(设为端点3)三相电流均未越上限；
校验条件一：三端点三相相间电压接近于0；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流正向越上限；且端点2在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流负向越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
规则三：
基本条件一：本区段主干线上的两个端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另一个主干线上端点(设为端点2)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；且分支线上端点(设为端点3)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的分支线上发生A、B两相短路故障。
规则四：
基本条件一：本区段主干线上的两个端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)三相电流正向越上限；且另一个主干线上端点(设为端点2)三相电流负向越上限；且分支线上端点(设为端点3)三相电流正向越上限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的分支线上发生三相短路故障。
f)分支线上的三端区段
规则一：
基本条件：本区段上游端点两相(设为A、B相)电流越上限，第三相(设为C相)电流未越上限，且两个下游端点的三相电流均未越上限；
校验条件一：三个端点的A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点A、B相电流越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件：本区段上游端点三相电流越上限，且两个下游端点的三相电流均未越上限；
校验条件一：三个端点的三相相间电压接近于0；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点三相电流越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
g)全主干线上的四端区段
规则一：
基本条件一：本区段四端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另三个端点(设为端点2、3、4)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；
校验条件一：四端点A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且端点2、端点3与端点4在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件一：本区段四端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一端点(设为端点1)三相电流正向越上限；且另三个端点(设为端点2、3、4)三相电流负向越上限；
校验条件一：四端点三相相间电压接近于0；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流正向越上限；且端点2、端点3与端点4在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流负向越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
h)三主干线上的四端区段
规则一：
基本条件一：本区段主干线上的三个端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另两个主干线上端点(设为端点2、3)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；且分支线上端点(设为端点4)三相电流均未越上限；
校验条件一：四端点A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且端点2、3在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件一：本区段主干线上的三个端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)三相电流正向越上限；且另两个主干线上端点(设为端点2、3)三相电流负向越上限；且分支线上端点(设为端点4)三相电流均未越上限；
校验条件一：四端点三相相间电压均接近于0；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流正向越上限；且端点2、3在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流负向越上限；
结论：本区段发生三相短路故障。
规则三：
基本条件一：本区段主干线上的三个端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另两个主干线上端点(设为端点2、3)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；且分支线上端点(设为端点4)A、B相电路正向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的分支线上发生A、B两相短路故障。
规则四：
基本条件一：本区段主干线上的三个端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)三相电流正向越上限；且另两个主干线上端点(设为端点2、3)三相电流负向越上限；且分支线上端点(设为端点4)三相电流正向越上限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的分支线上发生三相短路故障。
i)两主干线上的四端区段
规则一：
基本条件一：本区段主干线上的两个端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另一个主干线上端点(设为端点2)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；且两个分支线上端点(设为端点3、4)三相电流均未越上限；
校验条件一：四端点A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且端点2在主干线上的非本区段内的相邻端点，A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件一：本区段主干线上的两个端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)三相电流正向越上限；且另一个主干线上端点(设为端点2)三相电流负向越上限；且两个分支线上端点(设为端点3、4)三相电流均未越上限；
校验条件一：四端点三相相间电压均接近于0；
校验条件二：端点1在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流正向越上限；且端点2在主干线上的非本区段内的相邻端点，三相电流负向越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
规则三：
基本条件一：本区段主干线上的两个端点两相(设为A、B相)电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限；且另一个主干线上端点(设为端点2)A、B相电流负向越上限，C相电流未越上限；且一个分支线上端点(设为端点3)A、B相电路正向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的端点3所在的分支线上发生A、B两相短路故障。
规则四：
基本条件一：本区段主干线上的两个端点三相电流方向，均为流入该区段方向；
基本条件二：一个主干线上端点(设为端点1)三相电流正向越上限；且另一个主干线上端点(设为端点2)三相电流负向越上限；且一个分支线上端点(设为端点3)三相电流正向越上限。
结论：本区段未发生短路故障，而本区段引出的端点3所在的分支线上发生三相短路故障。
j)分支线上的四端区段
规则一：
基本条件：本区段上游端点两相(设为A、B相)电流正向越上限，第三相(设为C相)电流未越上限，且三个下游端点的三相电流均未越上限；
校验条件一：四个端点的A、B相间电压接近于0，其余相间电压正常；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点A、B相电流正向越上限，C相电流未越上限。
结论：本区段发生A、B两相短路故障。
规则二：
基本条件：本区段上游端点三相电流正向越上限，且三个下游端点的三相电流均未越上限；
校验条件一：四个端点的三相相间电压接近于0；
校验条件二：上游相邻区段的上游端点三相电流正向越上限。
结论：本区段发生三相短路故障。
2)端点层次：
规则一：
基本条件：该端点所连接任一区段发生两相或三相短路故障。
结论：该端点为两相或三相短路故障点。
规则二：
基本条件：该端点是两相或三相短路故障区段的上游端点。
结论：该端点为两相或三相短路故障上游端点。
规则三：
基本条件：该端点是两相或三相短路故障区段的下游端点。
结论：该端点为两相或三相短路故障下游端点。
3)线路层次：
规则一：
基本条件：该线路上任一端点为两相或三相短路故障点。
结论：该线路为两相或三相短路故障线路。
所述的配电网正方向，在开环运行的配电网中，即指电源提供的潮流方向。在闭环运行的配电网中，即指某一指定的电源提供的潮流方向。
所述的主干线，在开环运行的配电网中，是指承担主要潮流分配任务的线路；在闭环运行的配电网中，是指具有双端供电电源的线路。
所述的分支线，在开环运行的配电网中，是指接收来自主干线的潮流，并将潮流供给各个负荷的线路；在闭环运行的配电网中，是指仅有单端潮流供入的线路。
所述的端点电流正向上限，是指电网正常运行时，流过该端点的正向电流最大幅值。
所述的端点电流负向上限，是指电网正常运行时，流过该端点的负向电流最大幅值。
所述的区段上游端点是指，正向潮流流入该区段所经的端点。
所述的区段下游端点是指，正向潮流流出该区段所经的端点。
所述的两个区段相邻是指，这两个区段通过一个共同端点相连。
所述的某区段的上游区段是指，正向潮流流入该区段之前所经过的区段。
所述的单端区段是指，仅有一个端点的区段。该类区段多出现在电网末端。
所述的双端区段是指有两个端点的区段。
所述的三端区段是指有三个端点的区段。
所述的全主干线上的三端区段是指，该三端区段上的三条支线均在电网主干线上。
所述的半主干线上的三端区段是指，该三端区段有两条支线在电网主干线上，一条支线在电网分支线上。
所述的四端区段是指有四个端点的区段。
所述的全主干线上的四端区段是指，该四端区段上的四条支线均在电网主干线上。
所述的三主干线上的四端区段是指，该四端区段有三条支线在电网主干线上，一条支线在电网分支线上。
所述的两主干线上的四端区段是指，该四端区段有两条支线在电网主干线上，两条支线在电网分支线上。
(3)在配电网运行过程中，各智能体实时监测本地电流和电压电网运行信息，如果本地电流越限，则进入步骤(4)；否则，继续循环进行本步骤；
(4)各智能体发送电流越限信号至直接相邻智能体与上级智能体；
所述的两智能体直接相邻是指，两智能体所在端点通过导线相连，且两智能体之间无其它智能体相隔。
(5)查看本地是否有短路故障预警信号，如果有，则确定本地发生短路故障；如果没有，则进行步骤(6)。
(6)等待接收直接相邻智能体发送的电流越限信号，延时时间t，进入步骤(7)；
(7)利用本地短路故障定位规则库，结合配电网接线类型及该智能体所处位置，根据本地及接收到的电流越限信号，进行规则匹配及多重条件校准，诊断推理；
推理过程遵循如下要求：
①对于仅有基本条件无校准条件的规则，只要实际情况满足所有基本条件，即可确定结论成立。
②对于既有基本条件又有校准条件的规则，如果实际情况满足所有基本条件且满足至少一个校准条件，则结论成立。
③对于各个规则，如果实际情况不满足基本条件，即可确定结论不成立。
④对于既有基本条件又有校准条件的规则，如果实际情况满足全部基本条件，而所有校准条件均不满足，则结论可能成立。
(8)确定诊断结果。
诊断结果包括但不限于如下内容：
a、该智能体所连接的各个区段是否发生两相或三相短路故障。
b、该智能体所连接的各个区段是否可能发生两相或三相短路故障。
c、该智能体是否为两相或三相短路故障点(故障上游端点或下游端点)。
d、该智能体所在区段的下级电网是否发生两相或三相短路故障。
e、该智能体所处馈线是否为两相或三相短路故障馈线。
本发明提供的一种基于分布式智能的多重校准的配电网短路故障定位方法利用故障预警信息，实现故障的快速确定；基于分布式智能体，本地信息本地处理，诊断速度快；利用模式化的规则制定方法，处理问题全面可靠；实现了区段层次的故障定位，缩小停电范围，诊断更加精确；采用多重校准的规则制定方式，避免了开关误动。同时，除本地诊断外，能够进行下级电网的事故判定，易于实现多级保护，是理想的短路故障定位方法。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种基于分布式智能多重校准的配电网短路故障定位方法，其特征在于，所述方法利用预警信息和增加校验条件进行故障定位；所述方法包括如下步骤：
(1)在所述配电网中设置智能体；
(2)建立模式化多层次多校验短路故障定位规则库；
(3)所述智能体对所述配电网运行过程中的本地电流和电压配电网运行信息实时监测，如果本地电流越限，则进入步骤(4)；否则，继续循环进行本步骤；
(4)所述智能体发送电流越限信号至直接相邻智能体与上级智能体；
(5)查看本地是否有短路故障预警信号，如果有，则确定本地发生短路故障；如果没有，则进行步骤(6)；
(6)等待接收所述直接相邻智能体发送的电流越限信号，延时时间t后进入步骤(7)，t的范围为5-50ms；
(7)进行规则匹配及多重条件校准，诊断推理；所述规则条件匹配包括：利用所述短路故障定位规则库，结合所述配电网接线类型及所述智能体所处位置和根据本地及接收到的电流越限信号；
(8)确定诊断结果；
所述步骤(2)中所述建立模式化多层次多校验短路故障定位规则库包括针对配电网的运行方式，建立所述短路故障定位规则库；
所述配电网运行方式包括开环运行方式和闭环运行方式；所述开环运行方式为单电源辐射状电网运行方式；所述闭环运行方式为N电源同时向一个配电网供电的运行方式，N≥2；
对于以所述开环运行方式运行的配电网中，端点是所述配电网中智能体所处的位置；所述端点将线路划分为区段；所述端点处于区段与区段的连接位置；所述区段是构成线路的基本单位；根据所述区段的端点个数，将以所述开环运行方式运行的配电网中的区段分成单端区段、双端区段、三端区段和四端区段。
2.如权利要求1所述的配电网短路故障定位方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述配电网中智能体的设置位置包括：
A、线路上每隔一定距离处、不同回路的联络处；
B、线路分支；
C、配电站/配变台区；
D、环网柜/开闭所/电缆分接箱；
E、分布式电源并网点；
F、用户接入点；
所述智能体具备的功能包括程序运行、数据存储、电气量检测和信息通讯。
3.如权利要求1所述的配电网短路故障定位方法，其特征在于，所述以开环运行方式的配电网短路故障定位规则模式包括区段层次、端点层次和线路层次的规则模式；所述区段层次的规则模式包括单端区段模式、双端区段模式、三端区段模式和四端区段模式；其中，区段层次的规则条件包括基本条件和校验条件；端点层次和线路层次的规则条件包括基本条件。
4.如权利要求1所述的配电网短路故障定位方法，其特征在于，对于以闭环运行方式的配电网中，端点是所述配电网中智能体所处的位置；所述端点将线路划分为区段；所述端点处于区段与区段的连接位置；所述区段是构成线路的基本单位；根据所述区段的端点个数及所处位置，将所述以闭环运行方式的配电网中的区段分成单端区段、主干线上的双端区段、分支线上的双端区段、全主干线上的三端区段、半主干线上的三端区段、分支线上的三端区段、全主干线上的四端区段、三主干线上的四端区段、两主干线上的四端区段和分支线上的四端区段。
5.如权利要求4所述的配电网短路故障定位方法，其特征在于，所述以闭环运行方式的配电网短路故障定位规则模式包括区段层次、端点层次和线路层次的规则模式；所述区段层次的规则模式包括单端区段模式、主干线上的双端区段模式、分支线上的双端区段模式、全主干线上的三端区段模式、半主干线上的三端区段模式、分支线上的三端区段模式、全主干线上的四端区段模式、三主干线上的四端区段模式、两主干线上的四端区段模式和分支线上的四端区段模式；其中，区段层次的规则条件包括基本条件与校验条件或者包括基本条件；端点层次和线路层次的规则条件包括基本条件。
6.如权利要求1所述的配电网短路故障定位方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述直接相邻智能体是指两智能所在端点通过导线相连，且两智能体之间无其它智能体相隔。
7.如权利要求1所述的配电网短路故障定位方法，其特征在于，所述步骤(7)中，所述诊断推理遵循如下要求：
①对于仅有基本条件而无校准条件的规则，只要实际情况满足所有基本条件，即可确定结论成立；
②对于既有基本条件又有校准条件的规则，如果实际情况满足所有基本条件且满足至少一个校准条件，则结论成立；
③对于所述的规则，如果实际情况不满足基本条件，即可确定结论不成立；
④对于既有基本条件又有校准条件的规则，如果实际情况满足全部基本条件，而所有校准条件均不满足，则结论可能成立。
8.如权利要求1所述的配电网短路故障定位方法，其特征在于，所述步骤(8)中，所述诊断结果包括：
a、所述智能体所连接的各个区段是否发生两相或三相短路故障；
b、所述智能体所连接的各个区段是否可能发生两相或三相短路故障；
c、所述智能体是否为两相或三相短路故障点；
d、所述两相或三相短路故障点位于故障区段的上游或下游端点处；
e、所述智能体所在区段的下级电网是否发生两相或三相短路故障；
f、所述智能体所处馈线是否为两相或三相短路故障馈线。
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| CN102005746A (zh) * | 2010-11-30 | 2011-04-06 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 基于配电网络拓扑保护的方法 |
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2011
- 2011-08-09 CN CN201110227040.6A patent/CN102411117B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1172660A2 (en) * | 2000-07-11 | 2002-01-16 | Abb Ab | Method and device for fault location in distribution networks |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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