配电网故障定位的通用矩阵算法new

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1、万方数据第25卷第5期电力自动化设备v01．25No．5@2005年5月ElectricPowerAutomationEquipmentMay2005配电网故障定位的通用矩阵算法张’钊(东南大学电气工程系，江苏南京210096)摘要：提出了一种反映馈线区域和开关设备拓扑联接关系的网络关联描述矩阵模型，并给出了基于这一模型的馈线故障区域定位的新方法，可直观地定位出故障区域，且同时能确定出隔离该区域所应断开的电源侧开关，对分支末梢区域故障也同样适用。该算法程序设计简单，进一步满足了故障定位的实时性要求，并可推广至多

2、电源复故障系统。通过算例证明了此算法的正确性。关键词：故障直接定位；网络关联描述矩阵；实时性；多电源系统中图分类号：TM711；TM727．2文献标识码：A文章编号：1006—6047(2005)05—0040—03O引言1算法基本原理馈线自动化是配电网自动化系统的重要组成部分，其核心要实现的功能是配电网故障定位和隔离，并为非故障区域的恢复供电奠定必要条件。随着配电网规模的日益扩大，配电网故障定位的实时性要求就显得格外突出，所以开发出优异性能的故障定位算法软件满足在线要求，已成为众多配电自动化方面专家和学者共同

3、关注的问题。故障定位软件均是基于馈线终端单元FTu(FeederTeminalunit)等现场监控终端上报的故障过流信息而工作的。文献[1]及随后发展了的适用于多电源并列运行情况下的文献[2]提出了配电网故障区段判断的矩阵算法。文献[3，4]对上述模型进行了改进，采用有向图描述配电网，基于的判断原理也是故障存在的充要条件，从而避免了矩阵相乘和规格化处理，减少了计算量，但从形成的故障判定矩阵到最终故障区域的定位需对每一流过故障电流的开关设备一一进行搜寻，校验其下游子开关状态，再根据判断原理进行判断。另外，文献[1

4、～4]所述方法的定位结果都是通过对比各区域参考正向上下游两侧各开关流经的过流状态得出的，若有定位结果则至少有2个节点，故均不能直接正确定位网络树状分支末端(故障区段对应1个节点)的故障。本文针对文献[1～4]尚有待改进之处，采用馈线区域与该区域源点开关对应统一编号的方法形成网络拓扑描述矩阵，由此再根据故障信息形成最终的故障判定矩阵。该故障判定矩阵简单直观，每一行均与相应馈线区域对应，由每行各元素绝对值代数和即可判定该行所对应馈线区域是否故障，实现了故障区域的直观定位。该方法编程简单，运算量极小，进一步改善了在线

5、实时性能，同时该故障定位算法也可扩展至多电源多故障的复杂故障系统，且适用于末梢馈线段的定位。收稿日期：2004—09—27；修回日期：2004—12—29本节从单电源辐射型配电网人手，引入一种馈线区域与其源点开关统一编号的方法生成网络关联描述矩阵D”o，再根据故障时FITU检测到的故障过流信息对原矩阵D加以处理而形成故障区间判定矩阵P。最后，依据P矩阵进行馈线故障区域的直接定位。1．1网络关联描述矩阵单电源配电网潮流呈单向流动特性，若把开关视为顶点，则有多少顶点必可确定多少块馈线区域，即任一顶点必对应着某一区域

6、的唯一源点。这某一区域可能是一般的馈线段，也可能是T接点区域或末梢馈线区域。因此，可采用馈线区域与其相应源点开关统一编号的方法生成网络关联描述矩阵D。如图1所示，对馈线上开关设备(断路器、分段开关)作了统一编号，编号无需固定规则，这里有意打乱。按照上述馈线区域编号原则，各区域编号如图1所示，其中有圈数字为区域编号。对任一馈线区域，由于单电源配电网潮流辐射性流动，和该区域直接相连的各开关中唯一源点定义为该区域人点即功率流人点，剩余点均定义为该区域出点即功率流出点。利用该模型，可生成网络关联描述矩阵D，其每一行和某

7、一馈线区域相对应，每一列和某一开关设备(顶点)相对应。一般情况下，设某一含故障信息的配电网络开关设备数为Ⅳ，则网络关联描述矩阵D=[吐JⅣ。Ⅳ中的每个元素作如下定义：r1当顶点i为馈线区域i的入点时应产{一1当顶点f为馈线区域i的出点时【0当顶点?和馈线区域i不直接相连时A◆万方数据第5期张钊：配电网故障定位的通用矩阵算法。按照上述方法，对图l建立的网络关联描述矩阵D为D=可以看出该矩阵是一非对称矩阵。其中，主对角线各元素均为1，这主要是各馈线区域与其人点采用统一编号所致。显然，每一行有且仅有一个“1”元素，这

8、与人点相对应；各行元素“一1”与该行对应区域出点相联系，其数量多少即该区域出点的多少反映了不同馈线区域类型，如T接点馈线区域、一般馈线段或末梢馈线区域。1．2故障区间判定矩阵在单电源辐射配电网中发生故障后，由馈线开关FI’u上报的开关故障信息量可得故障信息向量G，在Ⅳ节点网络中它是Ⅳ维列向量，其元素gj(，=1，2，⋯，Ⅳ)可定义如下：r1开关．，经历了故障电流别【0开关J未经历故障电