本發(fā)明涉及配電網(wǎng)故障定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種基于網(wǎng)基矩陣型算法的配網(wǎng)故障定位方法。
背景技術(shù)：
目前，關(guān)于配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的研究和開發(fā)很多。多數(shù)故障定位系統(tǒng)都通過安裝在開關(guān)和饋線上監(jiān)測終端來獲取開關(guān)的狀態(tài)和饋線的電流、電壓。在正常情況下，故障定位系統(tǒng)主要用于實時監(jiān)測開關(guān)的狀態(tài)和饋線的電流、電壓。在故障情況下，故障定位系統(tǒng)根據(jù)配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過故障定位算法對監(jiān)測終端傳回的故障信息進行分析，得出故障區(qū)段或故障點，發(fā)出報警，并將故障區(qū)段或故障點的地理信息告知維修人員。顯然，維修人員根據(jù)此地理信息可更快到達故障區(qū)域，從而縮短了找到故障發(fā)生地的時間，加快了故障區(qū)域的恢復(fù)供電速度。因此，配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)可在故障情況下大大地縮短故障恢復(fù)時間，減少尋找故障發(fā)生地所需巡線人員，提高工作效率。
在實際的配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的運行過程中，很多監(jiān)測終端因為信號強度弱、缺電、干擾等原因并不能將監(jiān)測信息傳遞給主站，這就使得主站需要在故障信息不全的情況下進行故障區(qū)段判斷，為提高故障區(qū)段判斷的準(zhǔn)確度，提出了很多具有容錯性的配電網(wǎng)故障定位算法。目前主要分為兩大類：一類是以遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為代表的人工智能型算法；另一類是以圖論為基礎(chǔ)，結(jié)合故障電流信息，根據(jù)配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行故障區(qū)段定位的矩陣運算型算法；除此之外，還有基于粗糙集理論的算法和過熱弧搜尋算法。
當(dāng)今比較熱門的故障定位系統(tǒng)是基于故障指示器上傳回的報警信息與配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行故障定位分析，當(dāng)前缺乏高效的故障定位分析算法，進行故障定位。目前，監(jiān)測終端大多采用基于矩陣運算法型算法進行故障定位，是將饋線上的斷路器、分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)當(dāng)作節(jié)點，根據(jù)斷路器、分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間的連接關(guān)系來形成矩陣，以及根據(jù)斷路器、分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)是否有故障電流實現(xiàn)的，該算法中需要得知各開關(guān)的開閉狀態(tài)、電流和電壓，該方法的效率較低，實現(xiàn)起來較為困難，需要的信息過多容易導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于網(wǎng)基矩陣型算法的配網(wǎng)故障定位方法，故障定位更加準(zhǔn)確，減少人員巡檢時間，節(jié)省成本。
為解決上述問題，本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)基矩陣型算法的配網(wǎng)故障定位方法，包括以下步驟：
s1，將配電網(wǎng)中的故障指示器定義為節(jié)點，將由故障指示器劃分配電網(wǎng)而成的區(qū)段中非供電末端處的區(qū)段定義為連接節(jié)點的邊，根據(jù)各節(jié)點之間的連接情況構(gòu)建網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d；
s2，獲取配電網(wǎng)中的故障指示器的指示信息，構(gòu)建關(guān)于故障指示器的指示信息的故障信息矩陣g；
s3，根據(jù)所述網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d和故障信息矩陣g判定故障區(qū)段：若一條區(qū)段的兩個端點節(jié)點所對應(yīng)的故障指示器均發(fā)出報警或均沒有發(fā)出報警，則此區(qū)段判為非故障區(qū)段；若一條區(qū)段的兩個端點節(jié)點所對應(yīng)的故障指示器中，僅有一個發(fā)出報警，則此區(qū)段判為故障區(qū)段。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括步驟s4，對所述步驟s3中判定的所述故障區(qū)段進行二次判定：若一所述故障區(qū)段與其他多條區(qū)段存在連接關(guān)系，在將此故障區(qū)段判為疑似故障區(qū)段。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟s3之后或者在所述步驟s4之后，還包括步驟s5，對供電末端僅有一個故障指示器的區(qū)段進行故障判斷：對所述供電末端的故障指示器的指示信息進行判斷，若該故障指示器發(fā)出報警，則此供電末端區(qū)段為故障區(qū)段，否則為非故障區(qū)段。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟s2中，對于一個與其它兩個節(jié)點有連接關(guān)系的節(jié)點，若與之相連的兩個節(jié)點對應(yīng)的故障指示器均發(fā)出報警，而與之對應(yīng)的故障指示器未發(fā)出報警，則將此節(jié)點對應(yīng)的故障指示器的指示信息強制設(shè)置為發(fā)出報警。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟s1之前還包括步驟s10，獲取配電網(wǎng)系統(tǒng)的配網(wǎng)圖，根據(jù)所述配網(wǎng)圖中各元素及其關(guān)系建立配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于所述步驟s1中確定故障指示器、區(qū)段及其之間的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)所述配網(wǎng)圖中除文本標(biāo)注之外的其他全部元素及其關(guān)系建立配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟s1之前還包括步驟s20，故障指示器安裝在配電網(wǎng)線路上，將配電網(wǎng)分成了若干個區(qū)段。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述故障指示器的指示信息為根據(jù)故障指示器監(jiān)測線路所得的電流信息，根據(jù)電流信息確定該故障指示器發(fā)出短路報警、或接地報警。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟s3中，根據(jù)所述網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d和故障信息矩陣g計算獲得關(guān)于各個區(qū)段的兩個端點節(jié)點的對應(yīng)的故障指示器的報警情況的故障判斷矩陣q，根據(jù)故障判斷矩陣q判定故障區(qū)段。
采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：
只需要故障指示器的信息，而不需要得知斷路器、分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)等的狀態(tài)，且故障指示器只監(jiān)測的電氣信息只有電流，無需獲知開關(guān)的開閉狀態(tài)、電流和電壓，將使得故障定位更加準(zhǔn)確，效率更高，減少故障人員的巡檢時間，節(jié)省成本；
由于電流具有一定的流向，因而當(dāng)電流流經(jīng)了與一節(jié)點連接的兩個節(jié)點時，也就意味著流經(jīng)該一節(jié)點，因而這三個節(jié)點的電流信息一脈相承，兩個節(jié)點的故障信息可以用來標(biāo)識該一節(jié)點的故障，若該一節(jié)點故障信息上送異常，故障指示器應(yīng)報警而未報警，則根據(jù)兩個節(jié)點的故障狀態(tài)來強制該故障指示器為報警狀態(tài)，強制糾正機制可以精確地實現(xiàn)故障糾錯，幫助進行故障定位；
在一次判定和二次判定中，都未對供電末端的區(qū)段此類區(qū)段只有一個連接點是故障指示器進行故障判定，為此在故障診斷的最后，需要對位于供電末端處的區(qū)段進行故障診斷，實現(xiàn)全面故障診斷；
附圖說明
圖1為本發(fā)明一實施例的基于網(wǎng)基矩陣型算法的配網(wǎng)故障定位方法的流程示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
參看圖1，在一個實施例中，基于網(wǎng)基矩陣型算法的配網(wǎng)故障定位方法包括以下步驟：
s1，將配電網(wǎng)中的故障指示器定義為節(jié)點，將由故障指示器劃分配電網(wǎng)而成的區(qū)段中非供電末端處的區(qū)段定義為連接節(jié)點的邊，根據(jù)各節(jié)點之間的連接情況構(gòu)建網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d；
s2，獲取配電網(wǎng)中的故障指示器的指示信息，構(gòu)建關(guān)于故障指示器的指示信息的故障信息矩陣g；
s3，根據(jù)所述網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d和故障信息矩陣g判定故障區(qū)段：若一條區(qū)段的兩個端點節(jié)點所對應(yīng)的故障指示器均發(fā)出報警或均沒有發(fā)出報警，則此區(qū)段判為非故障區(qū)段；若一條區(qū)段的兩個端點節(jié)點所對應(yīng)的故障指示器中，僅有一個發(fā)出報警，則此區(qū)段判為故障區(qū)段。
下面對基于網(wǎng)基矩陣型算法的配網(wǎng)故障定位方法進行進一步詳細(xì)描述，但不作為限制。
在步驟s1中，將配電網(wǎng)中的故障指示器定義為節(jié)點，將由故障指示器劃分配電網(wǎng)而成的區(qū)段中非供電末端處的區(qū)段定義為連接節(jié)點的邊。換言之，故障指示器安裝在配電網(wǎng)的線路上，并且以故障指示器為連接點將配電網(wǎng)分成若干個區(qū)段，也就是說區(qū)段的連接點為故障指示器。根據(jù)各節(jié)點之間的連接情況構(gòu)建網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d，若節(jié)點之間存在相連的邊，則可以表示為1，否則表示0，當(dāng)然，數(shù)字僅作為是否有邊連接的表示，并不作為限制，可以是其他的數(shù)字。
可選的，如果目前配電網(wǎng)中沒有安裝故障指示器，則在步驟s1之前還包括步驟s20，故障指示器安裝在配電網(wǎng)線路上，將配電網(wǎng)分成了若干個區(qū)段。
具體來說，關(guān)于區(qū)段，一種是兩端點均為與故障指示器連接，則該區(qū)段為相鄰兩個故障指示器之間的開關(guān)、線路、變壓器等的集合，另一種是一端點為與故障指示器連接，另一端為供電末端，則該區(qū)段為故障指示器與供電末端之間的開關(guān)、線路、變壓器等的集合。
網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣是根據(jù)節(jié)點間的連接關(guān)系形成的，網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d是一個用來描述故障判定圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的矩陣。它將區(qū)段看作無向邊，將連接點看成節(jié)點。故障判定圖有n個節(jié)點，則矩陣d就有n階。假設(shè)節(jié)點i和節(jié)點j之間有一條邊，則令dij＝dji＝1，反之為0。在實際形成矩陣d時，為了使故障指示器在每個運算矩陣中對應(yīng)的節(jié)點號都一致，對參與矩陣形成的連接點編號進行升序處理，然后再根據(jù)故障指示器之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成矩陣。
矩陣運算型算法可劃分為基于網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣和基于網(wǎng)形結(jié)構(gòu)矩陣兩大類。不同算法間的區(qū)別主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)描述矩陣、故障信息矩陣和故障判定矩陣的具體組成與結(jié)構(gòu)上，以及相應(yīng)的故障判據(jù)上。網(wǎng)形結(jié)構(gòu)矩陣是將配電網(wǎng)饋線看作有向邊，考慮在假設(shè)功率流向后的開關(guān)上下游鏈接關(guān)系，反映配電網(wǎng)當(dāng)前實際運行方式的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣。本實施例的網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣則將劃分出的區(qū)段看作無向邊，將邊之間的連接點作為節(jié)點，反映配電網(wǎng)中故障指示器與區(qū)段之間的拓?fù)潢P(guān)系的網(wǎng)絡(luò)描述矩陣。得到故障信息矩陣即可通過矩陣運算型算法得到故障判定矩陣。
在一個實施例中，在步驟s1之前還包括步驟s10，獲取配電網(wǎng)系統(tǒng)的配網(wǎng)圖，根據(jù)配網(wǎng)圖中各元素及其關(guān)系建立配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于步驟s1中確定故障指示器、區(qū)段及其之間的關(guān)系。步驟s1中，通過配網(wǎng)圖得到的配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來確定配電網(wǎng)中故障指示器與區(qū)段之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
配網(wǎng)圖是與真實配電網(wǎng)系統(tǒng)對應(yīng)的配電網(wǎng)接線圖，可以通過現(xiàn)有的配電網(wǎng)制圖軟件獲得，配電網(wǎng)線路上安裝了故障指示器，則配網(wǎng)圖上也相應(yīng)有故障指示器的圖元。配電網(wǎng)系統(tǒng)的配網(wǎng)圖是一種矢量圖形，組成配網(wǎng)圖的元素有源點、線路、變壓器、故障指示器、開關(guān)、配電柜和文本標(biāo)注等。為了更加簡潔的進行拓?fù)浞治?，配網(wǎng)圖中除文本標(biāo)注之外的其他全部元素及其關(guān)系建立配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。換言之，配網(wǎng)圖中，除文本標(biāo)注外，其余所有元素都計入拓?fù)浞治鲋?，建立配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
在步驟s2中，獲取配電網(wǎng)中的故障指示器的指示信息，構(gòu)建關(guān)于故障指示器的指示信息的故障信息矩陣g。故障信息矩陣g是根據(jù)節(jié)點的故障狀態(tài)形成的，根據(jù)故障指示器是否發(fā)出報警信息來形成故障信息矩陣g。將故障指示器作為節(jié)點，故障指示器可以直接檢測并指示自身節(jié)點是否發(fā)生異常，因而可以根據(jù)故障指示器檢測線路中所獲得電流作為指示信息或者作為指示信息的判斷依據(jù)。在故障信息矩陣g中，區(qū)分對待指示信息指示故障指示器異常發(fā)出報警還是正常不報警兩種狀態(tài)，故障信息矩陣g描述了各個節(jié)點的故障狀態(tài)情況。
在一個實施例中，故障指示器的指示信息為根據(jù)故障指示器監(jiān)測線路所得的電流信息，根據(jù)電流信息確定該故障指示器發(fā)出短路報警、或接地報警。
一般情況下，絕大多數(shù)故障指示器都可順利將報警信息發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，但仍然存在某些故障指示器因自身故障或網(wǎng)絡(luò)問題不能成功地向數(shù)據(jù)中心發(fā)送報警信息。因此，在形成故障信息矩陣前對故障指示器的報警狀態(tài)進行強制糾正：在步驟s2中，對于一個與其它兩個節(jié)點有連接關(guān)系的節(jié)點，若與之相連的兩個節(jié)點對應(yīng)的故障指示器均發(fā)出報警，而與之對應(yīng)的故障指示器未發(fā)出報警，則將此節(jié)點對應(yīng)的故障指示器的指示信息強制設(shè)置為發(fā)出報警。
由于電流具有一定的流向，因而當(dāng)電流流經(jīng)了與一節(jié)點連接的兩個節(jié)點時，也就意味著流經(jīng)該一節(jié)點，因而這三個節(jié)點的電流信息一脈相承，兩個節(jié)點的故障信息可以用來標(biāo)識該一節(jié)點的故障，若該一節(jié)點故障信息上送異常，故障指示器應(yīng)報警而未報警，則根據(jù)兩個節(jié)點的故障狀態(tài)來強制該故障指示器為報警狀態(tài)，強制糾正機制可以精確地實現(xiàn)故障糾錯，幫助進行故障定位。
在步驟s3中，根據(jù)網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d和故障信息矩陣g判定故障區(qū)段：若一條區(qū)段的兩個端點節(jié)點所對應(yīng)的故障指示器均發(fā)出報警或均沒有發(fā)出報警，則此區(qū)段判為非故障區(qū)段；若一條區(qū)段的兩個端點節(jié)點所對應(yīng)的故障指示器中，僅有一個發(fā)出報警，則此區(qū)段判為故障區(qū)段。
在一個實施例中，基于網(wǎng)基矩陣型算法的配網(wǎng)故障定位方法還可以包括步驟s4，對步驟s3中判定的故障區(qū)段進行二次判定：若一故障區(qū)段與其他多條區(qū)段存在連接關(guān)系，在將此故障區(qū)段判為疑似故障區(qū)段，依據(jù)一次判定的方式判斷故障區(qū)段的支線上的全部節(jié)點。
一次判定方法可以有效排除誤判區(qū)段，提高的故障定位的效率。一次判定完成后，有可能存在拓?fù)鋱D中某區(qū)段為誤判區(qū)段的情況，進行二次判定，可以糾正線路分支點的誤判錯誤，使得故障定位更準(zhǔn)確。針對二次判定的疑似故障區(qū)段，可以根據(jù)故障指示器傳回的電流值進一步進行檢查計算，進行故障診斷精確定位。根據(jù)故障起始到故障區(qū)段結(jié)束，有可能存在中間故障信息上送錯誤等，未得到故障節(jié)點，導(dǎo)致相鄰節(jié)點之間一個為故障節(jié)點，另一個為非故障節(jié)點，導(dǎo)致一次判定誤判。使用二次判定，依據(jù)一次判定的方式判斷故障區(qū)段的支線上的全部節(jié)點。故障區(qū)段之后所有節(jié)點均為非故障節(jié)點。
在一個實施例中，在步驟s3之后或者在步驟s4之后，還包括步驟s5，對供電末端僅有一個故障指示器的區(qū)段進行故障判斷：對供電末端的故障指示器的指示信息進行判斷，若該故障指示器發(fā)出報警，則此供電末端區(qū)段為故障區(qū)段，否則為非故障區(qū)段。
在一次判定和二次判定中，都未對供電末端的區(qū)段此類區(qū)段只有一個連接點是故障指示器進行故障判定，為此在故障診斷的最后，需要對位于供電末端處的區(qū)段進行故障診斷，實現(xiàn)全面故障診斷。供電末端就是電網(wǎng)的最后端，最后的用電端。
在一個實施例中，在步驟s3中，根據(jù)網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d和故障信息矩陣g計算獲得關(guān)于各個區(qū)段的兩個端點節(jié)點的對應(yīng)的故障指示器的報警情況的故障判斷矩陣q，根據(jù)故障判斷矩陣q判定故障區(qū)段。例如，根據(jù)故障節(jié)點為1，非故障節(jié)點為0，依據(jù)線路情況組成網(wǎng)基矩陣d，根據(jù)網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣d與故障信息矩陣g的故障信息對應(yīng)關(guān)系，得出故障與非故障節(jié)點處的位置。
本發(fā)明實施例的故障定位方法，只需要故障指示器的信息，而不需要得知斷路器、分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)等的狀態(tài)，且故障指示器只監(jiān)測的電氣信息只有電流，無需獲知開關(guān)的開閉狀態(tài)、電流和電壓，將使得故障定位更加準(zhǔn)確，效率更高，減少故障人員的巡檢時間，節(jié)省成本。
本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。