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在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法
【专利摘要】本发明提出一种在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，将符合以下条件的电开关判定为处于故障末端的电开关，对于普通开关，该普通开关流过故障电流，在位于该普通开关两侧中有且只有一侧存在至少一个与所述普通开关相邻的电开关流过故障电流；对于边界开关，该边界开关流过故障电流，与该边界开关相邻的电开关都没有流过故障电流；对于末梢开关，该末梢开关流过故障电流。本发明解决同时发生多重故障的判定问题。在同时发生这种多重故障时，能够同时准确判定出多个故障区段，从而减少了故障电流对电网的冲击次数，缩短了故障停电时间，减少了故障的影响范围，提高了电网运行的可靠性和安全性。
【专利说明】在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及配电自动化故障处理技术，特别是涉及采用开环对等式网络的电网内 的故障判定方法。

【背景技术】
[0002] 对等式网络保护算法可以有两种模式。第一种模式是对等式网络保护在辐射状运 行方式下的算法，又称为对等式网络保护的开环模式。第二种模式是对等式网络保护在多 电源并行供电方式下的算法，又称为对等式网络式保护的闭环模式。现有技术针对按开环 模式对等式网络组网的电网设计有故障判定方法，用于定位故障末端。但是现有技术针对 开关对等式网络的故障判定方法存在局限性，如果线路上只发生一个故障，现有技术判定 方法能够准确判定出故障末端和故障区段；如果线路上同时发生多个故障，现有技术判定 方法存在漏判的情况，导致不能及时遏制故障电流对电网的冲击，影响了电网运行的可靠 性和安全性。


【发明内容】

[0003] 本发明要解决的技术问题在于避免现有技术影响了电网运行的可靠性和安全性 的不足之处而提出一种在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，能够在 同时发生多个故障时判定故障末端和故障区段。
[0004] 本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现： 提出一种在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，所述开环对等式 网络包括按行、列矩阵布设的电节点，以及电开关；所述电开关包括普通开关、边界开关和 末梢开关；所述普通开关是电连接在同行或者同列的两相邻电节点之间的电开关；所述边 界开关是其一端电连接位于矩阵边界的电节点，其另一端电连接电源的电开关；所述末梢 开关是仅有一端电连接位于矩阵边界的电节点的电开关。在开环对等式网络中出现多重故 障时，所述方法将符合以下条件的电开关判定为处于故障末端的电开关，对于普通开关，该 普通开关流过故障电流，在位于该普通开关两侧中有且只有一侧存在至少一个与所述普通 开关相邻的电开关流过故障电流；对于边界开关，该边界开关流过故障电流，与该边界开关 相邻的电开关均没有流过故障电流；对于末梢开关，该末梢开关流过故障电流。
[0005] 具体而言，所述开环对等式网络包括按两行两列布设的四个电节点；第一电节点 和第二电节点位于第一行，第三电节点和第四电节点位于第二行，第一电节点和第三电节 点位于第一列，第二电节点和第四电节点位于第二列。
[0006] 进一步地，所述普通开关包括第四电开关、第六电开关、第七电开关和第九电开 关；所述边界开关包括第三电开关和第八电开关；所述末梢开关包括第一电开关、第二电 开关、第五电开关、第十电开关、第i^一电开关和第十二电开关；第四电开关电连接在第一 电节点和第二电节点之间，第六电开关电连接在第一电节点和第三电节点之间，第七电开 关电连接在第二电节点和第四电节点之间，第九电开关电连接在第三电节点和第四电节点 之间；第三电开关未电连接电源的一端电连接第一电节点，第八电开关未电连接电源的一 端电连接第三电节点；第一电开关的一端电连接第一电节点，第二电开关和第五电开关各 自的一端都电连接第二电节点，第十电开关和第十二电开关各自的一端都电连接第四电节 点，第十一电开关的一端电连接第三电节点。
[0007] 更具体地，所述第七电开关和第八电开关处于断开开路的状态；所述第一至第六 电开关，以及第九至第十二电开关都处于闭合导通的状态。
[0008] 以同时发生两处故障为例，在开环对等式网络中出现两处故障，第一处故障发生 在第十电开关与第四电节点之间，第二处故障发生在第四电开关与第二电节点之间。
[0009] 本发明解决所述技术问题还可以通过采用以下技术方案来实现： 提出又一种在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，所述开环对等 式网络包括按行、列矩阵布设的电节点，以及电开关；所述电开关包括普通开关、边界开关 和末梢开关；所述普通开关是电连接在同行或者同列的两相邻电节点之间的电开关；所述 边界开关是其一端电连接位于矩阵边界的电节点，其另一端电连接电源的电开关；所述末 梢开关是仅有一端电连接位于矩阵边界的电节点的电开关。设置反映电开关状态及其相邻 电连接的电开关状态的判据向量J (SOF，LOF，R0F)，其中，S0F表示电开关自身流过故障 电流状态，当电开关自身流过故障电流时，S0F置1，当电开关自身未流过故障电流时，S0F 置0 ;L0F表示位于电开关左侧的电开关流过故障电流状态的逻辑或结果，当位于电开关左 侧的至少一个电开关流过故障电流时，L0F置1，当位于电开关左侧的电开关都没有流过故 障电流时，L0F置0;R0F表示位于电开关右侧的电开关流过故障电流状态的逻辑或结果，当 位于电开关右侧的至少一个电开关流过故障电流时，R0F置1，当位于电开关右侧的电开关 都没有流过故障电流时，R0F置0 ;在开环对等式网络中出现多重故障时，所述方法将符合 以下条件的电开关判定为处于故障末端的电开关，对于普通开关，该普通开关的判据向量J =(1，1，0)，或者J = (1，0,1);对于边界开关，该边界开关的判据向量J = (1，x，0)，或者J =(1，0, X);对于末梢开关，该末梢开关的判据向量J = ( 1，X，X)，上述X指未知状态或者判 定不关心的状态。
[0010] 具体而言，所述开环对等式网络包括按两行两列布设的四个电节点；第一电节点 和第二电节点位于第一行，第三电节点和第四电节点位于第二行，第一电节点和第三电节 点位于第一列，第二电节点和第四电节点位于第二列。
[0011] 进一步地，所述普通开关包括第四电开关、第六电开关、第七电开关和第九电开 关；所述边界开关包括第三电开关和第八电开关；所述末梢开关包括第一电开关、第二电 开关、第五电开关、第十电开关、第i^一电开关和第十二电开关；第四电开关电连接在第一 电节点和第二电节点之间，第六电开关电连接在第一电节点和第三电节点之间，第七电开 关电连接在第二电节点和第四电节点之间，第九电开关电连接在第三电节点和第四电节点 之间；第三电开关未电连接电源的一端电连接第一电节点，第八电开关未电连接电源的一 端电连接第三电节点；第一电开关的一端电连接第一电节点，第二电开关和第五电开关各 自的一端都电连接第二电节点，第十电开关和第十二电开关各自的一端都电连接第四电节 点，第十一电开关的一端电连接第三电节点。
[0012] 更具体地，所述第七电开关和第八电开关处于断开开路的状态；所述第一至第六 电开关，以及第九至第十二电开关都处于闭合导通的状态。
[0013] 以同时发生两处故障为例，在开环对等式网络中出现两处故障，第一处故障发生 在第十电开关与第四电节点之间，第二处故障发生在第四电开关与第二电节点之间。
[0014] 同现有技术相比较，本发明"在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端 的方法"的技术效果在于： 本发明解决同时发生多重故障的判定问题。在同时发生这种多重故障时，能够同时准 确判定出多个故障区段，从而减少了故障电流对电网的冲击次数，缩短了故障停电时间，减 少了故障的影响范围，提高了电网运行的可靠性和安全性。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 图1是本发明"在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法"优选 实施例发生两处故障时的电网结构示意图； 图2是本发明优选实施例发生一处故障时的电网结构示意图； 图3是本发明优选实施例电网结构无向示意图； 图4是本发明优选实施例电网结构内的邻接向量表示意图； 图5是图2所示发生一处故障时的各电开关的相关状态表示意图。

【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图所示实施例作进一步详述。
[0017] 本发明在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法所采用的对等 式网络包括按行、列矩阵布设的电节点，以及电开关。所述电开关包括普通开关、边界开关 和末梢开关。所述普通开关是电连接在同行或者同列的两相邻电节点之间的电开关。所述 边界开关是其一端电连接位于矩阵边界的电节点，其另一端电连接电源的电开关。所述末 梢开关是仅有一端电连接位于矩阵边界的电节点的电开关。本发明优选实施例电网所采用 的对等式网络结构如图1和图2所示，所述开环对等式网络包括按两行两列布设的四个电 节点B1至Μ ;第一电节点B1和第二电节点B2位于第一行，第三电节点B3和第四电节点 Β4位于第二行，第一电节点Β1和第三电节点Β3位于第一列，第二电节点Β2和第四电节点 Β4位于第二列。更具体地，如图1和图2所示，所述普通开关包括第四电开关SW4、第六电 开关SW6、第七电开关SW7和第九电开关SW9。所述边界开关包括第三电开关SW3和第八电 开关SW8。所述末梢开关包括第一电开关SW1、第二电开关SW2、第五电开关SW5、第十电开 关SW10、第i^一电开关SW11和第十二电开关SW12。
[0018] 对于普通开关，第四电开关SW4电连接在第一电节点B1和第二电节点本B2之间， 第六电开关SW6电连接在第一电节点B1和第三电节点B3之间，第七电开关SW7电连接在 第二电节点B2和第四电节点B之间，第九电开关SW9电连接在第三电节点B3和第四电节 点Μ之间。
[0019] 对于边界开关，第三电开关SW3未电连接电源的一端电连接第一电节点Β1，第三 电开关SW3的另一端电连接第一电源点FCB1。第八电开关SW8未电连接电源的一端电连接 第三电节点Β3,第八电开关SW8的另一端电连接第二电源点FCB2。
[0020] 对于末梢开关，第一电开关SW1的一端电连接第一电节点Β1，第二电开关SW2和第 五电开关SW5各自的一端都电连接第二电节点Β2,第十电开关SW10和第十二电开关SW12 各自的一端都电连接第四电节点B4,第i^一电开关SW11的一端电连接第三电节点B3。
[0021] 本发明优选实施例，所述第七电开关SW7和第八电开关SW8处于断开开路的状态， 用矩形格标明该状态。所述第一至第六电开关SW1 - SW6,以及第九至第十二电开关SW9 - SW12都处于闭合导通的状态，用填充阴影线的矩形格标明该状态。
[0022] 由于本发明述及对等式网络的开环模式，因此，图1和图2的对等式网络可以采用 图3所示的无向图示出。该无向图还可用图4所示的反映电开关与相邻电开关电连接关系 邻接向量表进一步说明。
[0023] 现有技术采用的判定故障末端的方法通过以下条件判定位于故障末端处的电开 关，对于普通开关，该普通开关流过故障电流，与该普通开关相邻的电开关有且只有一个电 开关有故障电流流过。对于边界开关，该边界开关流过故障电流，与该边界开关相邻的电开 关都没有流过故障电流。对于末梢开关，该末梢开关流过故障电流，而不需要考虑相邻电开 关是否有故障电流流过。如图2所示，当采用开关对等式网络的电网中，出现一个故障F3， 该故障F3是短路故障，故障电流流经第三电开关SW3、第四电开关SW4和第七电开关SW7。 将每个电开关的故障电流状态与图4所示邻接向量表关联，得出图5所示相关状态表。图 5中，按照边界开关、普通开关和末梢开关的顺序排列。所述故障电流状态是1代表有故障 电流流过，故障电流状态是0代表没有故障电流流过。被括号括起来的电开关一是用来体 现该电开关自身的故障电流状态，二是反映电开关与相邻电开关间的位置关系，对于第六 电开关SW6,图5结合图2可以看出，在位于第六电开关SW6的两侧中都有相邻的电开关， 在位于第六电开关SW6上方一侧中有相邻的第一电开关SW1、第三电开关SW3和第四电开 关SW4,在位于第六电开关SW6下方一侧中有相邻的第八电开关SW8、第九电开关SW9和第 十一电开关SW11。从图2、图5所示，在开环对等式网络中出现一个故障时，采用现有技术 的判定故障末端的方法可以准确判定故障区段。而当如图1所示，出现两处故障是，采用现 有技术的判定故障末端的方法就会出现误判。如图1所示，在开环对等式网络中出现两处 故障，第一处故障F1发生在第十电开关SW10与第四电节点Μ之间，第二处故障F2发生在 第四电开关SW4与第二电节点Β2之间。按照现有技术的判定故障末端的方法，对于作为普 通开关的第九电开关SW9,其自身流过故障电流，相邻开关中有且只有第六电开关SW6流过 故障电流，第九电开关SW9符合现有技术的判定故障末端的方法。而第四电开关SW4不符 合现有技术的判定故障末端的方法。第四电开关SW4是普通开关，其自身流过故障电流，相 邻开关中有但是有多个开关，也就是第三电开关SW3和第六电开关SW6流过故障电流。因 此，现有技术的判定故障末端的方法不能用于出现多重故障的情况。
[0024] 为解决上述问题，本发明提出在开环对等式网络中出现多重故障时，所述方法将 符合以下条件的电开关判定为处于故障末端的电开关， 对于普通开关，该普通开关流过故障电流，在位于该普通开关两侧中有且只有一侧存 在至少一个与所述普通开关相邻的电开关流过故障电流； 对于边界开关，该边界开关流过故障电流，与该边界开关相邻的电开关都没有流过故 障电流； 对于末梢开关，该末梢开关流过故障电流。
[0025] 通过图1所示优选实施例即可验证上述方法用于在开环对等式网络中出现多重 故障时判定故障末端是可行的。
[0026] 本发明还提出另一种与上述方法等效的、在开环对等式网络中出现多重故障时判 定故障末端的方法，设置反映电开关状态及其相邻电连接的电开关状态的判据向量J( S0F， LOF，R0F)，其中， S0F表示电开关自身流过故障电流状态，当电开关自身流过故障电流时，S0F置1，当电 开关自身未流过故障电流时，S0F置0 ; L0F表示位于电开关左侧的电开关流过故障电流状态的逻辑或结果，当位于电开关左 侧的至少一个电开关流过故障电流时，L0F置1，当位于电开关左侧的电开关都没有流过故 障电流时，L0F置0 ; R0F表示位于电开关右侧的电开关流过故障电流状态的逻辑或结果，当位于电开关右 侧的至少一个电开关流过故障电流时，R0F置1，当位于电开关右侧的电开关都没有流过故 障电流时，R0F置0 ; 在开环对等式网络中出现多重故障时，所述方法将符合以下条件的电开关判定为处于 故障末端的电开关， 对于普通开关，该普通开关的判据向量J = (1，1，0)，或者J = (1，0,1); 对于边界开关，该边界开关的判据向量J = (1，χ，〇)，或者J = (1，〇, X); 对于末梢开关，该末梢开关的判据向量J = ( 1，X，X)，上述X指未知状态或者判定不关 心的状态。
[0027] 本发明解决同时发生多重故障的判定问题。在同时发生这种多重故障时，能够同 时准确判定出多个故障区段，从而减少了故障电流对电网的冲击次数，缩短了故障停电时 间，减少了故障的影响范围，提高了电网运行的可靠性和安全性。
【权利要求】
1. 一种在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，所述开环对等式网 络包括按行、列矩阵布设的电节点，以及电开关；所述电开关包括普通开关、边界开关和末 梢开关；所述普通开关是电连接在同行或者同列的两相邻电节点之间的电开关；所述边界 开关是其一端电连接位于矩阵边界的电节点，其另一端电连接电源的电开关；所述末梢开 关是仅有一端电连接位于矩阵边界的电节点的电开关；其特征在于： 在开环对等式网络中出现多重故障时，所述方法将符合以下条件的电开关判定为处于 故障末端的电开关， 对于普通开关，该普通开关流过故障电流，在位于该普通开关两侧中有且只有一侧存 在至少一个与所述普通开关相邻的电开关流过故障电流； 对于边界开关，该边界开关流过故障电流，与该边界开关相邻的电开关均没有流过故 障电流； 对于末梢开关，该末梢开关流过故障电流。
2. 根据权利要求1所述的在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法， 其特征在于： 所述开环对等式网络包括按两行两列布设的四个电节点；第一电节点和第二电节点位 于第一行，第三电节点和第四电节点位于第二行，第一电节点和第三电节点位于第一列，第 二电节点和第四电节点位于第二列。
3. 根据权利要求2所述的在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法， 其特征在于： 所述普通开关包括第四电开关、第六电开关、第七电开关和第九电开关；所述边界开关 包括第三电开关和第八电开关；所述末梢开关包括第一电开关、第二电开关、第五电开关、 第十电开关、第十一电开关和第十二电开关； 第四电开关电连接在第一电节点和第二电节点之间，第六电开关电连接在第一电节点 和第三电节点之间，第七电开关电连接在第二电节点和第四电节点之间，第九电开关电连 接在第三电节点和第四电节点之间； 第三电开关未电连接电源的一端电连接第一电节点，第八电开关未电连接电源的一端 电连接第三电节点； 第一电开关的一端电连接第一电节点，第二电开关和第五电开关各自的一端都电连接 第二电节点，第十电开关和第十二电开关各自的一端都电连接第四电节点，第十一电开关 的一端电连接第三电节点。
4. 根据权利要求3所述的在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法， 其特征在于： 所述第七电开关和第八电开关处于断开开路的状态；所述第一至第六电开关，以及第 九至第十二电开关都处于闭合导通的状态。
5. 根据权利要求4所述的在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法， 其特征在于： 在开环对等式网络中出现两处故障，第一处故障发生在第十电开关与第四电节点之 间，第二处故障发生在第四电开关与第二电节点之间。
6. -种在开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，所述开环对等式网 络包括按行、列矩阵布设的电节点，以及电开关；所述电开关包括普通开关、边界开关和末 梢开关；所述普通开关是电连接在同行或者同列的两相邻电节点之间的电开关；所述边界 开关是其一端电连接位于矩阵边界的电节点，其另一端电连接电源的电开关；所述末梢开 关是仅有一端电连接位于矩阵边界的电节点的电开关；其特征在于： 设置反映电开关状态及其相邻电连接的电开关状态的判据向量J (SOF，LOF，ROF)，其 中， SOF表示电开关自身流过故障电流状态，当电开关自身流过故障电流时，SOF置1，当电 开关自身未流过故障电流时，SOF置0 ; LOF表示位于电开关左侧的电开关流过故障电流状态的逻辑或结果，当位于电开关左 侧的至少一个电开关流过故障电流时，LOF置1，当位于电开关左侧的电开关都没有流过故 障电流时，LOF置0 ; ROF表示位于电开关右侧的电开关流过故障电流状态的逻辑或结果，当位于电开关右 侧的至少一个电开关流过故障电流时，ROF置1，当位于电开关右侧的电开关都没有流过故 障电流时，ROF置0 ; 在开环对等式网络中出现多重故障时，所述方法将符合以下条件的电开关判定为处于 故障末端的电开关， 对于普通开关，该普通开关的判据向量J = (1，1，0)，或者J = (1，0,1); 对于边界开关，该边界开关的判据向量J = (1，χ，〇)，或者J = (1，〇, X); 对于末梢开关，该末梢开关的判据向量J = ( 1，X，X)，上述X指未知状态或者判定不关 心的状态。
7. 根据权利要求6所述的开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，其 特征在于： 所述开环对等式网络包括按两行两列布设的四个电节点；第一电节点和第二电节点位 于第一行，第三电节点和第四电节点位于第二行，第一电节点和第三电节点位于第一列，第 二电节点和第四电节点位于第二列。
8. 根据权利要求7所述的开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，其 特征在于： 所述普通开关包括第四电开关、第六电开关、第七电开关和第九电开关；所述边界开关 包括第三电开关和第八电开关；所述末梢开关包括第一电开关、第二电开关、第五电开关、 第十电开关、第十一电开关和第十二电开关； 第四电开关电连接在第一电节点和第二电节点之间，第六电开关电连接在第一电节点 和第三电节点之间，第七电开关电连接在第二电节点和第四电节点之间，第九电开关电连 接在第三电节点和第四电节点之间； 第三电开关未电连接电源的一端电连接第一电节点，第八电开关未电连接电源的一端 电连接第三电节点； 第一电开关的一端电连接第一电节点，第二电开关和第五电开关各自的一端都电连接 第二电节点，第十电开关和第十二电开关各自的一端都电连接第四电节点，第十一电开关 的一端电连接第三电节点。
9. 根据权利要求8所述的开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法，其 特征在于： 所述第七电开关和第八电开关处于断开开路的状态；所述第一至第六电开关，以及第 九至第十二电开关都处于闭合导通的状态。
10.根据权利要求9所述的开环对等式网络中出现多重故障时判定故障末端的方法， 其特征在于： 在开环对等式网络中出现两处故障，第一处故障发生在第十电开关与第四电节点之 间，第二处故障发生在第四电开关与第二电节点之间。
【文档编号】G01R31/08GK104090207SQ201410274880
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】辛勇军 申请人:航天科工深圳（集团）有限公司