專利名稱：基于分布式智能的配電網(wǎng)隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析與控制技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)基于分布式智能的配電網(wǎng)隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)線路復(fù)雜，雖然目前配電網(wǎng)線路大多采用絕緣導(dǎo)線代替裸導(dǎo)線使得相間短路故障風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率大大減低，但是，因架空線路絕緣老化、電纜線路絕緣半擊穿、電氣設(shè)備絕緣老化半擊穿等長期積累導(dǎo)致配電網(wǎng)線路發(fā)生相間短路故障的風(fēng)險(xiǎn)依然存在。同時(shí)，架空絕緣線路發(fā)生接觸性短路時(shí)的短路電流通常較小，不足以引起短路保護(hù)裝置動作， 而由于架空絕緣的廣泛應(yīng)用，這種現(xiàn)象將普遍存在。在上述情況下，通常由于相間電流較小，通常不會診斷為短路，相當(dāng)于短路故障還未發(fā)生，電氣特征的變化主要表現(xiàn)在負(fù)荷電流的突然增加、三相不平衡現(xiàn)象的出現(xiàn)等。因此，隨著時(shí)間的延續(xù)，相間電流(泄漏電流)將不斷加大，直至引起短路故障。在出現(xiàn)上述現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)給出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，對于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、 提高配電網(wǎng)供電可靠性具有重要意義。目前，針對配電網(wǎng)線路短路故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及定位方法的研究較少，對配電網(wǎng)線路在隱短路故障狀態(tài)下電氣量的變化情況研究甚少。隨著分布式能源接入配電網(wǎng)，導(dǎo)致配電網(wǎng)潮流由單向潮流變?yōu)殡p向潮流，配電網(wǎng)在短路故障風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)下電氣量的變化情況變得更加復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于分布式智能的配電網(wǎng)隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，在配電網(wǎng)沿線設(shè)置多個(gè)智能體，利用各智能體采集的電氣量數(shù)據(jù)，根據(jù)一定的短路故障風(fēng)險(xiǎn)判斷規(guī)則，對配電網(wǎng)不同運(yùn)行方式及接線方式下的同回線路相間短路故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警和定位，為消除電網(wǎng)隱患、提高配電網(wǎng)可靠性提供必要的技術(shù)支持，并可為配電網(wǎng)短路故障的及時(shí)定位和隔離提供預(yù)警信息，為調(diào)度運(yùn)行人員提供決策依據(jù)。本發(fā)明提供的基于分布式智能的配電網(wǎng)隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括如下步驟1)在配電網(wǎng)饋線開關(guān)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處設(shè)置智能體；2)確定配電網(wǎng)的運(yùn)行方式和區(qū)段類型；3)計(jì)算區(qū)段各相泄露電流；4)根據(jù)所述區(qū)段泄露電流大小判斷所述區(qū)段是否處于隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提供的第一優(yōu)選方案的方法，其改進(jìn)之處在于，所述運(yùn)行方式包括開環(huán)運(yùn)行和閉環(huán)運(yùn)行。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選方案的方法，其改進(jìn)之處在于，所述區(qū)段類型根據(jù)運(yùn)行方式不同，分為開環(huán)運(yùn)行方式，包括單端區(qū)段、雙端區(qū)段、三端區(qū)段和四端區(qū)段；
閉環(huán)運(yùn)行方式，包括單端區(qū)段、主干線上的雙端區(qū)段、分支線上的雙端區(qū)段、全主干線上的三端區(qū)段、半主干線上的三端區(qū)段、分支線上的三端區(qū)段、全主干線上的四端區(qū)段、三主干線上的四端區(qū)段、兩主干線上的四端區(qū)段、單主干線上的四端區(qū)段、分支線上的四端區(qū)段。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選方案的方法，其改進(jìn)之處在于，所述區(qū)段各相泄露電流為區(qū)段流入的各相電流與流出的各相電流之差。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選方案的方法，其改進(jìn)之處在于，根據(jù)所述區(qū)段各相泄露電流大小判斷所述區(qū)段是否處于隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)的步驟如下若所述區(qū)段各相泄露電流小于預(yù)定下限值，且其變化平穩(wěn)，則配電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)；其中，預(yù)訂范圍是指通過理論分析、運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析、專家參與分析等綜合分析得出的泄漏電流的上下限值。若泄漏電流值超過預(yù)定上限值時(shí)，則表明存在短路故障風(fēng)險(xiǎn)； 若泄漏電流值小于預(yù)定上限值且其變化平穩(wěn)時(shí)，則電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。變化平穩(wěn)是指泄漏電流小于預(yù)定上限情況下，且泄漏電流的變化并無突然躍變，或無突然快速變化，則電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。若所述區(qū)段各相泄露電流大于預(yù)定范圍，且上升幅度大，則配電網(wǎng)處于隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。其中，上升幅度大是指當(dāng)泄漏電流值小于預(yù)定上限值，但泄漏電流變化幅值超過預(yù)定上限值的(10-20倍)時(shí)，則判斷電網(wǎng)存在短路故障風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提供的較優(yōu)選方案的方法，其改進(jìn)之處在于，所述開環(huán)運(yùn)行方式的配電網(wǎng)， 對任一區(qū)段的上游端點(diǎn)進(jìn)行判斷，若上游端點(diǎn)判斷出所述區(qū)段內(nèi)泄露電流超標(biāo)，則所述區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提供的另一優(yōu)選方案的方法，其改進(jìn)之處在于，所述開環(huán)運(yùn)行方式的配電網(wǎng)，所述上游端點(diǎn)是指某一區(qū)段配電線路的一類端點(diǎn)，潮流從該類端點(diǎn)流向該區(qū)段配電線路。本發(fā)明提供的再一優(yōu)選方案的方法，其改進(jìn)之處在于，所述閉環(huán)運(yùn)行方式的配電網(wǎng)中，對于任一區(qū)段，若該區(qū)段中至少有一個(gè)上游端點(diǎn)判斷出該區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)， 則判斷該區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提供的再一優(yōu)選方案的方法，其改進(jìn)之處在于，所述閉環(huán)運(yùn)行方式的配電網(wǎng)中，所述上游端點(diǎn)是指某一區(qū)段配電線路的一類端點(diǎn)，潮流從該類端點(diǎn)流向該區(qū)段配電線路。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為(1)本發(fā)明利用沿配電網(wǎng)饋線設(shè)置的分布式智能體，監(jiān)測流過配電網(wǎng)區(qū)段端點(diǎn)的電流，基于KCL定律，根據(jù)不同區(qū)段短路故障風(fēng)險(xiǎn)的判斷方法實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)區(qū)段短路故障風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確定位及預(yù)警。本發(fā)明原理簡單，判斷準(zhǔn)確可靠，能為調(diào)度人員及配電網(wǎng)自愈控制中故障定位及故障隔離的準(zhǔn)確判斷提供預(yù)警信息。(2)本發(fā)明中配電網(wǎng)區(qū)段端點(diǎn)的電流信息可利用分布式智能體實(shí)現(xiàn)本地信息本地處理，響應(yīng)速度快；相鄰智能體之間可以進(jìn)行信息傳輸，節(jié)約了通訊通道，提高了處理速度， 實(shí)現(xiàn)快速分布式短路故障風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確定位；針對配電網(wǎng)不同類型區(qū)段，制定典型模式化的短路故障風(fēng)險(xiǎn)判斷規(guī)則，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位。(3)本發(fā)明能在發(fā)生故障之前檢測到故障，起到電路保護(hù)的作用。


圖1為本發(fā)明提供的配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行方式下不同區(qū)段類型同回線路相間短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，以A相為例說明。圖2為本發(fā)明提供的配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行方式下主干線上的雙端區(qū)段短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，以A相為例說明。圖3為本發(fā)明提供的配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行方式下全主干線上的三端區(qū)段短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，以A相為例說明。圖4為本發(fā)明提供的配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行方式下半主干線上的三端區(qū)段短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，以A相為例說明。圖5為本發(fā)明提供的配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行方式下全主干線上的四端區(qū)段短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，以A相為例說明。圖6為本發(fā)明提供的配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行方式下三主干線上的四端區(qū)段短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，以A相為例說明。圖7為本發(fā)明提供的配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行方式下兩主干線上的四端區(qū)段短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，以A相為例說明。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)施例在沿配電網(wǎng)饋線(包括主干線和各支路)各開關(guān)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處設(shè)置多個(gè)智能體，各智能體具備程序運(yùn)行、數(shù)據(jù)存儲、電氣量檢測、信息通訊、隱故障判斷預(yù)警及定位等功能，同時(shí)各智能體所采集的數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性、同步性。采用各智能體測量并采集的所有負(fù)荷點(diǎn)A、B、C三相實(shí)時(shí)、同步的電流數(shù)據(jù)，根據(jù) KCL基爾霍夫電流定律，對配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行和閉環(huán)運(yùn)行方式下不同類型區(qū)段同回線路發(fā)生相間短路故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警及定位，方法如下對于配電網(wǎng)的任一區(qū)段，分析、計(jì)算流入該區(qū)段的各相電流與流出該區(qū)段的各相電流之差即該區(qū)段內(nèi)的各相泄露電流。若區(qū)段內(nèi)的各相泄露電流值在正常運(yùn)行允許范圍內(nèi)，且其變化相對穩(wěn)定，則配電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)；若區(qū)段內(nèi)的某泄露電流突然上升，且上升幅度較大，超出預(yù)定范圍，則該區(qū)段配電網(wǎng)存在隱性短路(隱短路)故障風(fēng)險(xiǎn)。所述隱性短路(隱短路)故障，是指由于絕緣老化、絕緣半擊穿、不同相導(dǎo)線間經(jīng)較大阻抗回路形成短路等原因造成的配電網(wǎng)電流非正常增大且未達(dá)到金屬性短路條件的運(yùn)行狀態(tài)。對于配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行方式下，同回線路相間短路故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及定位方法具體內(nèi)容如下區(qū)端是構(gòu)成配電網(wǎng)的基本單位。根據(jù)區(qū)段的端點(diǎn)個(gè)數(shù)，可將開環(huán)運(yùn)行的單電源輻射狀接線配電網(wǎng)中的區(qū)段，分成單端區(qū)段、雙端區(qū)段、三端區(qū)段、四端區(qū)段等四種典型模式。對于開環(huán)運(yùn)行配電網(wǎng)，只需對某一區(qū)段的上游端點(diǎn)進(jìn)行判斷，即只要上游端點(diǎn)判斷出該區(qū)段內(nèi)泄露電流超標(biāo)，即可認(rèn)為該區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。所述上游端點(diǎn)是指某一區(qū)段配電線路的一類端點(diǎn)，潮流從該類端點(diǎn)流向該區(qū)段配電線路。所述下游端點(diǎn)是指某一區(qū)段配電線路的一類端點(diǎn)，潮流從該區(qū)段配電線路流向該類端點(diǎn)。對于配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行方式下，同回線路相間短路故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及定位方法具體內(nèi)容如下區(qū)段端點(diǎn)是構(gòu)成配電網(wǎng)的基本單位。根據(jù)區(qū)段的端點(diǎn)個(gè)數(shù)及所處位置，可將閉環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)中的區(qū)段，分成單端區(qū)段、主干線上的雙端區(qū)段、分支線上的雙端區(qū)段、全主干線上的三端區(qū)段、半主干線上的三端區(qū)段、分支線上的三端區(qū)段、全主干線上的四端區(qū)段、三主干線上的四端區(qū)段、兩主干線上的四端區(qū)段、單主干線上的四端區(qū)段、分支線上的四端區(qū)段等十一種典型模式。針對不同的區(qū)段類型建立相應(yīng)的相間短路故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及定位判斷規(guī)則。閉環(huán)運(yùn)行配電網(wǎng)中，對于某一類型區(qū)段，若該區(qū)段中至少有一個(gè)上游端點(diǎn)判斷出該區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)，則判斷該區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。閉環(huán)運(yùn)行配電網(wǎng)中，所述上游端點(diǎn)是指某一區(qū)段配電線路的一類端點(diǎn)，潮流從該類端點(diǎn)流向該區(qū)段配電線路。具體的，本實(shí)施例的開環(huán)和閉環(huán)運(yùn)行方式具體實(shí)施方法如下1、配電網(wǎng)開環(huán)運(yùn)行方式下，不同區(qū)段類型同回線路如圖1所示，具體定位方法如下單端區(qū)段在該單端區(qū)段中，利用各負(fù)荷采集點(diǎn)所采集的配電網(wǎng)ABC三相實(shí)時(shí)、同步電流數(shù)據(jù)，令
· · ·
ΔI 單端 A = ISA-^(IAI +IAOI )
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ΔI單端Β = ISB - ^ (IBI + Iboi )
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Δ I單端C = Isc - I (Ici + ICOi )則有如下判斷規(guī)則(1)若Imax > Δ I單端A > P Imm Jmax > Δ I單端B > yOlmm Jmax > Δ I單端C > yOlmm，貝丨J 該區(qū)段存
在三相短路故障風(fēng)險(xiǎn)；(2)若Imax > ΔI單端A > PImm，Imax > ΔI單端B > ρImm，ΔΙ單端c < ρImm， 則該區(qū)段存在AB 相短路故障風(fēng)險(xiǎn)；BC兩相短路故障風(fēng)險(xiǎn)和CA兩相短路故障風(fēng)險(xiǎn)判斷方法依據(jù)AB兩相短路故障風(fēng)險(xiǎn)判斷規(guī)則類推即得。雙端區(qū)段在該雙端區(qū)段中，利用各負(fù)荷采集點(diǎn)所采集的配電網(wǎng)ABC三相實(shí)時(shí)、同步電流數(shù)據(jù)，令
權(quán)利要求
1.基于分布式智能的配電網(wǎng)隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)定位方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟1)在配電網(wǎng)饋線開關(guān)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處設(shè)置智能體；2)確定配電網(wǎng)的運(yùn)行方式和區(qū)段類型；3)計(jì)算區(qū)段各相泄露電流；4)根據(jù)所述區(qū)段泄露電流大小判斷所述區(qū)段是否處于隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)行方式包括開環(huán)運(yùn)行和閉環(huán)運(yùn)行。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述區(qū)段類型根據(jù)運(yùn)行方式不同，分為 開環(huán)運(yùn)行方式，包括單端區(qū)段、雙端區(qū)段、三端區(qū)段和四端區(qū)段；閉環(huán)運(yùn)行方式，包括單端區(qū)段、主干線上的雙端區(qū)段、分支線上的雙端區(qū)段、全主干線上的三端區(qū)段、半主干線上的三端區(qū)段、分支線上的三端區(qū)段、全主干線上的四端區(qū)段、三主干線上的四端區(qū)段、兩主干線上的四端區(qū)段、單主干線上的四端區(qū)段、分支線上的四端區(qū)段。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述區(qū)段各相泄露電流為區(qū)段流入的各相電流與流出的各相電流之差。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述區(qū)段各相泄露電流大小判斷所述區(qū)段是否處于隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)的步驟如下若所述區(qū)段各相泄露電流小于預(yù)定范圍，且其變化平穩(wěn)，則配電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)；若所述區(qū)段各相泄露電流大于預(yù)定范圍，且上升幅度大，則配電網(wǎng)處于隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述開環(huán)運(yùn)行方式的配電網(wǎng)，對任一區(qū)段的上游端點(diǎn)進(jìn)行判斷，若上游端點(diǎn)判斷出所述區(qū)段內(nèi)泄露電流超標(biāo)，則所述區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述上游端點(diǎn)是指某一區(qū)段配電線路的一類端點(diǎn)，潮流從該類端點(diǎn)流向該區(qū)段配電線路。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述閉環(huán)運(yùn)行方式的配電網(wǎng)中，對于任一區(qū)段，若該區(qū)段中至少有一個(gè)上游端點(diǎn)判斷出該區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)，則判斷該區(qū)段存在隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述閉環(huán)運(yùn)行方式的配電網(wǎng)中，所述上游端點(diǎn)是指某一區(qū)段配電線路的一類端點(diǎn)，潮流從該類端點(diǎn)流向該區(qū)段配電線路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于分布式智能的配電網(wǎng)隱短路故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及定位方法，在配電網(wǎng)饋線(包括主干線和各支路)各開關(guān)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處設(shè)置多個(gè)智能體，各智能體測量并采集的所有負(fù)荷點(diǎn)A、B、C三相實(shí)時(shí)、同步的電流數(shù)據(jù)，根據(jù)KCL基爾霍夫電流定律，對配電網(wǎng)的任一區(qū)段，分析、計(jì)算流入該區(qū)段的各相電流與流出該區(qū)段的各相電流之差，得該區(qū)段內(nèi)的各相泄露電流。通過判斷各相泄露電流大小，對配電網(wǎng)不同運(yùn)行方式下不同類型區(qū)段同回線路發(fā)生相間短路故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警及準(zhǔn)確定位。本發(fā)明能在發(fā)生故障之前檢測到故障，起到電路保護(hù)的作用，且本發(fā)明原理簡單，判斷準(zhǔn)確可靠，能為調(diào)度人員及配電網(wǎng)自愈控制中故障定位及故障隔離的準(zhǔn)確判斷提供預(yù)警信息。
文檔編號G01R31/02GK102508103SQ201110356888
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者孟曉麗, 宋曉輝, 張瑜, 李雅潔, 盛萬興 申請人:中國電力科學(xué)研究院