CN113281618B - 一种低压配电线路故障定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低压配电线路故障定位方法及装置，通过在判断发生线路故障后，先基于配电网线路拓扑结构结合各个支路上的电压差值确定故障支路，再根据故障支路及其各个区段的电压差值对故障区段进行定位，进而通过双端测距法对故障区段进行精准的故障定位，由于双端测距法无需同步采样，即无需使低压监测终端采样同步，也可以提高线路故障定位的准确性。

Description

一种低压配电线路故障定位方法及装置

技术领域

本申请涉及配电线路故障检测技术领域，尤其涉及一种低压配电线路故障定位方法及装置。

背景技术

在配电***中，低压配电线路直接面向终端用户，其发生线路故障后，会将直接影响供电可靠性。在低压配电物联网不断发展的情况下，为提升低压配网运行可靠性，及时发现处理故障，配网低压侧安装了大量的低压监测终端(low-voltage terminal unit，LTU)以进行数据的实时采集并将实时采集的数据上送至低压配变终端(transformer terminalunit，TTU)或边缘计算网关(Gateway，GW)进行融合分析，从而可以当出现线路故障时，可以快速检测到线路故障。在检测到线路故障后，需要对线路故障点进行定位。

但是，低压配电网中安装的LTU的信号采集频率一般在十几千赫兹，这就造成采样不同步，降低了线路故障定位的准确性。

发明内容

本申请提供了一种低压配电线路故障定位方法及装置，用于解决现有的低压监测终端采样不同步而导致的线路故障定位的准确性较差的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种低压配电线路故障定位方法，应用于低压线路，所述低压线路的各级开关处和均安装有配电监控终端，包括以下步骤：

S1、获取所述低压线路的各级开关处安装的所述配电监控终端的测量值，所述测量值包括各开关处的电压值和电流值，基于所述配电监控终端判断低压线路是否发生线路故障；

S2、若判断发生线路故障，则根据所述测量值识别故障相别，基于配电网线路拓扑结构，根据各开关处的电压值计算配电网中与所述故障相别连接的各个支路上的电压差值，根据配电网中与所述故障相别连接的各个支路上的电压差值的比较结果确定故障支路；

S3、根据各开关处的电压值计算所述故障支路上的各个区段的电压差值，根据所述各个区段的电压差值的比较结果确定故障区段；

S4、基于双端测距法结合所述故障相别对所述故障区段进行故障测距计算，根据测距结果确定故障点的测距位置。

优选地，步骤S1具体包括：

S101、获取所述低压线路的各级开关处安装的所述配电监控终端的测量值，所述测量值包括各开关处的电压值和电流值；

S102、当所述配电监控终端检测到配电网出现故障时，将故障发生后的150毫秒以内处于稳定状态的测量值上报至边缘计算网关；

S103、通过所述边缘计算网关根据各开关处的电压值和电流值计算所述低压线路中每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降；

S104、根据每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降判断配电网故障是否为线路故障。

优选地，步骤S2具体包括：

S201、当判断发生线路故障后，则根据所述测量值识别故障相别；

S202、基于配电网线路拓扑结构搜索出配电网中与所述故障相别连接的所有支路；

S203、基于配电网线路拓扑结构搜索配电网中与所述故障相别连接的所有支路分别对应的负载数量；

S204、根据所述负载数量以升序的方式将配电网中与所述故障相别连接的所有支路进行排序，根据排序结果由小到大依次根据各开关处的电压值计算配电网中与所述故障相别连接的所有支路上的电压差值；

S205、在配电网中与所述故障相别连接的所有支路上的电压差值中确定最小的电压差值，判定所述最小的电压差值对应的支路为所述故障支路。

优选地，步骤S4具体包括：

S401、根据所述故障相别构建相应的故障区段等效图，所述故障相别包括正序分量、负序分量和零序分量，所述正序分量和所述负序分量均构建同一个故障区段正序等效图，所述零序分量构建故障区段零序等效图；

S402、基于双端测距法对所述故障区段等效图进行故障测距计算，根据测距结果确定故障点的测距位置。

优选地，步骤S402具体包括：

S4021、基于所述故障区段等效图计算两侧各序故障点电压相量值，包括：

U_Fmj＝U_mj-kZ_jI_mj 公式1

U_Fnj＝U_nj-(1-k)Z_jI_nj 公式2

公式1和2中，j表示为故障相别，j＝0,1,2，j＝0表示零序分量，j＝1表示正序分量，j＝2表示负序分量，U_Fmj表示m侧j序故障点电压相量值，U_mj表示m侧j序电压值，Z_j表示故障区段线路全长阻抗，I_mj表示m侧j序电流值，U_Fnj表示n侧j序故障点电压相量值，U_nj表示n侧j序电压值，I_nj表示n侧j序电流值，假设故障区段线路全长为1，k表示故障点到线路m侧的距离的线路比例，其为0～1之间的数值，1-k表示故障点到线路n侧的距离的线路比例；

S4022、判断所述故障区段是否连接有分布式电源，若判断为未连接有所述分布式电源，则执行步骤S4023，若判断为连接有所述分布式电源，则执行步骤S4024；

S4023、联立公式1和公式2，使U_Fmj＝U_Fnj，并进行整理得到故障点到线路m侧的距离k为，

S4024、引入相位差δ，从而将线路两侧测量的电压相量、电流相量统一到n侧为参考系的时间坐标轴上，即联立公式1和公式2，使U_Fmje^jδ＝U_Fnj，并进行整理得到故障点到线路m侧的距离k为，

公式4中，δ表示相位差，使电压相量和电流相量的实部和虚部分开，可写为

U_mj＝U_mrj+jU_mgj 公式5

U_nj＝U_nrj+jU_ngj 公式6

Z_jI_mj＝C_mrj+jC_mgj 公式7

Z_jI_nj＝C_nrj+jC_ngj 公式8

公式5～8中，C_mrj、C_mgj、C_nrj、C_ngj均为中间变量，r表示实部，g表示虚部；

由于k为实数，公式4中右边的虚部为0，则根据公式5～8化简求得相位差δ为，

公式5中，a、b、c分别表示为，

a＝C_ngjC_mgj+C_mrjC_nrj-C_nrjU_mrj-C_mgjU_ngj-C_ngjU_mgj-C_mrjU_nrj 公式10

b＝C_mrjC_ngj+C_ngjU_mrj+C_mgjC_nrj-C_nrjU_mgj-C_mrjU_ngj-C_mgjU_nrj 公式11

c＝C_nrjU_ngj+C_mgjU_mrj-C_ngjU_nrj-C_mrjU_mgj 公式12

第二方面，本发明还提供了一种低压配电线路故障定位装置，用于执行上述的低压配电线路故障定位方法，包括获取模块、故障支路确定模块、故障区段确定模块和测距计算模块：

所述获取模块，用于获取所述低压线路的各级开关处安装的所述配电监控终端的测量值，所述测量值包括各开关处的电压值和电流值，基于所述配电监控终端判断低压线路是否发生线路故障；

所述故障支路确定模块，用于当所述获取模块判断发生线路故障后，则根据所述测量值识别故障相别，还用于基于配电网线路拓扑结构，根据各开关处的电压值计算配电网中与所述故障相别连接的各个支路上的电压差值，还用于根据配电网中与所述故障相别连接的各个支路上的电压差值的比较结果确定故障支路；

所述故障区段确定模块，用于根据各开关处的电压值计算所述故障支路上的各个区段的电压差值，根据所述各个区段的电压差值的比较结果确定故障区段；

所述测距计算模块，用于基于双端测距法结合所述故障相别对所述故障区段进行故障测距计算，还用于根据测距结果确定故障点的测距位置。

优选地，所述获取模块具体包括获取子模块、上报子模块、故障计算子模块和判断子模块；

所述获取子模块，用于获取所述低压线路的各级开关处安装的所述配电监控终端的测量值，所述测量值包括各开关处的电压值和电流值；

所述上报子模块，用于当所述配电监控终端检测到配电网出现故障时，将故障发生后的150毫秒以内处于稳定状态的测量值上报至边缘计算网关；

所述故障计算子模块，用于通过所述边缘计算网关根据各开关处的电压值和电流值计算所述低压线路中每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降；

所述判断子模块，用于根据每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降判断配电网故障是否为线路故障。

优选地，所述故障支路确定模块具体包括故障相别识别子模块、支路搜索子模块、负载搜索子模块、排序及计算子模块和故障支路判定子模块；

所述故障相别识别子模块，用于当判断发生线路故障后，则根据所述测量值识别故障相别；

所述支路搜索子模块，用于基于配电网线路拓扑结构搜索出配电网中与所述故障相别连接的所有支路；

所述负载搜索子模块，用于基于配电网线路拓扑结构搜索配电网中与所述故障相别连接的所有支路分别对应的负载数量；

所述排序及计算子模块，用于根据所述负载数量以升序的方式将配电网中与所述故障相别连接的所有支路进行排序，还用于根据排序结果由小到大依次根据各开关处的电压值计算配电网中与所述故障相别连接的所有支路上的电压差值；

所述故障支路判定子模块，用于在配电网中与所述故障相别连接的所有支路上的电压差值中确定最小的电压差值，还用于判定所述最小的电压差值对应的支路为所述故障支路。

优选地，所述测距计算模块具体包括：等效图构建子模块和测距子模块；

所述等效图构建子模块，用于根据所述故障相别构建相应的故障区段等效图，所述故障相别包括正序分量、负序分量和零序分量，所述正序分量和所述负序分量均构建同一个故障区段正序等效图，所述零序分量构建故障区段零序等效图；

所述测距子模块，用于基于双端测距法对所述故障区段等效图进行故障测距计算，还用于根据测距结果确定故障点的测距位置。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过在判断发生线路故障后，先基于配电网线路拓扑结构结合各个支路上的电压差值确定故障支路，再根据故障支路及其各个区段的电压差值对故障区段进行定位，进而通过双端测距法对故障区段进行精准的故障定位，由于双端测距法无需同步采样，即无需使低压监测终端采样同步，也可以提高线路故障定位的准确性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种低压配电线路故障定位方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的典型的低压配电线路示意图；

图3为本申请实施例提供的故障区段正序等效图；

图4为本申请实施例提供的故障区段零序等效图；

图5为本申请实施例提供的一种低压配电线路故障定位装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前，由于低压配电线路分支多，基于阻抗的方法在此场景下无法确定唯一故障位置。基于行波的方法在低压配电网应用时，由于需要精确的对时和较高的信号采样率，成本高，应用困难。基于稀疏测量的方法也需要精确的对时，同步采样，成本高。

为了降低成本，低压配电网中安装的LTU的信号采集频率一般在十几千赫兹，这就造成采样不同步，降低了线路故障定位的准确性。

为此，为了便于理解，请参阅图1，本发明提供的一种低压配电线路故障定位方法，应用于低压线路，低压线路的各级开关处和均安装有配电监控终端，包括以下步骤：

S1、获取低压线路的各级开关处安装的配电监控终端的测量值，测量值包括各开关处的电压值和电流值，基于配电监控终端判断低压线路是否发生线路故障；

S2、若判断发生线路故障，则根据测量值识别故障相别，基于配电网线路拓扑结构，根据各开关处的电压值计算配电网中与故障相别连接的各个支路上的电压差值，根据配电网中与故障相别连接的各个支路上的电压差值的比较结果确定故障支路；

S3、根据各开关处的电压值计算故障支路上的各个区段的电压差值，根据各个区段的电压差值的比较结果确定故障区段；

S4、基于双端测距法结合故障相别对故障区段进行故障测距计算，根据测距结果确定故障点的测距位置。

本实施例通过在判断发生线路故障后，先基于配电网线路拓扑结构结合各个支路上的电压差值确定故障支路，再根据故障支路及其各个区段的电压差值对故障区段进行定位，进而通过双端测距法对故障区段进行精准的故障定位，由于双端测距法无需同步采样，即无需使低压监测终端采样同步，也可以提高线路故障定位的准确性。

以下为本发明提供的一种低压配电线路故障定位方法的具体实施例的详细描述。

本发明提供的一种低压配电线路故障定位方法，包括以下步骤：

S100、获取低压线路的各级开关处安装的配电监控终端的测量值，测量值包括各开关处的电压值和电流值，基于配电监控终端判断低压线路是否发生线路故障；

具体地，步骤S1具体包括：

S101、获取低压线路的各级开关处安装的配电监控终端的测量值，测量值包括各开关处的电压值和电流值；

需要说明的是，如图2所示，图2示意出了典型的低压配电线路，其中，配电变压器T1连接母线，在母线上引出,出线1和出线2分别连接其他支路，在每个支路上根据拓扑连接关系还连接了其他支路，在支路的末端还连接有负载，而低压线路的各级开关处是指配电网中每条馈线的首尾端所设置的开关。

S102、当配电监控终端检测到配电网出现故障时，将故障发生后的150毫秒以内处于稳定状态的测量值上报至边缘计算网关；

需要说明的是，考虑配电线路上如果含有光伏电源，其一般在发生故障后的200ms左右进行启动隔离动作，以保护光伏电源不被损坏，因此，故障发生后的150毫秒以内处于稳定状态的测量值能够有时间间隔可以进行隔离动作，以保护光伏电源不被损坏。

S103、通过边缘计算网关根据各开关处的电压值和电流值计算低压线路中每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降；

需要说明的是，低压线路中每个馈线首端的电流均方根值(rms)和每个馈线区段两端的电压降的计算过程为现有技术，在此不再赘述。

S104、根据每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降判断配电网故障是否为线路故障。

可以理解的是，配电监控终端所采集的数据出现异常，既可能由线路故障引起，也可能由配电监控终端本身故障引起，因此，需要通过判断配电网故障是否为线路故障，从而减轻运维人员的运维强度以及提高运维效率。

需要说明的是，每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降这两个判据任何一个判断为真则说明线路故障，其中，使用电压降作为判据是由于高阻接地故障时，故障电流值较小，电压降判据定位设为正常电压的10％；使用电流均方根值作为判据，其定值设为最大负荷电流1.5倍。

S200、若判断发生线路故障，则根据测量值识别故障相别，基于配电网线路拓扑结构，根据各开关处的电压值计算配电网中与故障相别连接的各个支路上的电压差值，根据配电网中与故障相别连接的各个支路上的电压差值的比较结果确定故障支路；

具体地，步骤S200具体包括：

S201、当判断发生线路故障后，则根据测量值识别故障相别；

S202、基于配电网线路拓扑结构搜索出配电网中与故障相别连接的所有支路；

需要说明的是，每个配电网中可以预先存储配电网线路拓扑结构。

S203、基于配电网线路拓扑结构搜索配电网中与故障相别连接的所有支路分别对应的负载数量；

S204、根据负载数量以升序的方式将配电网中与故障相别连接的所有支路进行排序，根据排序结果由小到大依次根据各开关处的电压值计算配电网中与故障相别连接的所有支路上的电压差值；

需要说明的是，由于支路较多，如果从负载数量较少的支路开始判断，在判断过程中，当电流差出现为0(断路)或极为异常(电流差接近于0)，则可以直接判定相应的支路为故障支路，从而减少了计算量，也提高了运维效率。

S205、在配电网中与故障相别连接的所有支路上的电压差值中确定最小的电压差值，判定最小的电压差值对应的支路为故障支路。

需要说明的是，如果某一支路的电压差值较小，则说明该支路可能出现了短路的情况，进而导致阻抗减小。

S300、根据各开关处的电压值计算故障支路上的各个区段的电压差值，根据各个区段的电压差值的比较结果确定故障区段；

需要说明的是，每条支路可以分为若干个区段，因此，通过判断各个区段的电压差值，确定故障区段，进而缩小故障位置的识别范围。

S400、基于双端测距法结合故障相别对故障区段进行故障测距计算，根据测距结果确定故障点的测距位置。

具体地，步骤S400具体包括：

S401、根据故障相别构建相应的故障区段等效图，故障相别包括正序分量、负序分量和零序分量，正序分量和负序分量均构建同一个故障区段正序等效图，零序分量构建故障区段零序等效图；

需要说明的是，如图3所示，图3为正序分量和负序分量均构建的同一个故障区段正序等效图，即正序分量和负序分量的故障区段等效图一致，共用故障区段正序等效。其中，假设正序故障区段总电压为Uf1，故障区段总电压Uf1向故障区段的两侧进行分流，其中，假设故障区段线路全长为1，k表示故障点到线路m侧的距离，1-k表示故障点到线路n侧的距离，U_m1表示m侧正序电压值，U_n1表示n侧正序电压值，m侧和n侧的总长度为1，Zm1表示m侧连接的外部线路阻抗，Zn1表示n侧连接的外部线路阻抗，Z1表示零正序故障区段线路全长阻抗。

如图4所示，图4为零序分量构建故障区段零序等效图，其中，假设零序故障区段总电压为Uf0，故障区段总电压Uf0通过3Rg向故障区段的两侧进行分流，其中，假设故障区段线路全长为1，k表示故障点到线路m侧的距离，1-k表示故障点到线路n侧的距离，U_m0表示m侧零序电压值，U_n0表示n侧零序电压值，m侧和n侧的总长度为1，Zm0表示m侧连接的外部线路阻抗，Zn0表示n侧连接的外部线路阻抗，Z0表示零序故障区段线路全长阻抗。

S402、基于双端测距法对故障区段等效图进行故障测距计算，根据测距结果确定故障点的测距位置。

具体地，步骤S402具体包括：

S4021、基于故障区段等效图计算两侧各序故障点电压相量值，包括：

U_Fmj＝U_mj-kZ_jI_mj 公式1

U_Fnj＝U_nj-(1-k)Z_jI_nj 公式2

公式1和2中，j表示为故障相别，j＝0,1,2，j＝0表示零序分量，j＝1表示正序分量，j＝2表示负序分量，U_Fmj表示m侧j序故障点电压相量值，U_mj表示m侧j序电压值，Z_j表示故障区段线路全长阻抗，I_mj表示m侧j序电流值，U_Fnj表示n侧j序故障点电压相量值，U_nj表示n侧j序电压值，I_nj表示n侧j序电流值，假设故障区段线路全长为1，k表示故障点到线路m侧的距离的线路比例，其为0～1之间的数值，1-k表示故障点到线路n侧的距离的线路比例；

S4022、判断故障区段是否连接有分布式电源，若判断为未连接有分布式电源，则执行步骤S4023，若判断为连接有分布式电源，则执行步骤S4024；

需要说明的是，对于故障点下游有分布式电源的故障支路，由于分布式电源的故障助增电流，忽略了故障线路两侧采样的电压、电流相角差，容易导致误差较大。

S4023、联立公式1和公式2，使U_Fmj＝U_Fnj，并进行整理得到故障点到线路m侧的距离k为，

S4024、引入相位差δ，从而将线路两侧测量的电压相量、电流相量统一到n侧为参考系的时间坐标轴上，即联立公式1和公式2，使U_Fmje^jδ＝U_Fnj，并进行整理得到故障点到线路m侧的距离k为，

公式4中，δ表示相位差，使电压相量和电流相量的实部和虚部分开，可写为

U_mj＝U_mrj+jU_mgj 公式5

U_nj＝U_nrj+jU_ngj 公式6

Z_jI_mj＝C_mrj+jC_mgj 公式7

Z_jI_nj＝C_nrj+jC_ngj 公式8

公式5～8中，C_mrj、C_mgj、C_nrj、C_ngj均为中间变量，r表示实部，g表示虚部；

由于k为实数，公式4中右边的虚部为0，则根据公式5～8化简求得相位差δ为，

公式5中，a、b、c分别表示为，

a＝C_ngjC_mgj+C_mrjC_nrj-C_nrjU_mrj-C_mgjU_ngj-C_ngjU_mgj-C_mrjU_nrj 公式10

b＝C_mrjC_ngj+C_ngjU_mrj+C_mgjC_nrj-C_nrjU_mgj-C_mrjU_ngj-C_mgjU_nrj 公式11

c＝C_nrjU_ngj+C_mgjU_mrj-C_ngjU_nrj-C_mrjU_mgj 公式12

需要说明的是，式中的C_(·)均为中间变量，同时，U_ngj表示为n侧的虚部电压值，U_mrj表示为m侧的实部电压值，U_nrj表示为n侧的实部电压值，U_mgj表示为m侧的虚部电压值。

以上为本发明提供的一种低压配电线路故障定位方法的具体实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种低压配电线路故障定位装置的实施例的详细描述。

为了方便理解，请参阅图5，本发明提供的一种低压配电线路故障定位装置，用于执行上述的低压配电线路故障定位方法，包括获取模块100、故障支路确定模块200、故障区段确定模块300和测距计算模块400：

获取模块100，用于获取低压线路的各级开关处安装的配电监控终端的测量值，测量值包括各开关处的电压值和电流值，基于配电监控终端判断低压线路是否发生线路故障；

故障支路确定模块200，用于当获取模块100判断发生线路故障后，则根据测量值识别故障相别，还用于基于配电网线路拓扑结构，根据各开关处的电压值计算配电网中与故障相别连接的各个支路上的电压差值，还用于根据配电网中与故障相别连接的各个支路上的电压差值的比较结果确定故障支路；

故障区段确定模块300，用于根据各开关处的电压值计算故障支路上的各个区段的电压差值，根据各个区段的电压差值的比较结果确定故障区段；

测距计算模块400，用于基于双端测距法结合故障相别对故障区段进行故障测距计算，还用于根据测距结果确定故障点的测距位置。

本实施例通过在判断发生线路故障后，先基于配电网线路拓扑结构结合各个支路上的电压差值确定故障支路，再根据故障支路及其各个区段的电压差值对故障区段进行定位，进而通过双端测距法对故障区段进行精准的故障定位，由于双端测距法无需同步采样，即无需使低压监测终端采样同步，也可以提高线路故障定位的准确性。

进一步地，获取模块具体包括获取子模块、上报子模块、故障计算子模块和判断子模块；

获取子模块，用于获取低压线路的各级开关处安装的配电监控终端的测量值，测量值包括各开关处的电压值和电流值；

上报子模块，用于当配电监控终端检测到配电网出现故障时，将故障发生后的150毫秒以内处于稳定状态的测量值上报至边缘计算网关；

故障计算子模块，用于通过边缘计算网关根据各开关处的电压值和电流值计算低压线路中每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降；

判断子模块，用于根据每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降判断配电网故障是否为线路故障。

进一步地，故障支路确定模块具体包括故障相别识别子模块、支路搜索子模块、负载搜索子模块、排序及计算子模块和故障支路判定子模块；

故障相别识别子模块，用于当判断发生线路故障后，则根据测量值识别故障相别；

支路搜索子模块，用于基于配电网线路拓扑结构搜索出配电网中与故障相别连接的所有支路；

负载搜索子模块，用于基于配电网线路拓扑结构搜索配电网中与故障相别连接的所有支路分别对应的负载数量；

排序及计算子模块，用于根据负载数量以升序的方式将配电网中与故障相别连接的所有支路进行排序，还用于根据排序结果由小到大依次根据各开关处的电压值计算配电网中与故障相别连接的所有支路上的电压差值；

故障支路判定子模块，用于在配电网中与故障相别连接的所有支路上的电压差值中确定最小的电压差值，还用于判定最小的电压差值对应的支路为故障支路。

进一步地，测距计算模块具体包括：等效图构建子模块和测距子模块；

等效图构建子模块，用于根据故障相别构建相应的故障区段等效图，故障相别包括正序分量、负序分量和零序分量，正序分量和负序分量均构建同一个故障区段正序等效图，零序分量构建故障区段零序等效图；

测距子模块，用于基于双端测距法对故障区段等效图进行故障测距计算，还用于根据测距结果确定故障点的测距位置。

需要说明的是，本实施例提供的一种低压配电线路故障定位装置的工作过程与上述实施例中的低压配电线路故障定位方法的工作流程一致，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种低压配电线路故障定位方法，应用于低压线路，所述低压线路的各级开关处和均安装有配电监控终端，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取所述低压线路的各级开关处安装的所述配电监控终端的测量值，所述测量值包括各开关处的电压值和电流值，基于所述配电监控终端判断低压线路是否发生线路故障；

步骤S1具体包括：

S101、获取所述低压线路的各级开关处安装的所述配电监控终端的测量值，所述测量值包括各开关处的电压值和电流值；

S102、当所述配电监控终端检测到配电网出现故障时，将故障发生后的150毫秒以内处于稳定状态的测量值上报至边缘计算网关；

S103、通过所述边缘计算网关根据各开关处的电压值和电流值计算所述低压线路中每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降；

S104、根据每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降判断配电网故障是否为线路故障；

S2、若判断发生线路故障，则根据所述测量值识别故障相别，基于配电网线路拓扑结构，根据各开关处的电压值计算配电网中与所述故障相别连接的各个支路上的电压差值，根据配电网中与所述故障相别连接的各个支路上的电压差值的比较结果确定故障支路；

S3、根据各开关处的电压值计算所述故障支路上的各个区段的电压差值，根据所述各个区段的电压差值的比较结果确定故障区段；

S4、基于双端测距法结合所述故障相别对所述故障区段进行故障测距计算，根据测距结果确定故障点的测距位置。

2.根据权利要求1所述的低压配电线路故障定位方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

S201、当判断发生线路故障后，则根据所述测量值识别故障相别；

S202、基于配电网线路拓扑结构搜索出配电网中与所述故障相别连接的所有支路；

S203、基于配电网线路拓扑结构搜索配电网中与所述故障相别连接的所有支路分别对应的负载数量；

S204、根据所述负载数量以升序的方式将配电网中与所述故障相别连接的所有支路进行排序，根据排序结果由小到大依次根据各开关处的电压值计算配电网中与所述故障相别连接的所有支路上的电压差值；

S205、在配电网中与所述故障相别连接的所有支路上的电压差值中确定最小的电压差值，判定所述最小的电压差值对应的支路为所述故障支路。

3.根据权利要求1所述的低压配电线路故障定位方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

S401、根据所述故障相别构建相应的故障区段等效图，所述故障相别包括正序分量、负序分量和零序分量，所述正序分量和所述负序分量均构建同一个故障区段正序等效图，所述零序分量构建故障区段零序等效图；

S402、基于双端测距法对所述故障区段等效图进行故障测距计算，根据测距结果确定故障点的测距位置。

4.根据权利要求3所述的低压配电线路故障定位方法，其特征在于，步骤S402具体包括：

S4021、基于所述故障区段等效图计算两侧各序故障点电压相量值，包括：

U_Fmj＝U_mj-kZ_jI_mj 公式1

U_Fnj＝U_nj-(1-k)Z_jI_nj 公式2

公式1和2中，j表示为故障相别，j＝0,1,2，j＝0表示零序分量，j＝1表示正序分量，j＝2表示负序分量，U_Fmj表示m侧j序故障点电压相量值，U_mj表示m侧j序电压值，Z_j表示故障区段线路全长阻抗，I_mj表示m侧j序电流值，U_Fnj表示n侧j序故障点电压相量值，U_nj表示n侧j序电压值，I_nj表示n侧j序电流值，假设故障区段线路全长为1，k表示故障点到线路m侧的距离的线路比例，其为0～1之间的数值，1-k表示故障点到线路n侧的距离的线路比例；

S4022、判断所述故障区段是否连接有分布式电源，若判断为未连接有所述分布式电源，则执行步骤S4023，若判断为连接有所述分布式电源，则执行步骤S4024；

S4023、联立公式1和公式2，使U_Fmj＝U_Fnj，并进行整理得到故障点到线路m侧的距离k为，

S4024、引入相位差δ，从而将线路两侧测量的电压相量、电流相量统一到n侧为参考系的时间坐标轴上，即联立公式1和公式2，使U_Fmje^jδ＝U_Fnj，并进行整理得到故障点到线路m侧的距离k为，

公式4中，δ表示相位差，使电压相量和电流相量的实部和虚部分开，可写为

U_mj＝U_mrj+jU_mgj 公式5

U_nj＝U_nrj+jU_ngj 公式6

Z_jI_mj＝C_mrj+jC_mgj 公式7

Z_jI_nj＝C_nrj+jC_ngj 公式8

公式5～8中，C_mrj、C_mgj、C_nrj、C_ngj均为中间变量，r表示实部，g表示虚部；

由于k为实数，公式4中右边的虚部为0，则根据公式5～8化简求得相位差δ为，

公式5中，a、b、c分别表示为，

a＝C_ngjC_mgj+C_mrjC_nrj-C_nrjU_mrj-C_mgjU_ngj-C_ngjU_mgj-C_mrjU_nrj 公式10

b＝C_mrjC_ngj+C_ngjU_mrj+C_mgjC_nrj-C_nrjU_mgj-C_mrjU_ngj-C_mgjU_nrj 公式11

c＝C_nrjU_ngj+C_mgjU_mrj-C_ngjU_nrj-C_mrjU_mgj 公式12。

5.一种低压配电线路故障定位装置，用于执行权利要求1所述的低压配电线路故障定位方法，其特征在于，包括获取模块、故障支路确定模块、故障区段确定模块和测距计算模块：

所述获取模块，用于获取所述低压线路的各级开关处安装的所述配电监控终端的测量值，所述测量值包括各开关处的电压值和电流值，基于所述配电监控终端判断低压线路是否发生线路故障；

所述故障支路确定模块，用于当所述获取模块判断发生线路故障后，则根据所述测量值识别故障相别，还用于基于配电网线路拓扑结构，根据各开关处的电压值计算配电网中与所述故障相别连接的各个支路上的电压差值，还用于根据配电网中与所述故障相别连接的各个支路上的电压差值的比较结果确定故障支路；

所述故障区段确定模块，用于根据各开关处的电压值计算所述故障支路上的各个区段的电压差值，根据所述各个区段的电压差值的比较结果确定故障区段；

所述测距计算模块，用于基于双端测距法结合所述故障相别对所述故障区段进行故障测距计算，还用于根据测距结果确定故障点的测距位置；

所述获取模块具体包括获取子模块、上报子模块、故障计算子模块和判断子模块；

所述获取子模块，用于获取所述低压线路的各级开关处安装的所述配电监控终端的测量值，所述测量值包括各开关处的电压值和电流值；

所述上报子模块，用于当所述配电监控终端检测到配电网出现故障时，将故障发生后的150毫秒以内处于稳定状态的测量值上报至边缘计算网关；

所述故障计算子模块，用于通过所述边缘计算网关根据各开关处的电压值和电流值计算所述低压线路中每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降；

所述判断子模块，用于根据每个馈线首端的电流均方根值和每个馈线区段两端的电压降判断配电网故障是否为线路故障。

6.根据权利要求5所述的低压配电线路故障定位装置，其特征在于，所述故障支路确定模块具体包括故障相别识别子模块、支路搜索子模块、负载搜索子模块、排序及计算子模块和故障支路判定子模块；

所述故障相别识别子模块，用于当判断发生线路故障后，则根据所述测量值识别故障相别；

所述支路搜索子模块，用于基于配电网线路拓扑结构搜索出配电网中与所述故障相别连接的所有支路；

所述负载搜索子模块，用于基于配电网线路拓扑结构搜索配电网中与所述故障相别连接的所有支路分别对应的负载数量；

所述排序及计算子模块，用于根据所述负载数量以升序的方式将配电网中与所述故障相别连接的所有支路进行排序，还用于根据排序结果由小到大依次根据各开关处的电压值计算配电网中与所述故障相别连接的所有支路上的电压差值；

所述故障支路判定子模块，用于在配电网中与所述故障相别连接的所有支路上的电压差值中确定最小的电压差值，还用于判定所述最小的电压差值对应的支路为所述故障支路。

7.根据权利要求5所述的低压配电线路故障定位装置，其特征在于，所述测距计算模块具体包括：等效图构建子模块和测距子模块；

所述等效图构建子模块，用于根据所述故障相别构建相应的故障区段等效图，所述故障相别包括正序分量、负序分量和零序分量，所述正序分量和所述负序分量均构建同一个故障区段正序等效图，所述零序分量构建故障区段零序等效图；

所述测距子模块，用于基于双端测距法对所述故障区段等效图进行故障测距计算，还用于根据测距结果确定故障点的测距位置。

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