基于拓扑分析的配电网故障定位研究

配电网故障定位方法研究摘要：在国家的电力系统之中，配电网是其中最核心的部分。

如果配电网出现了故障，则无法有效的进行后续的工作。

配电网本身涵盖的内容比较多，如何进行故障的确定成为一个比较困难的问题，这是因为整个配电网中，故障的表现是完全不同的，所以没有一定的经验，是无法进行故障定位的。

因此，研究如何进行配电网的故障定位，希望通过此类方法尽可能的提升故障的解决速度，也让群众可以更好的使用配电网，提升配电网的效果。

本文将从配电网故障定位的重要性入手，全面展开配电网故障定位方法研究。

关键词：配电网故障；配电网维修；配电网建设；配电网故障定位一、引言故障定位是解决故障的一种实用手段，主要是因为配电网中，一旦出现了故障，往往都是隐藏在整个线路之中，想要找到配电网故障所在，存在一定的难度，因此就需要专门探究出配电网故障定位技术，确保配电网故障能快速的得到解决。

很多的配电网故障定位技术都是针对于特殊的情况而研发的，所以在实际的使用中，仍旧存在一定的限制。

因此，目前我国的配电网相关工作中，始终将配电网故障定位作为其中的关键，希望通过此技术来提升配电网的使用效果。

则针对此类情况，本文提出了如下的内容：二、配电网故障定位的重要性1.能快速的找到配电网故障的位置配电网故障一旦出现，就难以解决。

其主要是因为配电网本身非常的广阔，很难做到一处一处的排查，需要通过配电网故障定位，来找到配电网故障的地点，从而进行维修。

而如果没有配电网故障定位技术，那么也就很难找到问题的所在。

2.能快速的完成配电网的维修在配电网故障之中，配电网的维修也存在很多的难度，主要是因为配电网故障难以确定位置。

而配电网故障定位技术的出现，也就能让维修工人第一时间到达相应的地点进行维修，从而提升维修的效率。

总体来说，当前时代的生活速度不断的加快，这也就意味着配电网维修速度也需要加快，才能符合实际的需求，这才是目前最需要解决的。

这样才能确保在我国的配电网使用中，全面规范相应的操作办法，进一步的提升配电网故障处理效果，确保配电网总是能更好的使用，确保人民的电能需求可以得到满足3.能防止配电网引发的危险出现配电网故障引发的危险也是比较常见的，很容易导致人员伤亡的现象出现。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.01.025基于网络拓扑结构的电力系统故障定位方法①郭志民1 张永浩2 周兴华2 耿俊成1 宁杰2 康田园2（1.国网河南省电力公司电力科学研究院 河南郑州 450052;2.北京中恒博瑞数字电力科技有限公司 北京 100085）摘 要：针对电力数据多源融合时带来的高维性计算问题，提出了一种基于网络拓扑结构的电力系统故障定位方法。

方法尝试事先基于电网的拓扑结构评估电网内部不同节点间的关联性，进而快速确定电力故障的源头。

由于主网和配电网的结构不同，本文从主网节点间的最短距离和节点的中心度2个方面评估目标节点对其他节点的影响作用，从而确定主网节点间的强关联性。

同时从配电网故障线路上节点间的距离和下游近邻节点的数量来评估上游节点的故障值，从而识别出配电网故障的原因。

仿真实验选用IEEE 14节点母线测试案例和IEEE 37节点馈线测试案例，来分析如何定位电力故障。

关键词：网络拓扑 电力故障 节点关联性中图分类号：TM407 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)01(a)-0025-04当电网某一线路发生电力故障时，故障引起的影响往往会沿着电网的拓扑结构进行传播。

虽然客户报修电话记录和智能电表及配电监测等装置实时采集的数据会反馈出故障影响的区域，但受限于电网结构的复杂性导致了现有故障定位方法很难快速、准确地定位到引发故障的线路。

针对这一难题，本文开展了基于电网拓扑结构的电力系统故障定位方法研究。

从电网的拓扑结构出发，一些研究者借鉴复杂网络模型来研究电力故障在不同电网结构下的传播特点及电网中不同节点的重要性。

例如研究者舒征宇等为抑制电力网络中连锁故障的规模，考虑了电力网络的整体状态和故障初始状态[1]。

研究者谭玉东等为了预防电网大停电事故，基于电网节点间的电气距离提出了网络节点电气耦合连接度的概念来模拟电力系统的运行模式[2]。

第三章 配电网拓扑分析方法电力系统网络拓扑分析主要是处理开关信息的变化，形成新的网络接点，在网络发生变更的时候进行网络重构，为网络分析各种应用奠定基础[1]。

当前最主要的拓扑分析方法主要有邻接矩阵法和树搜索法两种。

本文在总结和分析邻接矩阵法和树搜法的基础上提出了针对配网拓扑分析的改进算法，并在GVMS电力可视化开发平台中予以应用。

3.1. 邻接矩阵法拓扑辨识矩阵元素全部为0或1的矩阵称为布尔矩阵。

配电网的邻接矩阵和由配电网邻接矩阵自乘n-1次得到的连通矩阵的所有元素都为0或1，所以配电网邻接矩阵和全连通矩阵皆为布尔矩阵。

布尔矩阵除了遵守普通矩阵的运算法则以外，还遵守布尔运算法则。

布尔运算法则如下所示：逻辑加，用∨表示：1∨1=1，1∨0=1，0∨0=0，0∨1=1.逻辑乘，用∧表示：1∧1=1，1∧0=0，0∧0=0，0∧1=0.基于邻接矩阵的电网拓扑辨识算法。

该算法使用节点-支路关联矩阵和之路-节点关联矩阵表示配电网络的基本拓扑结构，通过与开关状态矢量的运算得到节点-节点的邻接矩阵，通过对配电网相对应的网络图连通区域的拓扑分析实现对配电网络的拓扑辨识。

3.1.1. 辨识原理根据图论中网络拓扑理论，对于一个任意的拓扑网络，可以用节点-支路关联矩阵来描述其拓扑结构，而对于一个配电网系统的主接线图，可以抽象成为一个拓扑图来描述。

把配电网中的母线、馈线、各种负荷线映射为拓扑图中的节点；各种厂站开关、关联开关映射为拓扑图中的支路从而得到节点、支路拓扑图。

根据拓扑图中各节点-支路的关联关系列出相应的关联矩阵。

通过对关联矩阵的运算或者搜索分离连通区域，从而进一步进行母线和电气岛的分析。

如图3-1给出了一个典型的配电网结构[12]。

1819根据设备在配电网络中电气特性的近似性，把配电网络设备分成四部分：电源SK ， 开关BK ， 线路LK 和用户UK 。

在图3-1 中，连接所有开关、母线、S34S1S2图 3-1一个典型的配电网络图用户的线都称为L ；而变电站母线、开关站等母线都称为电源S ；所有的断路器、分段开关甚至包含熔断器都统称为开关B ；所有的用户包含配变、负荷母线， 在图中没有标出， 只是用箭头表示将要接用户。

摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1故障定位技术现状及分析 (2)1.1 现有定位方法概况 (2)1.2 存在的问题 (3)1.3 本文的主要工作 (3)2 配电网短路故障定位方法分析 (4)2.1 配电网特点 (4)2.2 配电网故障定位方法综合分析 (6)2.2.1 行波法 (7)2.2.2 阻抗法 (8)2.2.3 基于配电网自动化系统的定位方法 (8)2.3配电网短路故障定位方法的研究策略 (10)2.4 本章小结 (11)3 配电网区段短路故障定位方案 (11)3.1 基于故障指示器的区段定位 (11)3.2 主干线故障定位 (12)3.3 分支线故障定位 (12)4 配电网精确测距公式推理 (13)4.1 对称分量法 (13)4.2 金属性短路故障分析及测距原理算法 (14)4.3 非金属性短路故障分析及测距算法 (17)4.4 小结 (20)5 总结 (20)参考文献 (21)致谢 (22)ContentsAbstract (I)Introduction (1)1 Situation analysis of fault location technology (2)1.1 The existing positioning method (2)1.2 The problems existing in the (3)1.3 The main work of this article (3)2 Short circuit fault location methods to analyze the distribution network (4)2.1 Distribution network characteristics (4)2.2 Comprehensive analysis of distribution network fault location method (6)2.2.1 Traveling wave method (7)2.2.2 Impedance method (8)2.2.3 Methods based on distribution netword automation system (8)2.3 Research strategies of distribution network fault location method (10)2.4 The summary of this chapter (11)3 Distribution extents short-circuit fault location principle (11)3.1 Based on the fault indicator located in the section (11)3.2 The main fault location (12)3.3 A branch line fault location (12)4 Distribution network impedance method precise distance measurement (13)4.1 Symmetrical components method (13)4.2 Anailsis and rnging algorithm of metallic short-circuit fault (14)4.3 Analysis and ranging algorithm of Non-metallic short-circuit fault (17)4.4 Smmary (20)5 Conclusion (20)References (21)Acknowledgements (22)配电网故障定位技术的研究摘要：配电网故障定位技术，对于加快故障处理及时恢复供电，减少因故障损失，具有十分重要的现实意义。

基于网络拓扑状态的配网故障定位分析预测算法摘要：基于网络拓扑以及设备已知状态，综合分析多个数据源提供的停电报告或电能质量报告，可以分析预测配网中未知故障的发生，为故障抢修人员提供故障发生位置，电压等级等故障原因数据，为客服人员提供停电影响范围，预计恢复时间等故障恢复数据，从而减少故障发现到恢复的时间，减轻抢修人员工作强度，提高用电用户满意度.关键词：配网拓扑；故障分析；故障抢修引言随着社会生活的飞速发展，社会活动对电力的需求和依赖也就越大，国家对电网的建设也投入了大量的人力物力，特别的配网系统的投入，已经最大程度上保证了社会生产生活的需要，但就目前情况而言，仍然存在配网系统无法感知的信息死角，这部分设备没有量测采集或者采集通道处于不可用状态时，只能通过人工确认的方式获取这部分设备的当前运行状态，这部分设备如果发生了故障，配网系统是无法感知到这个故障发生的，这时，电网管理者不清楚故障的发生原因，只能被动的向用户所报告的位置派出检修人员，由检修人员现场排查问题，在检修人员查出问题之后，用户才能得知预计恢复时间，如果一个故障引发了多个用户报告，可能需要同时派出多组检修人员到现场处理问题，无论是用户体验还是检修人员的劳动强度，都对配网的快速复电带来了巨大的压力.本文中提及的算法，首先收集配网自动化系统中记录的停电事件，以及客服系统，计量系统所报告的故障信息，形成综合停电池，基于配网自动化系统提供的网络拓扑和设备状态，将客服系统用户报告与计量系统产生报告按照供电设备和停电发生时间分组，然后与已知停电事件相关联，减少被派出的抢修人员数量，提高抢修部门的工作效率；综合未知原因的报告，分析预测可能发生故障的设备，指导抢修人员排查故障，降低抢修人员的劳动强度；分析预测故障原因，给出预计恢复时间，提高用户满意度.1.综合停电池综合停电池中包含了各个系统生存的停电事件信息，质量事件信息和各种保障信息.停电事件信息包括来自配网自动化系统感知到的设备故障引发的停电，配网自动化遥控操作引发的停电，执行计划停电步骤引发的停电以及算法生成的新的停电事件.这些停电事件可能会引起某些设备或者用户的停电或者质量问题，当有设备或者用户发生了停电或者存在质量问题时，首先会分析这个报告中提及的问题是不是由于已知的停电事件引起，如果确认是这个停电事件引起的问题，这个报告会被联系到这个停电事件上去.质量事件一般由于设备的过载或者用户侧谐波电流，大容量单项负荷或者冲击电流等问题引起，具体表现通常有用户侧电压偏高，用户从电压偏低，用户侧电压闪变或者用户测电压波动.有一些质量问题是由于已知停电事件引起，这些质量问题报告会被联系到停电事件上去，对于不是由于停电事件引起的质量问题，算法会按照馈线进行分组，每组生成一个新的质量事件，并将质量问题报告与之关联，然后交由检修人员处理.问题报告分为停电报告和质量报告，停电报告时关于停电问题，质量报告是关于质量问题，从客服系统或者计量系统发出，如果有其他类似系统也可以产生相关内容，可以在后续的系统集成方案中进行信息整合.2.确认事件和疑似事件无论是停电事件还是质量事件，都存在确认事件和疑似事件2种状态，确认事件是指配网自动化系统感知到的设备故障引发的停电事件，配网自动化遥控操作引发的停电事件，执行计划停电步骤引发的停电事件，以及算法中生成的并且被检修人员确认过的事件（包括停电事件和质量事件）.疑似事件是指算法中生成的事件，并且还没有被检修人员确认过的事件.3.算法流程计算过程分为2个过程，先自上而下进行计算，分析当前已知停电会影响到哪些故障报告，再自下而上进行分析，预测未知原因的故障报告的发生原因，最后形成一个统一的计算结果3.1 自上而下计算过程已知停电事件，包括对故障停电、计划停电、紧急停运等信息的综合处理。

基于SOP拓扑结构的配电网系统故障定位方法
胡勇;王炫;程松;邓捷;王世杰
【期刊名称】《电气自动化》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】针对传统配电网系统中故障定位方法存在故障定位信息回馈速度较慢的问题,研究了基于SOP拓扑结构的改进配电网系统,减少了系统因自身原因导致的故障。

基于数据型乘法器加强了系统全局的故障检出定位的能力,同时增强硬件的抗干扰能力。

研究基于MTG定位算法,可以通过对于故障产生原因权重的判断,提高对于定位的精确度。

通过仿真试验表明,所设计的硬件抗干扰电路在干扰数据量为10G时抗干扰率能达到97.25%,具有很好的抗干扰能力。

【总页数】4页(P60-62)
【作者】胡勇;王炫;程松;邓捷;王世杰
【作者单位】西北电力调度控制中心
【正文语种】中文
【中图分类】TM76
【相关文献】
1.基于有向拓扑-时间延时和容错机制的配电网故障定位方法
2.基于多端SOP的柔性配电网拓扑仿真分析
3.基于行波折反射特征和网络拓扑的配电网单相接地故障定位方法
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5.基于有向拓扑-时间延时和容错机制的配电网故障定位方法
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基于拓扑智能分析与展示的配网故障定位系统的设计与实现【摘要】在电力生产运行中，中压配电网故障主要为接地故障，且故障点隐蔽，按传统方式不易查找。

接地故障对线路变电设备、配电设备、配电网会造成严重的危害。

在配电网线路中准确地查找线路故障的区段并进行定位一直是困扰当前配电网运行的技术难点。

本文论述的基于拓扑智能分析与展示的配网故障定位系统通过拓扑图形智能搜索分析算法的分析计算，能够准确定位线路故障，减小故障范围，缩短故障处理时间，从而大大减轻停电对居民、生产生活的影响，减少经济损失，减少社会影响，维护电力公司的良好形象。

【关键词】故障定位；深度优先搜索；拓扑分析；前置机0 引言国家电网公司提出从2011年开始，坚强智能电网关键技术试点工作全面开展。

到2015年，基本建成坚强智能电网，关键技术和装备达到国际领先水平，双向互动服务在大中城市得到推广。

配电网建设是坚强智能电网建设的一个关键环节，同时也是电网运行中较为薄弱的环节。

在生产运行中，中压配电网故障主要为接地故障，且故障点隐蔽，按传统方式不易查找。

接地故障对线路变电设备、配电设备、配电网会造成严重的危害。

在配电网线路中准确地查找线路故障的区段并进行定位一直是困扰当前配电网运行的技术难点。

按传统方式，故障发生后由线路维护人员逐段、逐线、逐杆查找，工作强度大，故障处理时间长，影响人们正常生产生活，且对社会造成了不可估量的损失，同时也影响了电网在社会的企业形象。

因此，建立一套配网故障定位系统来快速定位故障、解决故障，减少故障处理时间，降低故障所引起的损失，提高企业形象已迫在眉睫。

配网智能故障定位系统的建设有着重要意义，通过本文论述的基于拓扑智能分析与展示的配网故障定位系统能够准确定位线路故障，减小故障范围，缩短故障处理时间，从而大大减轻停电对居民、生产生活的影响，减少经济损失，减少社会影响，维护电力公司的良好形象。

由于电能不能储存，一旦发生大面积停电将造成重大损失，及时定位故障，能将损失降低。