CN108037412B - 基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法 - Google Patents

基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法，包括建立实时电场信息阵REIM，以该阵记录故障指示器采集的馈线实时电场信息；建立历史电场信息阵HEIM，以该阵记录故障指示器采集的馈线历史电场信息；建立电场突变信息阵ETIM，以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息；建立电场突变限值信息阵ETLM，以该阵记录故馈线电场突变的限值信息；建立电场突变信息逻辑阵ETIL，以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变逻辑信息，以REIM、HEIM、ETIM、ETLM之间的关系计算ETIL；根据电场突变信息逻辑阵ETIL确定简易配电网各馈线的故障情况，定位故障。该定位方法能较好实现简易配电网的故障定位。

Description

基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法
技术领域
本发明涉及简易配电网故障定位领域，具体来说是一种基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法。
背景技术
随着智能配电网建设的逐步推进，确保配电网运行安全，缩短故障停电时间，提高供电可靠性被广泛关注。
简易配电网是适用于经济欠发达地区和城乡地区的一种以提高供电可靠性实现电网可观为目的的配电网，其投资少，见效快，非常符合当前部分地区配电网基础投资少，而供电可靠性要求较高的地区。
故障指示器作为馈线自动化的重要终端设备，以其体积小，价格低，带电安装无需停电，对短路及接地故障皆有较好的适应性等特点在当前简易配电网中被广泛应用。
目前，基于故障指示器的配电网故障判定方法主要有三类：统一矩阵法、概率估计法、人工智能法。在实际应用中，由于现场环境多变，例如温度、湿度变化大，沙尘及灰尘多，维护不及时等都会导致采集装置准确度受损，而简易配电网多为架空线路，故此故障指示器采集的场强信息比较准确，且故障发生时，常常伴随着场强的突变，故此研究以场强突变为信息的简易配电网故障定位方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于解决简易配电网故障定位问题，结合简易配电网特点，提供一种基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法。
用于实现上述目的的技术方案如下：
一种基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法，该方法包括如下步骤：
（1）建立实时电场信息阵REIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线实时电场信息；
（2）建立历史电场信息阵HEIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线历史电场信息；
（3）建立电场突变信息阵ETIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息；
（4）建立电场突变限值信息阵ETLM，并以该阵记录故馈线电场突变的限值信息；
（5）建立电场突变信息逻辑阵ETIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变逻辑信息，并以REIM、HEIM、ETIM、ETLM之间的关系计算ETIL；
（6）根据电场突变信息逻辑阵ETIL确定简易配电网各馈线的故障情况，并定位故障。
建立实时电场信息阵REIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线实时电场信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；RE ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线实时电场值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则RE ij 为取值为-1。
建立历史电场信息阵HEIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线历史电场信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；HE ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线历史电场值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则HE ij 为取值为-1；历史电场数据按实际情况而定，一般取当前时刻前5分钟的历史值。
建立电场突变信息阵ETIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；ET ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则ET ij 为取值为-1。
建立电场突变限值信息阵ETLM，并以该阵记录故馈线电场突变的限值信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
式中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；TL ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变限值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则TL ij 为取值为-1。
建立电场突变信息逻辑阵ETIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变逻辑信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；EL ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变逻辑值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则EL ij 为取值为-1。
根据电场突变信息逻辑阵ETIL确定简易配电网各馈线的故障情况，并定位故障，具体为：
第1步，取电场突变信息逻辑阵ETIL的一行，若该行数据全为0和-1，则表示该行代表的馈线无故障发生，若该行数据含有1，则进入第2步；
第2步，若某行数据含有1，则将所有是1的元素代表的故障指示器根据拓扑关系由电源点到配电变压器的顺序进行排序，则故障发生在最后一个故障指示器的下游区域；
第3步，重复第1步到第2步，直到电场突变信息逻辑阵ETIL的所有行都被分析完成。
本发明有益技术效果：建立实时电场信息阵REIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线实时电场信息；建立历史电场信息阵HEIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线历史电场信息；建立电场突变信息阵ETIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息；建立电场突变限值信息阵ETLM，并以该阵记录故馈线电场突变的限值信息；建立电场突变信息逻辑阵ETIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变逻辑信息，并以REIM、HEIM、ETIM、ETLM之间的关系计算ETIL；根据电场突变信息逻辑阵ETIL确定简易配电网各馈线的故障情况，并定位故障。该定位方法能较好的实现简易配电网的故障研判和定位，具有较好的实用价值。
附图说明
图1 为典型配电网络图。
具体实施方式
下面对本发明进行详细的说明：
（1）建立实时电场信息阵REIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线实时电场信息；
（2）建立历史电场信息阵HEIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线历史电场信息；
（3）建立电场突变信息阵ETIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息；
（4）建立电场突变限值信息阵ETLM，并以该阵记录故馈线电场突变的限值信息；
（5）建立电场突变信息逻辑阵ETIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变逻辑信息，并以REIM、HEIM、ETIM、ETLM之间的关系计算ETIL；
（6）根据电场突变信息逻辑阵ETIL确定简易配电网各馈线的故障情况，并定位故障。
建立实时电场信息阵REIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线实时电场信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；RE ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线实时电场值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则RE ij 为取值为-1。
建立历史电场信息阵HEIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线历史电场信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；HE ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线历史电场值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则HE ij 为取值为-1；历史电场数据按实际情况而定，一般取当前时刻前5分钟的历史值。
建立电场突变信息阵ETIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；ET ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则ET ij 为取值为-1。
建立电场突变限值信息阵ETLM，并以该阵记录故馈线电场突变的限值信息，具体为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
式中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；TL ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变限值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则TL ij 为取值为-1。
建立电场突变信息逻辑阵ETIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变逻辑信息，具体为：
Figure 907406DEST_PATH_IMAGE005
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；EL ij 为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变逻辑值，i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则EL ij 为取值为-1。
根据电场突变信息逻辑阵ETIL确定简易配电网各馈线的故障情况，并定位故障，具体为：
第1步，取电场突变信息逻辑阵ETIL的一行，若该行数据全为0和-1，则表示该行代表的馈线无故障发生，若该行数据含有1，则进入第2步；
第2步，若某行数据含有1，则将所有是1的元素代表的故障指示器根据拓扑关系由电源点到配电变压器的顺序进行排序，则故障发生在最后一个故障指示器的下游区域；
第3步，重复第1步到第2步，直到电场突变信息逻辑阵ETIL的所有行都被分析完成。
本发明上述的n、 m为自然数。
具体实施如图1所示，其中A~L为具有电场采集功能的故障指示器终端，M、N为具有联络开关遥信遥测采集功能的馈线终端，S1、S2、S3为变电站出线开关采集终端，假设故障发生在Fault1、Fault2两处，则故障定位过程分析如下：
设某时刻各个故障指示器采集终端上送配电自动化主站***的实时电场信息阵REIM如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
故障指示器采集的馈线历史电场信息HEIM如下：
Figure 152443DEST_PATH_IMAGE011
故电场突变信息阵ETIM如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
馈线电场突变的限值信息阵ETLM为：
Figure 479650DEST_PATH_IMAGE013
确定电场突变信息逻辑阵ETIL为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
第1行逻辑值为1的故障指示器为D，则表示故障发生在故障指示器D的下游。
第2行逻辑值为1的故障指示器为I、H，则故障发生在故障指示器H的下游区域。
第3行无逻辑值为1的故障指示器，故此该馈线无故障发生。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算 机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。 其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory， ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
本发明上述研判方法能较好的实现简易配电网的故障研判和定位，经本公司现场试验验证效果较好，有较好的实用价值。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)建立实时电场信息阵REIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线实时电场信息；
(2)建立历史电场信息阵HEIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线历史电场信息；
(3)建立电场突变信息阵ETIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息；
(4)建立电场突变限值信息阵ETLM，并以该阵记录故馈线电场突变的限值信息；
(5)建立电场突变信息逻辑阵ETIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变逻辑信息，并以REIM、HEIM、ETIM、ETLM之间的关系计算ETIL；
(6)根据电场突变信息逻辑阵ETIL确定简易配电网各馈线的故障情况，并定位故障；
所述建立实时电场信息阵REIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线实时电场信息，具体为：
Figure FDA0002560554030000011
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；REij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线实时电场值，i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则REij为取值为-1；
所述建立电场突变限值信息阵ETLM，并以该阵记录故馈线电场突变的限值信息，具体为：
Figure FDA0002560554030000012
式中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；TLij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变限值，i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则TLij为取值为-1。
2.根据权利要求1所述的基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法，其特征在于：
建立历史电场信息阵HEIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线历史电场信息，具体为：
Figure FDA0002560554030000021
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；HEij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线历史电场值，i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则HEij为取值为-1；历史电场数据按实际情况而定，一般取当前时刻前5分钟的历史值。
3.根据权利要求1所述的基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法，其特征在于：建立电场突变信息阵ETIM，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变信息，具体为：
Figure FDA0002560554030000022
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；ETij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变值，i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则ETij为取值为-1。
4.根据权利要求1所述的基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法，其特征在于：建立电场突变信息逻辑阵ETIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电场突变逻辑信息，具体为：
Figure FDA0002560554030000031
Figure FDA0002560554030000032
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数；ELij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电场突变逻辑值，i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,…,m；若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则ELij为取值为-1。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于电场突变信息阵的简易配电网故障定位方法，其特征在于：
根据电场突变信息逻辑阵ETIL确定简易配电网各馈线的故障情况，并定位故障，具体为：
第1步，取电场突变信息逻辑阵ETIL的一行，若该行数据全为0和-1，则表示该行代表的馈线无故障发生，若该行数据含有1，则进入第2步；
第2步，若某行数据含有1，则将所有是1的元素代表的故障指示器根据拓扑关系由电源点到配电变压器的顺序进行排序，则故障发生在最后一个故障指示器的下游区域；
第3步，重复第1步到第2步，直到电场突变信息逻辑阵ETIL的所有行都被分析完成。
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