配電網(wǎng)故障定位的一種算法及其程序?qū)崿F(xiàn)

葉凌+鄭鵬

摘 ?要 ?提出了一種配網(wǎng)故障定位算法及其程序的實現(xiàn)，解決線路上各點故障定位，算法的計算量小，計算速度快。根據(jù)饋線終端設備（FTU）獲得的故障過電流信息組成信息矩陣，結(jié)合網(wǎng)絡描述矩陣對信息矩陣進行計算到信息判斷矩陣，由信息判斷矩陣可以直接判別出故障區(qū)域。

關(guān)鍵詞 ?故障過電流;故障定位;配電網(wǎng);算法

中圖分類號：TN948 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）21-0028-02

智能電網(wǎng)項目的展開，在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)、線路柱上開關(guān)安裝了大量的FTU等現(xiàn)場監(jiān)控終端，為提高供電可靠性創(chuàng)造了條件。故障發(fā)生后，利用終端設備FTU提供的短路電流信息，可以對故障實現(xiàn)快速、準確定位。文獻[1]給出了故障定位的矩陣算法，該算法通過網(wǎng)絡描述矩陣和故障信息矩陣相乘，在進行規(guī)格化處理后，才能判定故障點。計算量比較大。文獻[2]提出一種基于網(wǎng)形結(jié)構(gòu)的故障區(qū)段定位算法，該算法判斷原理簡單、直觀、可滿足實時性要求，但不能診斷饋線末端故障的問題。

綜上述，本文提出了一種饋線故障定位算法。該算法不僅能很好地解決饋線各點故障定位問題，而且計算量小，處理速度快。

1 ?算法基本原理

首先獲得當前運行方式的網(wǎng)絡描述矩陣;在發(fā)生故障時，根據(jù)故障電流信息生成一個故障信息矩陣;通過矩陣運算得到故障判定矩陣，應用故障判據(jù)就可判斷出故障區(qū)段。

對饋線上的設備作為節(jié)點進行編號，編號無規(guī)則，順序可任取。

①網(wǎng)形結(jié)構(gòu)矩陣D形成規(guī)則。N節(jié)點網(wǎng)絡，則D對應為矩陣。定義如下：如果節(jié)點i有子節(jié)點j，則Dij=1，否則Dij=0。若i和j之間有一條饋線且正方向是由i指向j，則對應Dij=1否則Dij=0。②故障信息矩陣G。假定i有故障電流，且方向和正方向相同，則將G中的元素置1，其余均置0。③故障區(qū)間判斷矩陣P=D+G。

故障區(qū)間是判斷P中元素是否滿足2個條件：

①Pii=1;②、對所有的Pii=1的j（j≠i），都有Pij=0。

它的物理意義為：當i有故障電流，j在i的下方，j沒有故障電流或反方向故障電流，這時可判定i，j之間發(fā)生了

故障。

當故障發(fā)生在末端i時，其判別條件是：若有Pii=1，且對于所有的Pij=0（j≠i）。

它的物理意義是：當某點i 流過故障電流，且i不存在子節(jié)點，那么末端i必然發(fā)生故障。

2 ?應用舉例

如圖所示，假設由A供電，則網(wǎng)絡描述矩陣D為：D13、D27、D36、D49、D62、D68、D75、D712、D810、D811、D104元素為1，其余均為0。

假設在圖示f1，f2，f3三點發(fā)生故障

G=[1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0]。

P=D+G得出：

P11、P13、P22、P27、P33、P36、P44、P49、P62、P66、P68、P75、P77、P712、P88、P810、P811、P1010、P114、P1111為1，其余元素均為0。

從P中可以看出：

P44=1，P49=1，P99=0，滿足判定條件，故區(qū)段4-9為故障區(qū)段。

P77=1，P75=1，P712=1，P55=0，P1212=0，滿足判定條件，故區(qū)段7-5、7-12為故障區(qū)段。

第10行除了P1010=1，其余都為0，滿足末端故障判定條件，所以節(jié)點10末端饋線發(fā)生故障。

其余均不滿足判斷條件，為非故障區(qū)段。

3 ?算法實現(xiàn)

程序?qū)崿F(xiàn)如下。

讀文件程序：

int n;

char filename1[100]; ?filename1[100]用來存讀文件的文件路徑

FILE *fp; ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文件指針變量

printf（“Enter the file name1：＼n”）;

gets（filename1）; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 從鍵盤獲得讀文件的文件路徑

if（（fp=fopen（filename1，”r”））==NULL） ? ? ?打開文件

{ printf（“Cannot open infilep.dat＼n”）;

exit（0）; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 退出

節(jié)點編號程序：

for（i=1;i<=L;i++） ? ? ? ? ? ? ? ? 行掃描，L為網(wǎng)

絡層數(shù)

{ f=pow（2，i-1）; ? ? ? ? ? ? ? ? ? f表示每層的編號數(shù)目個

for（j=1;j<=f;j++） ? ? ? ? ? ? ? 列掃描endprint

{zan=fscanf（fp，”%2d”，&n）; ? ?每次從文件中讀取2個字節(jié)，并將其存于&n中

a[i][j]=n;

}

}

網(wǎng)絡描述矩陣：

for（i=1;i

{ for（j=1;j<=f;j++）

{

if（（a[i][j]！=0）&&（a[i+1][2*j-1]！=0）） 判斷（父節(jié)點的）左子節(jié)點是否存在

{m=a[i][j];

n=a[i+1][2*j-1]; ? ? ? ? ? ? ? 提取行、列號

c[m][n]=1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?確定父節(jié)點與左子節(jié)點的正向連接關(guān)系

}

if（（a[i][j]！=0）&&（a[i+1][2*j]！=0）） ? 判斷（父節(jié)點的）右子節(jié)點是否存在

{m=a[i][j];

n=a[i+1][2*j]; ? ? ? ? ? ? ? ? ?提取行、列號

c[m][n]=1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 確定父節(jié)點與右子節(jié)點的正向連接關(guān)系

}

}

}

故障判斷程序

for（i=1;i<=num;i++） ? ? ? ? ? ? 行掃描，num為編號數(shù)目

{ ? x=y=f=0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x，y，f用來計數(shù)

for（j=1;j<=num;j++） ? ? ? ? ? ? 行掃描，num為編號數(shù)目

{

if（i==j） ?continue; ? ? 如果i==j，跳出去執(zhí)行j++

if（（p[i][i]==1）&&（p[i][j]==1）&&（p[j][j]==0））

x=x+1; ? ? ? ? ? ? ? ? ?滿足條件的元素個數(shù)

else if（（p[i][i]==1）&&（p[i][j]==1）&&（p[j][j]==1））

y=y+1; ? ? ? ? ? ? ? ? 對角元素為1，但不滿足條件的元素個數(shù)

else if（p[i][i]==0）

f=f+1;} ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對角元素為0即完全不滿足條件的

if（（x==0）&&（y==0）&&（f==0）） ? ? ? ? 符合末端判據(jù)要求

fprintf（fp1，"有故障發(fā)生在節(jié)點%d之后的末端饋線上＼n"，i）;

if（（x>0）&&（y==0））

for（k=1;k<=num;k++）

{

if（k==i） continue;

if（（p[i][i]==1）&&（p[i][k]==1）&&（p[k][k]==0）） ? ?符合區(qū)段故障判據(jù)要求

fprintf（fp1，"有故障發(fā)生在節(jié)點%d和節(jié)點%d之間的饋線上＼n"，i，k）;

}

}

將程序運行后內(nèi)容如下：

所得結(jié)果與實際故障情況相吻合，體現(xiàn)了所編程序的正確性、可行性。

參考文獻

[1]劉健，倪健立，杜宇.配電網(wǎng)故障區(qū)段判斷和隔離的統(tǒng)一矩陣算法[J].電力系統(tǒng)自動化，1999，23（1）：31-33.

[2]衛(wèi)志農(nóng)，何樺，鄭玉平.配電網(wǎng)故障區(qū)段定位的一種新算法[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，2（14）：46-50.

[3]蔣秀潔，熊信銀，等.改進矩陣算法及其在配電網(wǎng)故障區(qū)段定位中的應用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（19）：60-63.

[4]楊俊起，陳滟濤，楊凌霄，王福忠.配電網(wǎng)故障區(qū)段定位的改進矩陣算法研究[J].南京理工大學學報，2007，33（5）：135-138.endprint

{zan=fscanf（fp，”%2d”，&n）; ? ?每次從文件中讀取2個字節(jié)，并將其存于&n中

a[i][j]=n;

}

}

網(wǎng)絡描述矩陣：

for（i=1;i

{ for（j=1;j<=f;j++）

{

if（（a[i][j]！=0）&&（a[i+1][2*j-1]！=0）） 判斷（父節(jié)點的）左子節(jié)點是否存在

{m=a[i][j];

n=a[i+1][2*j-1]; ? ? ? ? ? ? ? 提取行、列號

c[m][n]=1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?確定父節(jié)點與左子節(jié)點的正向連接關(guān)系

}

if（（a[i][j]！=0）&&（a[i+1][2*j]！=0）） ? 判斷（父節(jié)點的）右子節(jié)點是否存在

{m=a[i][j];

n=a[i+1][2*j]; ? ? ? ? ? ? ? ? ?提取行、列號

c[m][n]=1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 確定父節(jié)點與右子節(jié)點的正向連接關(guān)系

}

}

}

故障判斷程序

for（i=1;i<=num;i++） ? ? ? ? ? ? 行掃描，num為編號數(shù)目

{ ? x=y=f=0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x，y，f用來計數(shù)

for（j=1;j<=num;j++） ? ? ? ? ? ? 行掃描，num為編號數(shù)目

{

if（i==j） ?continue; ? ? 如果i==j，跳出去執(zhí)行j++

if（（p[i][i]==1）&&（p[i][j]==1）&&（p[j][j]==0））

x=x+1; ? ? ? ? ? ? ? ? ?滿足條件的元素個數(shù)

else if（（p[i][i]==1）&&（p[i][j]==1）&&（p[j][j]==1））

y=y+1; ? ? ? ? ? ? ? ? 對角元素為1，但不滿足條件的元素個數(shù)

else if（p[i][i]==0）

f=f+1;} ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對角元素為0即完全不滿足條件的

if（（x==0）&&（y==0）&&（f==0）） ? ? ? ? 符合末端判據(jù)要求

fprintf（fp1，"有故障發(fā)生在節(jié)點%d之后的末端饋線上＼n"，i）;

if（（x>0）&&（y==0））

for（k=1;k<=num;k++）

{

if（k==i） continue;

if（（p[i][i]==1）&&（p[i][k]==1）&&（p[k][k]==0）） ? ?符合區(qū)段故障判據(jù)要求

fprintf（fp1，"有故障發(fā)生在節(jié)點%d和節(jié)點%d之間的饋線上＼n"，i，k）;

}

}

將程序運行后內(nèi)容如下：

所得結(jié)果與實際故障情況相吻合，體現(xiàn)了所編程序的正確性、可行性。

參考文獻

[1]劉健，倪健立，杜宇.配電網(wǎng)故障區(qū)段判斷和隔離的統(tǒng)一矩陣算法[J].電力系統(tǒng)自動化，1999，23（1）：31-33.

[2]衛(wèi)志農(nóng)，何樺，鄭玉平.配電網(wǎng)故障區(qū)段定位的一種新算法[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，2（14）：46-50.

[3]蔣秀潔，熊信銀，等.改進矩陣算法及其在配電網(wǎng)故障區(qū)段定位中的應用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（19）：60-63.

[4]楊俊起，陳滟濤，楊凌霄，王福忠.配電網(wǎng)故障區(qū)段定位的改進矩陣算法研究[J].南京理工大學學報，2007，33（5）：135-138.endprint

{zan=fscanf（fp，”%2d”，&n）; ? ?每次從文件中讀取2個字節(jié)，并將其存于&n中

a[i][j]=n;

}

}

網(wǎng)絡描述矩陣：

for（i=1;i

{ for（j=1;j<=f;j++）

{

if（（a[i][j]！=0）&&（a[i+1][2*j-1]！=0）） 判斷（父節(jié)點的）左子節(jié)點是否存在

{m=a[i][j];

n=a[i+1][2*j-1]; ? ? ? ? ? ? ? 提取行、列號

c[m][n]=1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?確定父節(jié)點與左子節(jié)點的正向連接關(guān)系

}

if（（a[i][j]！=0）&&（a[i+1][2*j]！=0）） ? 判斷（父節(jié)點的）右子節(jié)點是否存在

{m=a[i][j];

n=a[i+1][2*j]; ? ? ? ? ? ? ? ? ?提取行、列號

c[m][n]=1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 確定父節(jié)點與右子節(jié)點的正向連接關(guān)系

}

}

}

故障判斷程序

for（i=1;i<=num;i++） ? ? ? ? ? ? 行掃描，num為編號數(shù)目

{ ? x=y=f=0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x，y，f用來計數(shù)

for（j=1;j<=num;j++） ? ? ? ? ? ? 行掃描，num為編號數(shù)目

{

if（i==j） ?continue; ? ? 如果i==j，跳出去執(zhí)行j++

if（（p[i][i]==1）&&（p[i][j]==1）&&（p[j][j]==0））

x=x+1; ? ? ? ? ? ? ? ? ?滿足條件的元素個數(shù)

else if（（p[i][i]==1）&&（p[i][j]==1）&&（p[j][j]==1））

y=y+1; ? ? ? ? ? ? ? ? 對角元素為1，但不滿足條件的元素個數(shù)

else if（p[i][i]==0）

f=f+1;} ? ? ? ? ? ? ? ? ? 對角元素為0即完全不滿足條件的

if（（x==0）&&（y==0）&&（f==0）） ? ? ? ? 符合末端判據(jù)要求

fprintf（fp1，"有故障發(fā)生在節(jié)點%d之后的末端饋線上＼n"，i）;

if（（x>0）&&（y==0））

for（k=1;k<=num;k++）

{

if（k==i） continue;

if（（p[i][i]==1）&&（p[i][k]==1）&&（p[k][k]==0）） ? ?符合區(qū)段故障判據(jù)要求

fprintf（fp1，"有故障發(fā)生在節(jié)點%d和節(jié)點%d之間的饋線上＼n"，i，k）;

}

}

將程序運行后內(nèi)容如下：

所得結(jié)果與實際故障情況相吻合，體現(xiàn)了所編程序的正確性、可行性。

參考文獻

[1]劉健，倪健立，杜宇.配電網(wǎng)故障區(qū)段判斷和隔離的統(tǒng)一矩陣算法[J].電力系統(tǒng)自動化，1999，23（1）：31-33.

[2]衛(wèi)志農(nóng)，何樺，鄭玉平.配電網(wǎng)故障區(qū)段定位的一種新算法[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，2（14）：46-50.

[3]蔣秀潔，熊信銀，等.改進矩陣算法及其在配電網(wǎng)故障區(qū)段定位中的應用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（19）：60-63.

[4]楊俊起，陳滟濤，楊凌霄，王福忠.配電網(wǎng)故障區(qū)段定位的改進矩陣算法研究[J].南京理工大學學報，2007，33（5）：135-138.endprint