CN102565623A - 一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法和装置，其中所述方法包括：采集配电网的拓扑信息和电气量信息计算，获得配电网全部节点的电压值和线路的电流值；再建立配电网等效模型；用故障选线技术确定出配电网的故障类型和故障相，根据配电网的馈线首端电压、电流的实时数据，对所述配电网负荷波动进行负荷补偿；利用分段潮流计算，负荷补偿得到的当前配电网负荷值进行故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点。本申请能够应用在多分支复杂的配电网的问题，实现在线故障定位，缩短故障修复时间提高了定位精度，并且降低投资成本。

Description

一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法和装置

技术领域

本申请涉及电网故障搜索定位的领域，尤其涉及一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法，以及，一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的装置。 

背景技术

在电力技术高度发达的今天，电网也越来越发达。在复杂的配电网网络中时常会有电力线路发生故障的问题，所以对于配电网故障定位就显得非常有价值，对于对故障线路的调控，提高检修的速度也大有益处。 

现有的故障定位方法主要四种：行波法、阻抗法、S信号注入法和故障指示器。 

行波法只能用在分支较少的配电网络中，而且为离线方式，故障修复需要的时间长； 

阻抗法只能应用在线路简单的配电网中，不适宜应用到复杂配电网中； 

S信号注入法注入信号的能量有限，如果故障点经很大电阻接地或者故障点距离线路始端很远，那么信号将很微弱无法准确测量； 

故障指示器的使用效果则不很理想，正确率不高，电网发生单相接地故障时常常没有反应，而且电网中需要装设很多，投资较大。 

因此，本领域的技术人员急需解决的问题是：解决现有技术不能应用在多分支复杂的配电网的问题，实现在线故障定位，缩短故障修复时间，同时不论在小接地电阻还是大接地电阻故障，都提高了定位精度，并且降低投资成本。 

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法，能够应用在多分支复杂的配电网中，实现在线故障定 位，缩短了故障修复时间，同时不论在小接地电阻还是大接地电阻故障，都提高了定位精度，并且降低投资成本。 

同时本申请还提供了一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的装置，以保证上述方法在实际中的应用与实现。 

为了解决上述问题，本申请公开了一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法，具体可以包括： 

采集配电网的拓扑信息和电气量信息； 

根据所述配电网的拓扑信息和电气量信息，进行三相潮流计算，获得所述配电网无故障时全部节点的电压值和线路的电流值； 

根据所述配电网无故障时各个节点的电压值和线路的电流值，计算出所述配电网潮流路径上各个节点之间的等效阻抗；通过所述配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型； 

当所述配电网的线路发生故障时，用故障选线技术确定出配电网的故障类型和故障相，根据配电网的馈线首端电压、电流的实时数据，对所述配电网负荷波动进行负荷补偿； 

根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用负荷补偿得到的当前配电网负荷值进行故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点，实现多分支复杂配电网的在线故障定位。 

优选的是，所述拓扑信息为配电网的节点、线路以及其他设备的参数；所述电气量信息为故障前配电网变电站母线的电压、电流向量值，以及各个节点的功率，同时包括故障中配电网变电站母线的电压、电流向量值。 

优选的是，所述配电网潮流路径为从配电网馈线首端节点开始到末节点所经过的线路。连接相邻两节点的线路称为线段，从配网馈线首端到末端负荷节点的潮流路径是由许多线段组成的； 

所述通过配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型可以包括： 

在一条潮流路径上面，找出有分支的节点，这些节点上其他分支上的线路和负荷用一个等效阻抗来表示； 

对其他的潮流路径做同样处理，则所述配电网就等效成了许多独立的潮流路径的等效模型。 

优选的是，所述对配电网负荷波动进行负荷补偿可以包括： 

定义一个标准等效阻抗，代表所述配电网变电站母线正常运行时总的负荷情况； 

当故障发生时，用故障前配电网变电站母线的电压电流数据计算总的阻抗，代表当前的负荷情况； 

通过所述正常时负荷情况和故障发生时负荷情况计算负荷变化量，然后计算出各个节点的当前负荷，更新三相潮流算法和故障定位算法中所有的负荷值。 

优选的是，所述根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点可以包括： 

首先对第一条潮流路径的第一段线路进行故障定位计算，计算故障点到线段首段的距离。 

如果在目前的潮流路径上没有搜索到故障点，则对下一条潮流路径的各线段进行故障定位搜索，直到找到故障段； 

不同的潮流路径可能有相同的线段。为了提高故障搜索的效率，对在前面的潮流路径计算中已经搜索过的线段，在本次潮流路径的故障搜索中就不再搜索。 

本申请同时公开了一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的装置，具体可以包括： 

信息采集模块，用于采集配电网的拓扑信息和电气量信息； 

三相潮流计算模块，用于根据所述配电网的拓扑信息和电气量信息，进行三相潮流计算，获得所述配电网无故障时全部节点的电压值和线路 的电流值； 

等效模型建立模块，用于根据所述配电网无故障时各个节点的电压值和线路的电流值，计算出所述配电网潮流路径上各个节点之间的等效阻抗；通过所述配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型； 

故障类型和故障相确定模块，用于当所述配电网的线路发生故障时，用故障选线技术确定出配电网的故障类型和故障相，根据配电网的馈线首端电压、电流的实时数据，对所述配电网负荷波动进行负荷补偿； 

故障定位模块、用于根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用负荷补偿得到的当前配电网负荷值进行故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点，实现多分支复杂配电网的在线故障定位。 

优选的是，所述拓扑信息为配电网的节点、线路以及其他设备的参数；所述电气量信息为故障前配电网、变电站母线的电压、电流向量值，以及各个节点的功率，同时包括故障中配电网变电站母线的电压、电流向量值。 

优选的是，所述配电网潮流路径为从配电网馈线首端节点开始到末节点所经过的线路。连接相邻两节点的线路称为线段，从配网馈线首端到末端负荷节点的潮流路径是由许多线段组成的； 

所述等效模型建立模块可以包括： 

单潮流路径建模子模块，用于在一条潮流路径上面，找出有分支的节点，这些节点上其他分支上的线路和负荷用一个等效阻抗来表示； 

多潮流路径建模子模块，用于对其他的潮流路径做同样处理，则所述配电网就等效成了许多独立的潮流路径的等效模型。 

优选的是，所述故障类型和故障相确定模块可以包括： 

标准负荷定义子模块，用于定义一个标准等效阻抗，代表所述配电网变电站母线正常运行时总的负荷情况； 

当前的负荷计算子模块，用于当故障发生时，用故障前配电网变电站母线的电压电流数据计算总的阻抗，代表当前的负荷情况； 

负荷值更新子模块，用于通过所述正常时负荷情况和故障发生时负荷情况计算负荷变化量，然后计算出各个节点的当前负荷，更新三相潮流算法和故障定位算法中所有的负荷值。 

优选的是，所述故障定位模块可以包括： 

故障点距离计算子模块，用于计算故障点到线段首段的距离；故障分段搜索子模块，用于在目前的潮流路径上没有搜索到故障点时，则对下一条潮流路径的各线段进行故障定位搜索，直到找到故障段； 

故障搜索选择子模块，用于对在前面的潮流路径计算中已经搜索过的线段，在本次潮流路径的故障搜索中就不再搜索。 

与现有技术相比，本申请具有以下优点： 

本申请提供的一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法和装置，通过建立配电网等效模型，利用配电网变电站母线侧的电压电流数据，通过在线计算，实现多分支复杂配电网的在线故障定位。解决了现有技术不能应用在多分支复杂的配电网的问题，实现在线故障定位，故障修复时间，同时不论在小接地电阻还是大接地电阻故障，都提高了定位精度。 

并且由于定位方法是通过软件进行操作和计算的，因此不需要大量的硬件设备，大大降低了投资成本。 

附图说明

图1是本申请一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法的实施例的流程图； 

图2是本申请一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的装置的实施例的结构框图； 

图3是一种多分支配电网的简化图； 

图4是一种故障后配电网的等效模型图。 

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。 

本申请实施例的核心构思之一在于，建立配电网等效模型，利用配电网变电站母线侧的电压电流数据，通过在线计算，实现多分支复杂配电网的在线故障定位。适用于多分支复杂的配电网，实现在先故障定位，并且定位精度高。 

参照图1所示的本申请一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法的实施例的流程图，具体可以包括： 

步骤101、采集配电网的拓扑信息和电气量信息； 

在本申请的一种优选实施例中，所述拓扑信息为配电网的节点、线路以及其他设备的参数；所述电气量信息为故障前配电网、变电站母线的电压、电流向量值，以及各个节点的功率，同时包括故障中配电网变电站母线的电压、电流向量值。步骤102、根据所述配电网的拓扑信息和电气量信息，进行三相潮流计算，获得所述配电网无故障时全部节点的电压值和线路的电流值； 

在具体实现中，三相潮流计算为，通过获得了故障前的配电网首端的电压(幅值和相角)和各个节点的功率，求出各个节点的三相电压值和各条线路的三相电流值。 

步骤103、根据所述配电网无故障时各个节点的电压值和线路的电流值，计算出所述配电网各个节点之间的等效阻抗；通过所述配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型； 

在本发明的一种优选实施例中，所述通过配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型具体可以包括： 

子步骤S11、在一条潮流路径上面，找出有分支的节点，这些节点上其他分支上的线路和负荷用一个等效阻抗来表示； 

子步骤S12、对其他的潮流路径做同样处理，则所述配电网就等效成了许多独立的潮流路径的等效模型。 

在具体实现中，通过以下公式计算各节点之间的等效抗阻： 

$Z_{{\mathrm{eq}}_{p-q}}=\frac{V_p}{I_{p-q}}$

Z代表一端节点之间的等效阻抗，V代表电压，I为电流；公式求得点p到点q这一段潮流路径的等效阻抗。 

步骤104、当所述配电网的线路发生故障时，用故障选线技术确定出配电网的故障类型和故障相，根据配电网的馈线首端电压、电流的实时数据，对所述配电网负荷波动进行负荷补偿； 

在本申请的一种优选实施例中，所述对配电网负荷波动进行负荷补偿具体可以包括： 

子步骤S21、定义一个标准等效阻抗，代表所述配电网变电站母线正常运行时总的负荷情况； 

子步骤S22、当故障发生时，用故障前配电网变电站母线的电压电流数据计算总的阻抗，代表当前的负荷情况； 

子步骤S23、通过所述正常时负荷情况和故障发生时负荷情况计算负荷变化量，然后计算出各个节点的当前负荷，更新三相潮流算法和故障定位算法中所有的负荷值。 

在具体实现中，利用故障前和故障后首端电压电流数据，进行负荷补偿。 

1、定义一个标准等效阻抗，代表正常运行时总的负荷情况； 

$Z_{\mathrm{Load}-1m}=\frac{V_{\mathrm{Sm}}}{I_{\mathrm{Sm}}}$

其中m表示a、b、c相，V_Sm表示正常运行情况下变电站处电压，I_Sm表示正常运行情况下变电站处电流。 

2、故障发生时，用故障前变电站的电压电流数据计算总的阻抗，代表当前的负荷情况； 

$Z_{\mathrm{Load}-2m}=\frac{V_{\mathrm{Sm}}^{\′}}{I_{\mathrm{Sm}}^{\′}}$

3、计算负荷变化量 

${\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{Load}-m}=\frac{Z_{\mathrm{Load}-2m}-Z_{\mathrm{Load}-1m}}{Z_{\mathrm{Load}-1m}}$

4、考虑到负荷变化量，然后计算出各个节点的当前负荷，更新三相潮流算法和故障定位算法中所有的负荷值； 

步骤105、根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用负荷补偿得到的当前配电网负荷值进行故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点，实现多分支复杂配电网的在线故障定位。 

在本发明的一种优选实施例中，所述根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点具体可以包括： 

子步骤S31、通过所述配电网分支的等效模型，由于一条潮流路径被节点分为好几段，所以对其中一条潮流路径进行分段故障检测，首先对馈线首端第一条线段进行检测； 

子步骤S32、通过故障距离计算公式计算，如果故障距离计算结果小于或者等于本段线路长度，则说明故障发生在本段线路内，故障距离就为故障点与本段线路的首节点的距离值，否则本段线路没有发生故障，继续对这条潮流路径上后面的线路依次进行检测，直到找到故障段； 

子步骤S33、对其他的潮流路径进行相同的故障检测，找出故障段；为了提高故障搜索效率，对于已经检测的线段，在本次潮流路径故障检测中不再进行检测； 

在具体实现中，当配电网中某条线路发生故障时，利用模块三中得出的配电网等效模型，即所有的潮流路径的组合模型，进行故障定位。首先，检测其中的一条潮流路径，假设故障在这条潮流路径的第一段，经过故障定点方法计算后，如果求出的故障距离d大于本段线路的长度， 则说明故障不在该线路内，于是就对该条潮流路径上的第二条线路进行检测，如此不断的往后递推，直到算出的故障距离小于该段线路的长度；然后，对剩下的其他潮流路径采用同样的检测方法，找出发生故障的线路；为了提高搜索效率，对于每一条潮流路径中相同的线路，如果已经检测过，则可以跳过，不用再次检测。 

(1)分段潮流计算 

当配电网中发生单相短路时，短路电流的非周期分量会在第一周波内快速衰减，故障期间的潮流计算取馈线首端的稳态短路电流和电压。在已知馈线首端电压与电流值的情况下，通过递推就可以求出一条潮流路径上的其他所有节点的电压和线路电流值，结合图4递推原理如下： 

[V_k+1]＝[V_k]-[Z_k]·[I_k] 

其中 

[V_k]表示第k段线路首段的三相电压向量； 

[Z_k]表示第k段线路的阻抗(自阻抗和互阻抗)矩阵； 

[I_k]表示第k段线路中的电流向量。 

把负荷看作恒阻抗模型处理后，则可以得到下一段线路首端的负荷电流值： 

$\left[I_{L_{k+1}}\right]=\left[Y_{L_{k+1}}\right]\left[V_{k+1}\right]$

两者相减，可得下一段线路中的电流值： 

$\left[I_{k+1}\right]=\left[I_k\right]-\left[I_{L_{k+1}}\right]$

(2)故障定位 

在故障定位原理中，得出了故障距离与故障电流的关系式，从关系 式中可以看出，求故障距离的关键在于计算故障电流。故障距离的具体算法步骤如下： 

1)输入故障类型和故障相； 

2)故障时，假定故障相负荷电流等于故障前负荷电流，即I_Lm＝I_{pr_1m}(m代表故障相)； 

3)求故障电流I_fm＝I_m-I_Lm； 

4)根据不同故障类型，采用不同公式计算故障点距离d； 

不同故障类型故障距离与故障电压电流的关系 

①单相接地故障 

$\left[\begin{array}{c}d\\ R_f\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{M}_1& I_{\mathrm{fmr}}\\ M_2& I_{\mathrm{fmi}}\end{array}\right]}^{-1}\·\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{mr}}\\ V_{\mathrm{mi}}\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中 

$\begin{array}{ccc}{M}_1=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}(Z_{{\mathrm{mk}}_r}{I}_{k_r}-Z_{{\mathrm{mk}}_i}{I}_{k_i})& M_2=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}(Z_{{\mathrm{mk}}_r}{I}_{k_i}+Z_{{\mathrm{mk}}_i}{I}_{k_r})& k=a,b,c\end{array}---\left(2\right)$

②两相接地故障 

$\left[\begin{array}{c}d\\ R_{\mathrm{fm}}\\ R_{\mathrm{fn}}\\ R_{\mathrm{fmn}}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}{M}_{1m}& I_{\mathrm{fmr}}& 0& I_{\mathrm{fmr}}+I_{\mathrm{fnr}}\\ M_{2m}& I_{\mathrm{fmi}}& 0& I_{\mathrm{fmi}}+I_{\mathrm{fni}}\\ M_{1n}& 0& I_{\mathrm{fnr}}& I_{\mathrm{fmr}}+I_{\mathrm{fnr}}\\ M_{2n}& 0& I_{\mathrm{fnr}}& I_{\mathrm{fmi}}+I_{\mathrm{fni}}\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{mr}}\\ V_{\mathrm{mi}}\\ V_{\mathrm{nr}}\\ V_{\mathrm{ni}}\end{array}\right]---\left(3\right)$

其中式中M₁、M₂与(2)式相同 

③两相短路故障 

$\left[\begin{array}{c}d\\ R_f\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{M}_3& I_{\mathrm{fr}}\\ M_4& I_{\mathrm{fi}}\end{array}\right]}^{-1}\·\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{mr}}-V_{\mathrm{nr}}\\ V_{\mathrm{mi}}-V_{\mathrm{ni}}\end{array}\right]---\left(4\right)$

其中 

$M_3=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}[(Z_{\mathrm{mkr}}-Z_{\mathrm{nkr}})I_{\mathrm{kr}}-(Z_{\mathrm{mki}}-Z_{\mathrm{nki}})I_{\mathrm{ki}}]$

$M_4=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}[(Z_{\mathrm{mkr}}-Z_{\mathrm{nkr}})I_{\mathrm{kr}}+(Z_{\mathrm{mki}}-Z_{\mathrm{nki}})I_{\mathrm{ki}}]---\left(5\right)$

④三相短路故障 

其中其中M_1m、M_2m与(2)式相同 

5)检验故障距离d是否收敛 

|d_new-d_old|＜δ 

其中在第一次循环时令d_old＝0；δ表示误差值； 

6)如果d收敛，则停止计算，否则继续计算； 

7)计算故障点电压 

$\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{fa}}\\ V_{\mathrm{fb}}\\ V_{\mathrm{fc}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_a\\ V_b\\ V_c\end{array}\right]-d\·\left[\begin{array}{ccc}{Z}_{\mathrm{aa}}& Z_{\mathrm{ab}}& Z_{\mathrm{ac}}\\ Z_{\mathrm{ba}}& Z_{\mathrm{bb}}& Z_{\mathrm{bc}}\\ Z_{\mathrm{ca}}& Z_{\mathrm{cb}}& Z_{\mathrm{cc}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{I}_a\\ I_b\\ I_c\end{array}\right]$

8)利用故障点电压重新计算负荷电流I_Lm； 

$I_{\mathrm{Lm}}=\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{\mathrm{ma}}& Y_{\mathrm{mb}}& Y_{\mathrm{mc}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{fa}}\\ V_{\mathrm{fb}}\\ V_{\mathrm{fc}}\end{array}\right]$

$Y_{\mathrm{mk}}={[(l-d)Z_{\mathrm{mk}}+Z_{L_{\mathrm{mk}}}]}^{-1}$

式中k表示a、b、c三相，Y_mk表示m和k相之间的线路自阻抗或互 阻抗，Z_Lmk表示m和k相负荷之间的自阻抗或互阻抗。 

9)回到步骤2)，继续迭代计算。 

为了方便本领域技术人员更好地理解本申请，以下通过一个完整示例更进一步说明本申请： 

为了验证算法的可行性、精度以及鲁棒性，在PSCAD软件中搭建了一个16节点15分支的配电网模型，如图3。 

下面我们分别分析过渡电阻、故障距离以及负荷波动等因素对定位精度和算法的鲁棒性的影响。 

1)过渡电阻 

设定线路2-7发生单相接地短路，线路2-7的长度为L＝402米，故障点离线路首端的距离d₀＝201米，分别设过渡电阻R_f＝0、10、20、50、100、200Ω时，故障定位的结果如表1所示。由表1可见，随着过渡电阻R_f增大，误差也明显增大，其中R_f＝0和R_f＝200Ω之间的相对误差达到了该条线路的长度的5.5％。当发生单相金属性接地故障即R_f＝0时，故障点的实际距离和计算出的故障距离的绝对误差在1米以内，准确率很高，这是因为金属性单相接地短路，故障点之后的负荷电流很小，故障电流很大，计算出的故障电流与真实的故障电流十分接近。随着过渡电阻的增大，计算的故障距离与真实值的误差逐渐增大，主要由于随着R_f的增大，故障点后的负荷电流的估计误差也在偏大，从而使计算出的故障电流与真实值误差变大。数据显示当发生低阻抗单相接地故障时，该定位方法十分有效，鲁棒性很好。 

表1过渡电阻R_f的影响 

d-故障点与线路首端的计算距离，ε_r-相对误差，ε_r＝|d₀-d|/L，ε-绝对误差，ε＝d₀-d，以下相同符号意义相同。 

2)故障距离 

为了分析故障距离的影响，分别在不同的线路上设定了故障，以及在同一条线路上的三个不同位置(分别为本段线路长度的10％、50％和90％处)设置故障点。同时分别对R_f＝0和20Ω两种条件下进行故障定位计算，计算结果见表2和表3。由表2和表3可见，线路2-3最长，故障距离越长，故障定位的误差也逐渐增大，但误差变化不是很大。同一条线路内，故障距离的大小不是误差大小的决定性因素，因为有的故障离本条线路首端近，误差较大，而有的故障离本条线路首端远，误差却小。这些数据结果表明，故障距离没有显著影响故障定位的精度。 

表2故障距离的影响(R_f＝0Ω) 

表3故障距离的影响(R_f＝20Ω) 

L-该条线路长度，d₀-故障点与线路首端的实际距离。 

3)负荷波动 

为了验证负荷波动对精度的影响，对配电网中的负荷分别作20％和-20％的变化，并在过渡电阻R_f＝0、50、100、200Ω等条件下，对线路7-12进行故障定位，该线路长度L＝183米，故障点位置d₀＝92米，即在该段 线路的中点。为了进行对比，未进行负荷波动修正和对负荷波动进行修正的定位结果，如表4和表5所示。其中ε为负荷未修正时计算得到的故障距离，εr为相对误差，ε1为负荷修正后计算得到的故障距离，εr1为负荷修正后的相对误差。当故障电阻R_f＝0时，ε_r与ε_r1相差很小，说明此时负荷变化对定位误差的影响很小，这主要是因为当R_f＝0时，故障电流与馈线侧的电流接近并且都很大。但当过渡电阻增大时，ε_r显著地增大，当R_f＝200欧姆时，ε_r最大达到72.6％，这样的误差会造成故障区段的误判。通过前面3.3节提出的负荷波动补偿方法，在同样故障线路和过渡电阻的情况下，误差大为降低，最大误差为10.8％，即19.7米。可见，仅利用馈线首段的电压电流信息对负荷波动进行简单的修正，就可以大幅度提高定位精度。同时也注意到，若故障发生在该段线路的首段或末端且过渡电阻很大的极端情况下，还是可能会出现故障区段误判的情况。 

表4负荷减小 

表5负荷增大 

参考图2示出了本申请一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的装置的实施例的结构框图，具体可以包括： 

信息采集模块201，用于采集配电网的拓扑信息和电气量信息； 

在本申请一种优选实施例中，所述拓扑信息为配电网的节点和线路的参数；所述电气量信息为故障前配电网、故障中配电网变电站母线的电压电流向量值，以及各个节点的功率。 

三相潮流计算模块202，用于根据所述配电网的拓扑信息和电气量信息，进行三相潮流计算，获得所述配电网无故障时全部节点的电压值和 线路的电流值； 

等效模型建立模块203，用于根据所述配电网无故障时各个节点的电压值和线路的电流值，计算出所述配电网各个节点之间的等效阻抗；通过所述配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型； 

在本申请一种优选实施例中，所述等效模型建立模块203具体可以包括以下子模块： 

单潮流路径建模子模块S41，用于在一条潮流路径上面，找出有分支的节点，这些节点上其他分支上的线路和负荷用一个等效阻抗来表示； 

多潮流路径建模子模块S42，用于对其他的潮流路径做同样处理，则所述配电网就等效成了许多独立的潮流路径的等效模型。 

故障类型和故障相确定模块204，用于当所述配电网的线路发生故障时，用故障选线技术确定出配电网的故障类型和故障相，根据配电网的馈线首端电压、电流的实时数据，对所述配电网负荷波动进行负荷补偿；； 

在本申请一种优选实施例中，，所述故障类型和故障相确定模块204具体可以包括以下子模块： 

标准负荷定义子模块S51，用于定义一个标准等效阻抗，代表所述配电网变电站母线正常运行时总的负荷情况； 

当前的负荷计算子模块S52，用于当故障发生时，用故障前配电网变电站母线的电压电流数据计算总的阻抗，代表当前的负荷情况； 

负荷值更新子模块S53，用于通过所述正常时负荷情况和故障发生时负荷情况计算负荷变化量，然后计算出各个节点的当前负荷，更新三相潮流算法和故障定位算法中所有的负荷值。 

故障定位模块205、用于根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用负荷补偿得到的当前配电网负荷值进行故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点，实现多分支复杂配电网的在线故障定位。 

在本申请一种优选实施例中，所述故障定位模块205具体可以包括以下子模块： 

故障点距离计算子模块S61，用于计算故障点到线段首段的距离； 

在具体实现中，如果计算得到的故障距离小于或者等于本段线路的长度，说明故障发生在本段线路内，故障距离就等于故障点与本段线路首节点之间的距离；否则本段线路没有发生故障，继续对这条潮流路径上后面的线段依次进行故障定位计算，直到该潮流路径的最后一段。 

故障分段搜索子模块S62，用于在目前的潮流路径上没有搜索到故障点时，则对下一条潮流路径的各线段进行故障定位搜索，直到找到故障段； 

故障搜索选择子模块S63，用于对在前面的潮流路径计算中已经搜索过的线段，在本次潮流路径的故障搜索中就不再搜索。 

由于所述装置实施例基本相应于前述方法实施例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此就不赘述了。 

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。 

以上对本申请所提供的一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法和一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。 

Claims (10)

1.一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的方法，其特征在于，包括：

采集配电网的拓扑信息和电气量信息；

根据所述配电网的拓扑信息和电气量信息，进行三相潮流计算，获得所述配电网无故障时全部节点的电压值和线路的电流值；

根据所述配电网无故障时各个节点的电压值和线路的电流值，计算出所述配电网潮流路径上各个节点之间的等效阻抗；通过所述配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型；

当所述配电网的线路发生故障时，用故障选线技术确定出配电网的故障类型和故障相，根据配电网的馈线首端电压、电流的实时数据，对所述配电网负荷波动进行负荷补偿；

根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用负荷补偿得到的当前配电网负荷值进行故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点，实现多分支复杂配电网的在线故障定位。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拓扑信息为配电网的节点、线路以及其他设备的参数；所述电气量信息为故障前配电网变电站母线的电压、电流向量值，以及各个节点的功率，同时包括故障中配电网变电站母线的电压、电流向量值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述配电网潮流路径为从配电网馈线首端节点开始到末节点所经过的线路。连接相邻两节点的线路称为线段，从配网馈线首端到末端负荷节点的潮流路径是由许多线段组成的；

所述通过配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型包括：

在一条潮流路径上面，找出有分支的节点，这些节点上其他分支上的线路和负荷用一个等效阻抗来表示；

对其他的潮流路径做同样处理，则所述配电网就等效成了许多独立的潮流路径的等效模型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对配电网负荷波动进行负荷补偿包括：

定义一个标准等效阻抗，代表所述配电网变电站母线正常运行时总的负荷情况；

当故障发生时，用故障前配电网变电站母线的电压电流数据计算总的阻抗，代表当前的负荷情况；

通过所述正常时负荷情况和故障发生时负荷情况计算负荷变化量，然后计算出各个节点的当前负荷，更新三相潮流算法和故障定位算法中所有的负荷值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点包括：

首先对第一条潮流路径的第一段线路进行故障定位计算，计算故障点到线段首段的距离。

如果在目前的潮流路径上没有搜索到故障点，则对下一条潮流路径的各线段进行故障定位搜索，直到找到故障段；

不同的潮流路径可能有相同的线段。为了提高故障搜索的效率，对在前面的潮流路径计算中已经搜索过的线段，在本次潮流路径的故障搜索中就不再搜索。

6.一种多分支复杂配电网在线故障搜索定位的装置，其特征在于，包括：

信息采集模块，用于采集配电网的拓扑信息和电气量信息；

三相潮流计算模块，用于根据所述配电网的拓扑信息和电气量信息，进行三相潮流计算，获得所述配电网无故障时全部节点的电压值和线路的电流值；

等效模型建立模块，用于根据所述配电网无故障时各个节点的电压值和线路的电流值，计算出所述配电网潮流路径上各个节点之间的等效阻抗；通过所述配电网各个节点之间的等效阻抗建立配电网等效模型；

故障类型和故障相确定模块，用于当所述配电网的线路发生故障时，用故障选线技术确定出配电网的故障类型和故障相，根据配电网的馈线首端电压、电流的实时数据，对所述配电网负荷波动进行负荷补偿；

故障定位模块、用于根据所述配电网的故障类型和故障相，对配电网进行故障中的分段潮流计算，利用负荷补偿得到的当前配电网负荷值进行故障定位算法，逐段搜索直至找到故障区段和故障点，实现多分支复杂配电网的在线故障定位。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述拓扑信息为配电网的节点、线路以及其他设备的参数；所述电气量信息为故障前配电网、变电站母线的电压、电流向量值，以及各个节点的功率，同时包括故障中配电网变电站母线的电压、电流向量值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述配电网潮流路径为从配电网馈线首端节点开始到末节点所经过的线路。连接相邻两节点的线路称为线段，从配网馈线首端到末端负荷节点的潮流路径是由许多线段组成的；

所述等效模型建立模块包括：

单潮流路径建模子模块，用于在一条潮流路径上面，找出有分支的节点，这些节点上其他分支上的线路和负荷用一个等效阻抗来表示；

多潮流路径建模子模块，用于对其他的潮流路径做同样处理，则所述配电网就等效成了许多独立的潮流路径的等效模型。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述故障类型和故障相确定模块包括：

标准负荷定义子模块，用于定义一个标准等效阻抗，代表所述配电网变电站母线正常运行时总的负荷情况；

当前的负荷计算子模块，用于当故障发生时，用故障前配电网变电站母线的电压电流数据计算总的阻抗，代表当前的负荷情况；

负荷值更新子模块，用于通过所述正常时负荷情况和故障发生时负荷情况计算负荷变化量，然后计算出各个节点的当前负荷，更新三相潮流算法和故障定位算法中所有的负荷值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述故障定位模块包括：

故障点距离计算子模块，用于计算故障点到线段首段的距离；故障分段搜索子模块，用于在目前的潮流路径上没有搜索到故障点时，则对下一条潮流路径的各线段进行故障定位搜索，直到找到故障段；

故障搜索选择子模块，用于对在前面的潮流路径计算中已经搜索过的线段，在本次潮流路径的故障搜索中就不再搜索。

Images