基于图论的配电网故障行波定位新算法

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1、第３６卷第１８期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１８２０１２年９月２５日Ｓｅｐｔ．２５，２０１２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．１８．０２６基于图论的配电网故障行波定位新算法王阳１，２，曾祥君１，黎锐烽１，３，柳芊芊１（１．智能电网运行与控制湖南省重点实验室，长沙理工大学，湖南省长沙市４１００７６；２．新乡供电公司，河南省新乡市４５３００２；３．广东电网公司珠海供电局，广东省珠海市５１９０００）摘要：配电网结构复杂，分支多，故障点定位困难。传统基于输电线路单端或双端信息的故障定位算法难以满足配电网高精度故障定位要求。提出了基于多端时间信息的配电网故障行

2、波定位新算法，构建了配电网关联矩阵和距离矩阵，给出了故障分支的判别方法；基于二叉树模型，根据配电网末端的行波到达精确时间信息和配电网拓扑结构矩阵，剔除无效行波波头时间，综合利用有效的行波波头时间信息，实现配电网故障的实时精确定位。ＥＭＴＰ仿真结果表明，该方法能实现配电网故障的准确定位。关键词：配电网；故障定位；行波；二叉树模型；图论０引言构复杂的特点；文献［９］提出了一种综合利用故障初始电流、电压行波线模分量实现配电线路双端故障配电网结构复杂，主要呈树形辐射结构，分支多测距的新方法，但该方法算法复杂，难以在现场实且深入客户终端，故障查找困难。配电网故障定位施。文献［１０－１

3、１］提出特征频率概念，以此来进行故功能在配电网故障后立即给出故障点精确位置，便障定位，由于频率提取上始终存在较大误差，定位精于故障点查找和供电恢复，有利于减少停电时间，对度无法保证。文献［１２］提出了一种利用多端时间信［１］于提升供电可靠性具有重要意义。息进行故障定位的算法，但该算法无法实际应用于随着中国智能电网和分布式发电技术的发展，结构复杂的配电网中。具有分布式电源的智能配电网得到大力推广。由于本文提出了一种综合利用配电网末端时间信息基于故障基频量的传统定位方法无法用于智能配电量进行故障定位的新方法。此方法将配电网结构转［２－３］网定位，因此考虑将运用于输电网的行波测距

4、方换为用矩阵形式，并构建基于图论的二叉树选择有［４－５］法应用于配电网测距。现有输电线路故障行波效行波波头时间，进行故障点精确定位。［６］定位方法难以满足配电网故障定位的需求。因此，针对配电网故障的行波定位，国内外学者做了大１配电网行波传输分析量研究，提出的配电网行波定位方法主要分为２类。１．１配电网拓扑结构图一类是Ｃ型行波定位方法，该类方法通过向配电网一般配电网的结构主要呈树形辐射，因此从图一端注入高频信号实现行波定位。文献［７］通过在论的角度出发，配电网的结构可以用图１所示的无线路始端注入高幅值窄脉冲，检测从线路返回的波向图来表示。将配电网电源和末端变压器用图的结形，计

5、算故障距离。该方法定位精度较高，但只适用点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ表示；将配电网交叉点的位置用于故障离线测距，无法满足故障实时定位要求。另ａ，ｂ，ｃ，ｄ表示；将配电网线路转换为无向图的边，线一类利用故障行波自身的暂态量信息进行定位。文路的长度为边的度，图中线路旁数字为长度。献［８］通过识别来自故障点和不连续点的反射波来确定故障位置，但故障点反射波头检测困难，容易造成波头的误判而导致定位失败，无法适应配电网结收稿日期：２０１１－０７－２７；修回日期：２０１２－０３－１０。国家自然科学基金资助项目（５０９７７００３）；湖南省科技计划重点项目（２０１０ＣＫ２００２）；湖南省高校创新

6、平台开放基金项目图１配电网拓扑（０９Ｋ０６７）；湖南省高校科技成果产业化培育项目Ｆｉｇ．１Ｔｏｐｏｌｏｇｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ（０９ＣＹ０１１）。—１４３—２０１２，３６（１８）１．２关联矩阵与距离矩阵的构建障行波均来自交叉点１，因此根据Ｂ型行波定位公为了表示配电网拓扑结构图中各点直接的关联式，故障点距结点Ａ距离ｘ为关系，为定位二叉树的构建提供依据，需要构建配电ｌ＋（ｔＡ－ｔＢ）ｖｘ＝（４）网拓扑图结点的关联矩阵和距离矩阵。对于图１所２示的配电网拓扑结构图定义距离矩阵。有式中：ｌ为结点Ａ和Ｂ之间最短路径的长度；ｔＡ，ｔＢＡＢＣＤＥＦ分别为行波波头传播到

7、结点Ａ，Ｂ所需的时间；ｖ为６．３２．７１０．２１２．９１６．２８．５ａ行波波速。熿燄Ｇ＝９．５５．９７９．７１３．０５．３ｂ若不考虑误差，则定位的结果必然为结点１处，１０．７６．７６．２８．９１２．２６．１ｃ这时可以推断故障发生在结点１或者故障为外部故ｄ障。这样，就可以逐步缩小故障区间，最终确定故障燀１５．８１１．８１１．３３．８７．１１１．２燅（１）发生的区间。因此，若故障发生在交叉点１式为外式中：第ｉ行、第ｊ列元素Ｇｉｊ表示结点ｉ和结点ｊ之部故障，在没有计算误差的理想情况下，有间的最短距离。ｌ＋（ｔＡ－ｔＢ）ｖ