阅读说明：本技术 一种利用集合匹配法的多分支配电网故障定位方法 (A kind of multiple-limb electrical power distribution network fault location method using sets match method ) 是由 束洪春 饶鸿江 常勇 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种利用集合匹配法的多分支配电网故障定位方法,属于电力系统继电保护技术领域。首先由分支节点个数确定集合元素的个数,对馈线单元终端(FTU)装置设置三种工作模式,考虑故障电流方向,把分支节点相连线路FTU工作模式值相加,构成集合l<Sub>z</Sub>,l<Sub>z</Sub>集合中的每个元素分别为不同分支节点相连线路FTU工作模式值之和；然后,依次模拟不同的区段和分支故障,建立相应的故障判定L<Sub>g</Sub>；最后,依据FTU上传信息到主站系统建立故障集合l<Sub>zf</Sub>,利用匹配法在故障判定L<Sub>g</Sub>中匹配到相应的集合l<Sub>x</Sub>,就可判断故障区段线路和分支线路。(The present invention relates to a kind of multiple-limb electrical power distribution network fault location methods using sets match method, belong to Relay Protection Technology in Power System field.The number for determining set element by branch node number first is arranged three kinds of operating modes to feeder unit terminal (FTU) device, considers fault current direction, branch node phase connecting lines FTU operating mode value is added, constitutes set l z , l z Each element in set is respectively the sum of different branch node phase connecting lines FTU operating mode values；Then, different section and branch's failure are successively simulated, corresponding fault verification L is established g ；Finally, establishing failure collection l according to FTU upload information to main station system zf , using matching method in fault verification L g In be matched to corresponding set l x , so that it may judge fault section route and branched line.)

一种利用集合匹配法的多分支配电网故障定位方法

技术领域

本发明涉及一种利用集合匹配法的多分支配电网故障定位方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

配电网故障快速、准确定位对故障线路隔离，快速恢复供电起到重要作用，可以提高配电网运行的可靠性。多分支配电网结构复杂，故障定位较为困难，尤其是农村多分支配电网所处自然条件复杂多变，发生故障概率大，故障查找困难，往往需要人工遥测线路绝缘值，一段段查找故障，排除故障时间增加，降低可持续供电时间，带来经济损失。利用行波法进行故障定位虽然能计算具体的故障位置，具有较快的响应速度和较高的测距精度，但对于多分支配电网，所需装设行波装置数目多，投资成本大，若是利用行波单端法或双端法故障定位，在多分支配电网中故障首波头和故障点发射波复杂难以识别。配电网馈线终端单元FTU逐渐普及，提出基于矩阵算法的配电网故障定位，利用FTU上传信息结合元件设备构建故障信息矩阵，根据判据定位故障区段，但矩阵算法维数高，判据复杂。此外多种人工智能算法的引入不同程度提高故障定位的效率，运算量较大，编程复杂，不够简单快速。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用集合匹配法的多分支配电网故障定位方法，用以解决上述技术问题。

本发明的技术方案是：一种利用集合匹配法的多分支配电网故障定位方法，首先由分支节点个数确定集合元素的个数，对馈线单元终端(FTU)设置三种工作模式，考虑故障电流方向，把分支节点相连线路FTU工作模式值相加，构成集合l_z，l_z集合中的每个元素分别为不同分支节点相连线路FTU工作模式值之和；然后，依次模拟不同的区段和分支故障，建立相应的故障判定L_g；最后，依据馈线单元终端上传到主站系统的信息建立故障集合l_zf，利用匹配法在故障判定L_g中匹配到相应的集合l_x，就可判断故障区段线路和分支线路。

具体步骤为：

Step1：确定集合中元素的个数，沿线路分支数出线路分支节点的个数确定集合中元素个数；

Step2：考虑故障电流方向，设置FTU工作模式，多分支多电源配电网；故障电流方向为正方向，则FTU工作在模式1，对应的模式值为1；故障电流方向为反方向，则FTU工作在模式-1，对应的模式值为-1；线路正常，则馈线单元终端工作在模式0，对应的模式值为0；多分支单电源配电网末端线路FTU工作模式设为2、-1、0，故障电流方向为正方向，则FTU工作在模式2，对应的模式值为2；故障电流方向为反方向，则FTU工作在模式-1，对应的模式值为-1；线路正常则FTU工作在模式0，对应的模式值为0；多分支单电源配电网非末端线路FTU工作模式和多分支多电源配电网相同；

Step3：把分支节点相连线路FTU工作模式值相加，构成集合l_z，l_z集合中的每个元素值分别为不同分支节点相连线路FTU工作模式值之和，利用式(1)、(2)可得：

l_z＝{N₁,N₂,N₃,...,N_n} (1)

式中，N₁、N₂、...、N_n分别为节点1、2、...、N相连线路FTU装置工作模式值之和；n₁、n₂、...、n_3n+2分别为线路上所有FTU对应模式值；l_z＝0时，线路工作正常；

Step4：建立故障判定L_g，模拟不同的区段和分支故障，包括多重故障，根据Step3，得到含有m个集合元素的故障判定L_g：

L_g＝{l₁,l₂,l₃,...,l_x,l_m} (3)

Step5：判断故障区段线路和分支线路，发生故障后馈线终端单元FTU上传信息给主站系统，根据Step3，得到故障集合l_zf，根据(3)式，利用匹配法进行判断：

若l_zf＝l_x，则可得出故障区段线路和分支线路。

本发明的有益效果是：

(1)利用馈线终端单元FTU上传给主站系统的信息构建故障集合l_zf再结合匹配法在故障判定L_g中匹配到相应集合l_x，此方法采用元素少，编程简单，占用内存小，容易实现，提高了故障定位的效率。

(2)利用故障集合l_zf匹配故障判定L_g得到相应集合l_x，即可识别故障区段线路和分支线路的方法对多分支单电源配电网或者多分支多电源配电网故障都能准确识别故障区段线路和分支线路，减少人工巡线时间，快速恢复供电，从而提高配电网的供电可靠性和降低经济损失。

附图说明

图1是本发明多分支双电源配电网图；

图2是本发明多分支双电源线路故障判定L_g1集合图；

图3是本发明多分支单电源配电网图；

图4是本发明多分支单电源线路故障判定L_g2集合图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：建立如附图1所示的多分支双电源配电网。电流的正方向如图1所示，A、B为线路母线，黑色实心圆点为馈线单元终端(FTU)，l₁到l₇分别为区段线路和分支线路，分支节点分别记为节点1、节点2、节点3，n₁到n₁₁为FTU对应的工作模式值。现设区段l₂线路和分支l₇线路故障。

(1)根据说明书中Step1：确定集合l_z中元素个数，沿线路分支数出线路分支节点的个数确定集合l_z中元素个数为3；

(2)根据说明书中Step2：设置馈线单元终端FTU工作模式，考虑故障电流方向，对多分支双电源配电网，FTU工作模式设置为1、-1、0。故障电流方向为正方向，则FTU工作在模式1，对应的模式值为1；故障电流方向为反方向，则FTU工作在模式-1，对应的模式值为-1；线路正常则FTU工作在模式0，对应的模式值为0。

(3)根据说明书中Step3：构成集合l_z：

l_z＝{N₁,N₂,N₃,...,N_n} (1)

(4)根据说明书中Step4：建立故障判定L_g，模拟不同的区段和分支故障，包括多重故障，得到含有39个集合的故障判定L_g1，如图2所示。

(5)根据说明书中Step5：线路发生故障后馈线终端单元FTU上传信息给主站系统，得到故障集合l_zf＝{2,-2,-3}；利用匹配法，若l_zf＝l₂-l₇，则可得出故障区段为l₂线路，故障分支为l₇线路。

实施例2：建立如附图1所示的多分支单电源配电网。电流的正方向如图3所示，A为线路母线，黑色实心圆点为馈线单元终端(FTU)，l₁到l₇分别为区段线路和分支线路，分支节点分别记为节点1、节点2、节点3，n₁到n₁₀为FTU对应的工作模式值。现设区段l₃线路和分支l₆线路故障。

(1)根据说明书中Step1：确定集合l_z中元素个数，沿线路分支数出线路分支节点的个数确定集合l_z中元素个数为3；

(2)根据说明书中Step2：设置馈线单元终端FTU工作模式，考虑故障电流方向，对多分支单电源配电网非末端线路，FTU工作模式设置为1、-1、0；末端线路FTU工作模式设置为2、-1、0。非末端线路故障电流方向为正方向，FTU工作在模式1，对应的模式值为1；故障电流方向为反方向，则FTU工作在模式-1，对应的模式值为-1；线路正常则FTU工作在模式0，对应的模式值为0。末段线路故障电流方向为正方向，则FTU工作在模式2，对应的模式值为2；故障电流方向为反方向，则FTU工作在模式-1，对应的模式值为-1，线路正常则FTU工作在模式0，对应的模式值为0。

(3)根据说明书中Step3：构成集合l_z：

l_z＝{N₁,N₂,N₃,...,N_n} (1)

(4)根据说明书中Step4：建立故障判定L_g，模拟不同的区段和分支故障，包括多重故障，得到含有21个集合的故障判定L_g2，如图4所示。

(5)根据说明书中Step5：线路发生故障后馈线终端单元FTU上传信息给主站系统，得到故障集合l_zf＝{4,4,1}；利用匹配法，若l_zf＝l₃-l₆，则可得出故障区段为l₃线路，故障分支为l₆线路。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。