一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法及装置

技术领域

本发明属于电能质量技术领域，尤其涉及一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法及装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着电力工业和高新技术的发展，各种高度自动化与智能化的现代工业设备的应用，电能质量问题日益引起人们的关注。其中，电压暂降已被认为是影响用电设备正常、安全运行的最主要电能质量问题。现代工业负荷系统中的敏感负荷，如可编程逻辑控制器、计算机、交流接触器、可调速电机等对电压暂降非常敏感，单个设备或元件的故障可能使整个生产线的产品报废，带来极大的经济损失。据统计，电压暂降引起70％以上的电能质量问题，在欧美发达国家每次电压暂降事故造成的经济损失都在百万美元以上。

对“U型暂降”和“V型暂降”其两类进行研究。“U型暂降”波形呈现出一个“U”字形，电压迅速下降，停留一段时间，然后再次迅速上升。“V型暂降”波形呈现出一个“V”字形，电压迅速下降，然后迅速上升。

现有电压暂降源定位方法受故障电阻的影响较大，估计故障电阻繁杂且不准，繁杂导致计算量大，估计不准导致定位精度差。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法及装置，其无需考虑过渡电阻对计算结果的影响，计算简洁且算法效率高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法，包括如下步骤：

确定需配置电压监测装置的两个监测点，基于该监测点获取监测点电压数据；

通过监测点电压数据，判断电压暂降源的类型；若电压暂降源的类型为正常操作类电压暂降源，通过查找操作记录进行定位，若电压暂降源的类型为瞬时性故障类的电压暂降源，通过两监测点法，结合电压暂降源点到线路首端端点的距离和瞬时性故障线路总长度得到的故障距离进行定位。

本发明的第二个方面提供一种基于两监测点数据的电压暂降源定位装置，包括：

电压暂降监测点配置与测量模块，其用于确定需配置电压监测装置的两个监测点，基于该监测点获取监测点电压数据；

电压暂降源类型判别模块，其用于通过监测点电压数据，判断电压暂降源的类型；

电压暂降源位置定位模块，其用于若电压暂降源的类型为正常操作类电压暂降源，通过查找操作记录进行定位，若电压暂降源的类型为瞬时性故障类的电压暂降源，通过两监测点法，结合电压暂降源点到线路首端端点的距离和瞬时性故障线路总长度得到的故障距离进行定位。

本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法中的步骤。

本发明的第四个方面提供一种计算机设备。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过监测点电压数据，判断电压暂降源的类型；若电压暂降源的类型为正常操作类电压暂降源，通过查找操作记录进行定位，若电压暂降源的类型为瞬时性故障类的电压暂降源，通过两监测点法，结合电压暂降源点到线路首端端点的距离和瞬时性故障线路总长度得到的故障距离进行定位。本发明通过用了两个监测点数据来进行定位，计算中无需故障电阻的估计，排除了故障电阻不准确造成的定位精度差的问题。另外计算数据仅采用电压数据，所需数据少。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1本实施例提供的一种基于两监测点数据的电压暂降源定位流程图；

图2本实施例提供的电力系统电压定位研究原理图；

图3本实施例提供的最优实施例用IEEE9节点系统图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法，包括如下步骤：

步骤1：确定需配置电压监测装置的两个监测点和进行电压测量获取监测点电压数据。

步骤1中，采用组合优化法确定需配置电压监测装置的两个监测点，包括：

建立可安装监测装置点的集合，以其中的两监测点组合，建立电压暂降源可定位矩阵，以电压暂降源可定位为约束，以成本最优为目标，进行电压暂降监测点进行优化配置，确定系统配置的两个监测点。

具体包括：

首先将电网中可行节点进行统计，统计可安装电压暂降监测装置的节点，和各个节点的安装成本，建立可安装节点集合和相应的安装成本集合。

利用可安装节点集合两两组合形成可行的两监测点组合的集合X＝{X

按照配置经济性最优的原则，建立如下目标函数：

式中，i为含两个电压暂降监测点的组合的编号；C

约束条件为：

其中，M表示瞬时性故障可观测矩阵，下标LLL、LG、LL和LLG分别表示三相短路、单相短路接地、两相相间短路和两相短路接地四种短路故障类型；

具体的瞬时性故障可观测矩阵的计算方法如下：

通过求解改优化模型，确定系统配置的两监测点，记为该两监测点组合为(k、l)。

步骤2：对监测点电压数据预处理。

按照国标要求进行数据采集，然后进行傅里叶分解(FFT)，提取其三相基频信号，剔除噪声；对提取的基频信号利用对称分量法进行相序变换，计算出系统零序正序和负序；最后基于正序数据计算其有效值。

步骤2中，所述利用对称分量法进行相序变换如下：

其中：

步骤3：通过监测点电压数据，判断电压暂降源的类型。

首先判断是正常操作类电压暂降源，还是瞬时性故障类的电压暂降源；

对于正常操作类的电压暂降源进一步判断，是大型变压器的投入还是大型非线性负荷的投入；

对于瞬时性故障类的电压暂降源进一步区分是单相接地类故障，两相接地类故障，两相相间短路类故障，三相短路类故障。

步骤4：对于正常操作类电压暂降源，通过查找操作记录进行定位，对于瞬时性故障类的电压暂降源通过两监测点法进行定位。

步骤4中，所述基于两监测点的电压暂降源定位方法包括：

如图2所示，电力系统中的某瞬时性故障线路pq，pq分别为线路的首末端标号，其总阻抗为z

式中，L

其中，k为系统中配置好两个监测中的一个，上标1表示正序。系数

其中，

系统中优化配置的两监测点组合为(k、l)，系统中两个监测点k、l电压暂降前后的数据，且这两个监测点的数据同步，此时可以得到l处的电压如下所示：

其中：

由式(11)和式(12)可得：

定义监测点在电压暂降前后电压变化量之比d

其中：

由式(11)和式(12)算出故障距离m如下：

即可求出故障距离。由于计算、测量等误差的存在，式(15)的计算结果可能为复数，从工程角度看，上式改为：

如图3所示，本发明采用IEEE9节点系统进行最优实施例的展示。已知瞬时性故障发生在line(5,4)上。

通过电力系统参数提前计算好如下参数：

通过建立优化配置模型：

得到可行的两监测点组合为：(5,6)，(5,7)(5,9)，(6,7)，(6,9)，(7,9)

以在节点5,6安装电压暂降监测装置，将5节点和6节点电压进行FFT变换，提前其暂降前后的基频分量分别为：V

通过：V

通过故障前后a项正序的电压做差得到

有上面电压变化量计算：

将d

同样通过监测点组合(5,7)(5,9)，(6,7)，(6,9)，(7,9)也可分别计算电压暂降源的估计值分别为：0.32；0.34；0.39；1.36；0.35.

因1.36不在(0,1)范围之内予以排除。

综上估计电压暂降源位置为line(5,4)上距离5节点32％～37％处。对于该段线路再巡查时应予以重点巡查。

实施例二

本实施例提供一种基于两监测点数据的电压暂降源定位装置，包括：

电压暂降监测点配置与测量模块，其用于确定需配置电压监测装置的两个监测点，基于该监测点获取监测点电压数据；

电压暂降源类型判别模块，其用于通过监测点电压数据，判断电压暂降源的类型；

电压暂降源位置定位模块，其用于若电压暂降源的类型为正常操作类电压暂降源，通过查找操作记录进行定位，若电压暂降源的类型为瞬时性故障类的电压暂降源，通过两监测点法，结合电压暂降源点到线路首端端点的距离和瞬时性故障线路总长度得到的故障距离进行定位。

实施例三

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如实施例一所述的一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法中的步骤。

实施例四

本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如实施例一所述的一种基于两监测点数据的电压暂降源定位方法中的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。