专利名称：一种配电网终端故障定位系统及方法
技术领域：
本发明涉及电力领域，特别是一种用于变压器故障定位的系统及方法。
背景技术：
随着国民经济的迅速发展，配电网终端也变得原来越复杂，几乎延伸到了配电网的各个角落。配电网终端情况各不相同，直接接触用户，出现故障的几率比较大，并且在出现故障后不能及时发现故障所在，而造成更重大的经济损失和不良影响。因此，实现配电网终端的在线监测及故障定位有着重要的意义。目前，国内网对配电网故障监测及定位也有了一定的研究，同样提出了相应的方法并且研制了相应的装置，如中国专利号为ZL200620020090. I的“配电网故障自动定位系统装置”，此装置通过故障检测器检测配电网的运行状态，若所监测的配电线路出现故障， 则通过GSM向手机发送短消息的形式发送报警信号，以实现对配电网的故障监测及定位。又如中国专利号位ZL98117577. 5的“一种配电网故障检测方法及检测系统”，此系统借助一信号发生装置向母线注入一特频信号，结合设置于线路上的故障检测探头同时对相间及单相对地故障进行检测，并将检测信息通过通讯设备传输给中心计算机。以上两种装置及系统虽然均能实现配电网的故障检测，但是不能实时直观的统一管理配电网的各个配电终端，尤其是在配电网终端不断复杂的情况下，IP地址的数量无法对每一个终端进行标记，此类装置不能实现其预定的目标。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种配电网终端故障定位系统，它可以对终端实时监测，及时发现故障，并发出故障报警信息。本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有一级变压器和一级变压器下属的二级变压器，二级变压器内设置有用于监测电压、电流值的监测装置，所述系统还包括有与一级变压器连一一相对应的数据采集单元，数据采集单元的输出端与数据处理单元的数据输入端连接，数据处理单元的数据输出端与中央信息处理单元输入端连接，中央信息处理单元根据收到的信息进行故障定位，并将故障定位信息发送至无线通信单元，无线通信单元将接收到的信息发送至监控中心计算机，数据处理单元、中央信息处理单元和无线通信单元通过电源�？楣┑�。进一步，所述数据采集单元包括有用于监测一级变压器电压的电压互感器和用于监测一级变压器电流的电流互感器。进一步，所述数据处理单元包括有滤波器和模数转换器，滤波器用于滤除数据采集单元所采集信息的干扰信号，再通过模数转换器将数据采集单元所采集信息转换为数字信息。进一步，所述电源�？榘ㄓ杏氲缭戳拥慕恢绷鞅浠坏缏罚恢绷鞅浠坏缏吠ü涞绲缏�、蓄电池和直流稳压电路向外供电。
本发明的另一个目的就是提供一种配电网终端故障定位方法，它可以及时发现终端故障，并确定终端故障的具体位置。本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下
1)采集一级变压器的电压和电流值；
2)判断采集到的电压和电流值浮动是否超过预设阈值，若否则转入步骤1)，若是则转入步骤3)；
3)发送一级变压器报警信息至监控中心计算机，报警信息包括有该变压器的物理地
址；
4)定位该一级变压器下属二级变压器和支路的故障位置，并发送至监控中心计算机。·进一步，步骤4)中所述二级变压器和支路故障位置信息的定位具体方法为
4-1)通过监测装置获取每台二级变压器的电流、电压值；
4-2)根据故障一级变压器下属二级变压器和支路的网络拓扑结构，形成关联矩阵； 4-3)根据步骤4-1)中采集到的电流和电压值，形成状态矩阵；
4-4)以关联矩阵和状态矩阵作为粒子算法的输入项，经过计算得出故障定位矩阵； 4-5)分析故障定位矩阵，得出故障二级变电压器和支路的位置信息。进一步，步骤4-2)中所述关联矩阵根据潮流流向建立。由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点
本发明采用以上技术方案后，本发明装置可以及时有效的监测配电网终端的运行状况，并将其运行状态实时发送至监控中心。本发明可以广泛应用于日益复杂的配电网中，可以实时监测配电网终端的运行状况，及时发现并定位故障，减小故障时间及由此造成的经济损失。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
本发明的
如下。图I为本发明的结构示意 图2为图I的电路结构拓展 图3为第一种实施例网络结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。一种配电网终端故障定位系统，包括有一级变压器和一级变压器下属的二级变压器，二级变压器内设置有用于监测电压、电流值的监测装置，所述系统还包括有与一级变压器连一一相对应的数据采集单元，数据采集单元的输出端与数据处理单元的数据输入端连接，数据处理单元的数据输出端与中央信息处理单元输入端连接，中央信息处理单元根据收到的信息进行故障定位，并将故障定位信息发送至无线通信单元，无线通信单元将接收到的信息发送至监控中心计算机，数据处理单元、中央信息处理单元和无线通信单元通过电源�？楣┑�。本发明可以用于两级变压器电网，数据采集单元监测一级变压器的电压和电流值，中央信息处理单元分析电压和电流值确定一级变压器是否故障，若故障则将一级变压器的物理地址信息发送至监控中心计算机，由于一级变压器的数量相对于二级变压器要少，可以为每个一级变压器确定网络地址，进行故障定位。而二级变压器数量极大，无法对每个二级变器确定网络地址，中央信息处理器负责接收一个一级变压器下属所有二级变压器的状态信息，并建立故障定位矩阵，显示故障二级变器的位置信息。所述数据采集单元包括有用于监测一级变压器电压的电压互感器和用于监测一级变压器电流的电流互感器。所述数据处理单元包括有滤波器和模数转换器，滤波器用于滤除数据采集单元所采集信息的干扰信号，再通过模数转换器将数据采集单元所采集信息转换为数字信息。
所述电源模块包括有与电源连接的交直流变换电路，交直流变换电路通过充电电路、蓄电池和直流稳压电路向外供电。一种配电网终端故障定位方法，具体步骤如下
1)采集一级变压器的电压和电流值；
2)判断采集到的电压和电流值浮动是否超过预设阈值，若否则转入步骤1)，若是则转入步骤3)；
3)发送一级变压器报警信息至监控中心计算机，报警信息包括有该变压器的物理地
址；
4)定位该一级变压器下属二级变压器和支路的故障位置，并发送至监控中心计算机。步骤4)中所述二级变压器和支路故障位置信息的定位具体方法为
4-1)通过监测装置获取每台二级变压器的电流、电压值；
4-2)根据故障一级变压器下属二级变压器和支路的网络拓扑结构，形成关联矩阵； 4-3)根据步骤4-1)中采集到的电流和电压值，形成状态矩阵；
4-4)以关联矩阵和状态矩阵作为粒子算法的输入项，经过计算得出故障定位矩阵； 4-5)分析故障定位矩阵，得出故障二级变电压器和支路的位置信息。步骤4-2)中所述关联矩阵根据潮流流向建立。粒子算法是形成粒子扩展矩阵和速度矩阵。本发明采用一个配电网终端为一个粒子的搜索范围，用干路上按潮流方向排列的支路的编号表示粒子的位置，即如下数组
(尤1，又2，，···，“" ···，)
其中A=I。速度则用位置的倒数表示，即如下数组
(V1 ,V2 ,V3 , ...,Vi，...,Vm )
其中B =l/i，所以0<ViSl。粒子速度和位置采用如下公式进行更新
T B-Jt+1k ,/ J fck- \ ./ 5 A·k \
rV = +cin(為-- ) + [λ (為-%)
具体算法步骤如下
a、初始化每个粒子的位置和速度。种群的规模为N，并要求每个粒子的位置必须满足约束条件，设置各个粒子的个体最优值Pb和群体最优值gb为一个足够大的数。b、比较本代各粒子适应度和该粒子当前个体最优值Pb，若该粒子满足约束，且适应度优于Pb，则更新Pb。C、计算出本代所有满足约束调教的粒子的全局最优适应度，若优于当前gb，则更
新gb。d、更新粒子的速度。判断各粒子是否满足约束。若满足则按③更新，若不满足则该粒子算法结束。e、更新各粒子位置，并检查其是否有越限变量。若有则该粒子算法结束。f、若pb=gb= Xmin,即达到运算收敛,算法结束,退出循环；若不满足则转步骤2。 4)、故障定位及报警将运算得出的各终端的运行状况及故障位置通过现场的3G网络发送至上位机，并显示报警。实施例
如图3所示，首先，应对其按照潮流方向进行编号。那么假设4号支路网中的变压器T6停止工作，根据监测分机报告，4号支路网当前状态为0，则系统进入粒子群搜索过程。因为这里只讨论单一干路故障定位情况，所以，种群规模设为I即可。粒子的初始位置为1，初始速度为1，当前个体最优值与群体最优值相等即，pb=gb= 10>9，该路配网的支路最大编号。粒子的速度与位置数组按前述进行更新。设置迭代次数k=20。当pb=gb= 4时，运算达到收敛，根据前述判据可知，4号支路出现故障。由于无法确定故障变压器所在支路，故障定位转入支路-节点矩阵算法。关联矩阵为
I I I 111111111—
1111 111111111 1111 111111111 1110001111111
4,B= I I I I I I I I I I I I I1111 1111111111111 1111111111111 1111111111111 I I I I I I I I 1_
其当前状态矩阵为
公=[1 I I O I I I I if
由粒子群算法可以得出的故障判别阵为
Ρ = [ 11110 1111111]
根据故障定位矩阵算法的判据可知，变压器Τ6所在支路段出现故障。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种配电网终端故障定位系统，包括有一级变压器和一级变压器下属的二级变压器，二级变压器内设置有用于监测电压、电流值的监测装置，其特征在于所述系统还包括有与一级变压器连一一相对应的数据采集单元，数据采集单元的输出端与数据处理单元的数据输入端连接，数据处理单元的数据输出端与中央信息处理单元输入端连接，中央信息处理单元根据收到的信息进行故障定位，并将故障定位信息发送至无线通信单元，无线通信单元将接收到的信息发送至监控中心计算机，数据处理单元、中央信息处理单元和无线通信单元通过电源�？楣┑纭�
2.如权利要求I所述的配电网终端故障定位系统，其特征在于所述数据采集单元包括有用于监测一级变压器电压的电压互感器和用于监测一级变压器电流的电流互感器。
3.如权利要求I所述的配电网终端故障定位系统，其特征在于所述数据处理单元包括有滤波器和模数转换器，滤波器用于滤除数据采集单元所采集信息的干扰信号，再通过模数转换器将数据采集单元所采集信息转换为数字信息。
4.如权利要求I所述的配电网终端故障定位系统，其特征在于所述电源�？榘ㄓ小び氲缭戳拥慕恢绷鞅浠坏缏罚恢绷鞅浠坏缏吠ü涞绲缏�、蓄电池和直流稳压电路向外供电。
5.如权利要求I至4任意一项所述系统进行故障定位的方法，其特征在于，具体步骤如下 1)采集一级变压器的电压和电流值； 2)判断采集到的电压和电流值浮动是否超过预设阈值，若否则转入步骤1)，若是则转入步骤3)； 3)发送一级变压器报警信息至监控中心计算机，报警信息包括有该变压器的物理地址； 4)定位该一级变压器下属二级变压器和支路的故障位置，并发送至监控中心计算机。
6.如权利要求5所述的一种配电网终端故障定位方法，其特征在于，步骤4)中所述二级变压器和支路故障位置信息的定位具体方法为 4-1)通过监测装置获取每台二级变压器的电流、电压值； 4-2)根据故障一级变压器下属二级变压器和支路的网络拓扑结构，形成关联矩阵； 4-3)根据步骤4-1)中采集到的电流和电压值，形成状态矩阵； 4-4)以关联矩阵和状态矩阵作为粒子算法的输入项，经过计算得出故障定位矩阵； 4-5)分析故障定位矩阵，得出故障二级变电压器和支路的位置信息。
7.如权利要求6所述的一种配电网终端故障定位方法，其特征在于步骤4-2)中所述关联矩阵根据潮流流向建立。
全文摘要
一种配电网终端故障定位系统，包括有一级变压器、一级变压器下属的二级变压器数据采集单元、数据处理单元、中央信息处理单元和无线通信单元。一种配电网终端故障定位方法，具体步骤如下1)采集一级变压器的电压和电流值；2)判断采集到的电压和电流值浮动是否超过预设阈值；3)发送一级变压器报警信息至监控中心计算机，报警信息包括有该变压器的物理地址；4)定位该一级变压器下属二级变压器和支路的故障位置，并发送至监控中心计算机。本发明及时有效的监测配电网终端的运行状况，并将其运行状态实时发送至监控中心，广泛应用于日益复杂的配电网中，减小故障时间及由此造成的经济损失。
文档编号G01R31/08GK102879712SQ20121040346
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者张捷, 陈鹏, 邹文平, 罗标, 王科, 郑龙 申请人:重庆市电力公司长寿供电局, 国家电网公司
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