一种基于矩阵运算的配电网10kV馈线故障定位方法

摘要

本发明是一种基于矩阵运算的配电网10kV馈线故障定位方法，属于配电网自动化技术领域。所要解决的技术问题是配电网中压10kV馈线的故障定位问题，本发明方法是先根据配电网馈线拓扑结构形成配电网初始供电路径矩阵H，为解决故障重复定位对H进行修正得到修正路径矩阵H'，通过馈线终端装置（FTU）获得故障信息，再根据故障信息对修正路径矩阵H'进行运算处理，形成初始判断矩阵P'，最终得到故障判断矩阵P，根据P中的相关元素可以有效地判断出故障区域的父节点，从而得到故障区域。基于本发明方法实现配电网馈线故障定位，判断原理简单、有效，无需进行繁琐的矩阵相乘运算，并且可以很好的解决馈线末端故障定位的问题。

主权项

一种基于矩阵运算的配电网10kV馈线故障定位新方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对于一个辐射状结构的包含一个电源、M个负荷及N个开关的10kV馈线，将电源、各负荷及各开关均当做节点，将相邻节点间的各支路当做边，则该馈线构成一个无向连通图，采用深度优先搜索法对连通图中的开关节点进行搜索，并按各开关节点搜索到的顺序对开关节点进行编号；步骤2：由电源节点向一个负荷节点供电所经历的开关节点的有序集合构成一个供电路径，一条含M个负荷的馈线有M个供电路径，故障发生前，建立由M个供电路径和N个开关节点所构成的M行N列的配电网初始路径矩阵H：$H=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{11}& h_{12}& ...& h_{1N}\\ h_{21}& h_{22}& ...& h_{2N}\\ & ...& ...& \\ h_{M1}& h_{M2}& ...& h_{MN}\end{array}\right],$其中，若路径i包含节点j，则矩阵H第i行j列元素h_ij＝1，否则h_ij＝0；步骤3：若初始路径矩阵H中第j列存在元素h_ij＝1，则令第j列中所有满足k>i的元素h_kj＝0，如此对各列进行处理后得到修正路径矩阵H'，H'每列只会有一个元素的值为1：$H^{\prime }=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{11}^{\prime }& h_{12}^{\prime }& ...& h_{1N}^{\prime }\\ h_{21}^{\prime }& h_{22}^{\prime }& ...& h_{2N}^{\prime }\\ & ...& ...& \\ h_{M1}^{\prime }& h_{M2}^{\prime }& ...& h_{MN}^{\prime }\end{array}\right];$步骤4：馈线某一处发生相间短路故障时，由各开关节点处的馈线终端装置(Feeder TerminalUnit，FTU)检测故障电流，若检测到节点j有故障电流流过，则保持修正路径矩阵H'的第j列元素不变，否则第j列中所有元素置0，由此形成初始判断矩阵P'：$P^{\prime }=\left[\begin{array}{cccc}{p}_{11}^{\prime }& p_{12}^{\prime }& ...& p_{1N}^{\prime }\\ p_{21}^{\prime }& p_{22}^{\prime }& ...& p_{2N}^{\prime }\\ & ...& ...& \\ p_{M1}^{\prime }& p_{M2}^{\prime }& ...& p_{MN}^{\prime }\end{array}\right];$步骤5：若矩阵P'中第j列存在元素p′_ij＝1，则将矩阵P'中满足k<j的所有第k列元素均置0，经处理后得到故障判断矩阵P，P矩阵中只会有一个元素值为1：$P=\left[\begin{array}{cccc}{p}_{11}& p_{12}& ...& p_{1N}\\ p_{21}& p_{22}& ...& p_{2N}\\ & ...& ...& \\ p_{M1}& p_{M2}& ...& p_{MN}\end{array}\right],$在故障判断矩阵P中，值为1的元素所对应的列编号即为故障节点编号，以该故障节点为父节点的最小供电区域为故障区段。