[发明专利]基于电压暂降信息的复杂配电网故障定位方法

权利要求书

1.基于电压暂降信息的复杂配电网故障定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)、利用馈线监控终端上报的故障过流信息初步确定故障区段；

按照分段开关及馈线监控终端的位置将配电网分成几个区段，利用馈线监控终端上报的故障过流信息形成故障信息向量，与描述配电网拓扑的网络描述矩阵结合，计算得到故障判定矩阵，从而初步确定故障区段，将故障范围缩小到两个终端之间；

步骤(2)、利用馈线监控终端上传的故障中电流向量信息确定故障点短路电流量；将与各区段直接相邻的馈线监控终端分为两类，一类电流从馈线监控终端流入该故障区段，另一类电流从馈线监控终端流出该故障区段；确定故障区段后，忽略故障过程中故障区段内负荷电流的影响，估算得到故障点实际的故障电流向量；

步骤(3)、利用电能质量监测系统中各监测点上传的电压暂降信息及系统节点阻抗矩阵计算故障点故障电流向量；对该故障区段内的各节点进行故障分析：假定故障发生在各节点，利用各监测点的电压暂降信息计算得到各节点的故障电流向量；

步骤(4)、遍历该故障区段内的各节点，将得到的故障电流向量与利用馈线监控终端信息计算的实际故障电流向量对比，计算故障电流向量偏差值，即故障电流向量偏差值最小的节点即认为是真正的故障节点。

2.根据权利要求1所述的基于电压暂降信息的复杂配电网故障定位方法，其特征在于所述步骤(1)是通过下述方式实现的：

根据配电网的拓扑，将各馈线监控终端安装点作为故障区段对应的分界节点，形成描述网络结构的网络描述矩阵M，其维数即网络中安装馈线监控终端的数量，当节点i与节点j之间存在馈线时，对应的元素M_ij、M_ji为1，其余元素为0；当配电网发生故障后，根据馈线监控终端上传的故障过流信息形成故障信息矩阵G，如果节点处的馈线监控终端没有流过超过提前设定阈值的故障电流，则其对应的对角元素G_ii为1，其余元素为0；对于单电源的辐射状配电网络，当其发生故障时，若与区段相连的馈线监控终端既有流过故障电流又有未流过故障电流的，则该区段为故障区段；因此，将网络描述矩阵M与故障信息矩阵G相乘得到故障判定矩阵Q，对其进行规格化处理后即可判断故障区段。

3.根据权利要求2所述的基于电压暂降信息的复杂配电网故障定位方法，其特征在于所述步骤(2)是通过下述方式实现的：

将与故障区段直接相邻的馈线监控终端分为两类：一类电流从馈线监控终端流入该故障区段，流过该类馈线监控终端的故障中电流向量记为I_i；另一类电流从馈线监控终端流出该故障区段，流过该类馈线监控终端的故障中电流向量记为I_j；计算实际故障时故障点短路电流值的公式为：

式中，I_fe为故障电流向量近似值，N₁、N₂分别与为该故障区段相邻第一类、第二类馈线监控终端的数量。

4.根据权利要求3所述的基于电压暂降信息的复杂配电网故障定位方法，其特征在于所述步骤(3)是通过下述方式实现的：

配电网发生故障后，相当于在故障点f处加入了一个注入电流-I_f，从而能够将故障中的配电网分成两个部分，因此，网络中任一节点处的电压值能够分为两部分：正常分量和故障分量，如式所示：

式中：U_i为节点i处故障中的电压向量，U_i⁽⁰⁾为节点i处故障前的电压向量，Z_if为节点i与故障点f处的互阻抗，I_f为故障电流向量，N为网络中的节点数；Z_if通过离线计算网络的节点阻抗矩阵得到，得到节点阻抗矩阵后，利用电能质量监测系统得到各监测点故障前及故障中的电压向量U_i⁽⁰⁾、U_i，即可计算得到故障节点处的故障电流向量。

5.根据权利要求4所述的基于电压暂降信息的复杂配电网故障定位方法，其特征在于所述步骤(4)是通过下述方式实现的：

确定故障点所在区段后，对该故障区段内的各节点进行故障分析：假定故障发生在各节点，从而得到各节点的故障电流向量，将得到的故障电流向量与利用馈线监控终端信息计算的故障电流向量对比计算电流向量偏差值，即电流向量偏差值最小的节点即认为是真正的故障节点，定义电流向量偏差值为：

式中：δ_k为假设第k个节点故障得到的故障电流平均值与实际故障电流偏差向量的模，I_fkm为假设第k个节点故障,由第m个监测点电压暂降信息得到的故障电流向量，N_node为故障区段内的总节点数，N_m为电能质量监测点的总个数；

得到所有δ_k后，其最小值所对应的节点即输出为故障诊断的故障节点。