本實用新型涉及電力系統(tǒng)配網(wǎng)故障定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺。

背景技術(shù)：

分布式發(fā)電(DG)因環(huán)境友好、經(jīng)濟及提高系統(tǒng)可靠性等特點而應(yīng)用廣泛，但其接入也給配電網(wǎng)的故障定位帶來一定影響，主要包括：傳統(tǒng)配電網(wǎng)的故障電流只由主變電源提供，為單向流動，DG接入使得故障電流變?yōu)殡p向流動；其次，傳統(tǒng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時，只有主變電源到故障點的路徑存在故障電流，多個DG接入后，每個DG都會向故障點提供故障電流，使得存在故障電流的線路數(shù)目大為增多。

在實現(xiàn)過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)中至少存在如下問題：由于DG接入使得故障電流的流動較為復(fù)雜，因此依賴傳統(tǒng)技術(shù)進行故障定位，搜索速度慢，且無法對含DG配電網(wǎng)故障區(qū)段進行實時有效的準確定位，不利于盡快排除故障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對傳統(tǒng)技術(shù)不能實時有效準確的對含DG配電網(wǎng)故障區(qū)段進行定位的問題，提供一種配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型技術(shù)方案的實施例為：

提供了一種配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺，包括配電遠方終端、故障定位裝置、路由器以及系統(tǒng)主站；配電遠方終端包括線路監(jiān)測裝置、DG監(jiān)測裝置以及通信主機；

線路監(jiān)測裝置的信號輸出端、DG監(jiān)測裝置的信號輸出端分別通過信號線與故障定位裝置的信號輸入側(cè)相連接；故障定位裝置的信號輸出側(cè)連接通信主機；通信主機通過路由器連接系統(tǒng)主站。

上述技術(shù)方案具有如下有益效果：

本實用新型配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺，可以模擬簡單配電饋線故障定位，并通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的處理實現(xiàn)故障的準確定位；其中，DG監(jiān)測裝置可以監(jiān)測DG的狀態(tài)，獲取DG運行實時數(shù)據(jù)，判斷DG是否正常工作，線路監(jiān)測裝置可以采集電流信號，并作為故障定位裝置的故障信息原始數(shù)據(jù)，由故障定位裝置根據(jù)上述數(shù)據(jù)進行定位饋線故障區(qū)段，輸出故障區(qū)段信號，并通過通信主機向系統(tǒng)主站上傳相應(yīng)的故障信息。本實用新型提供了一種定位精度較高，可靠性良好的故障定位平臺，可實現(xiàn)在含DG配電網(wǎng)中對單點以及多點故障的準確定位，并有很好的容錯能力。

附圖說明

通過附圖中所示的本實用新型的優(yōu)選實施例的更具體說明，本實用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分，且并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本實用新型的主旨。

圖1為本實用新型配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的首選實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件并與之結(jié)合為一體，或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“輸入側(cè)”、“輸出側(cè)”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

本實用新型配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺實施例1：

為了解決傳統(tǒng)技術(shù)不能實時有效準確的對含DG配電網(wǎng)故障區(qū)段進行定位的問題，提供一種配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺實施例1；圖1為本實用新型配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，可以包括配電遠方終端110、故障定位裝置120、路由器130以及系統(tǒng)主站140；配電遠方終端110包括線路監(jiān)測裝置112、DG監(jiān)測裝置114以及通信主機116；

線路監(jiān)測裝置112的信號輸出端、DG監(jiān)測裝置114的信號輸出端分別通過信號線與故障定位裝置120的信號輸入側(cè)相連接；故障定位裝置120的信號輸出側(cè)連接通信主機116；通信主機116通過路由器130連接系統(tǒng)主站140。

在一個具體的實施例中，線路監(jiān)測裝置為配電自動化饋線終端SY20饋線終端裝置。

在一個具體的實施例中，DG監(jiān)測裝置為分布式監(jiān)控系統(tǒng)。

具體而言，本實用新型可以實現(xiàn)基于多尺度量子諧振子優(yōu)化算法故障定位處理，本實用新型可以包括配電遠方終端和系統(tǒng)主站，其中配電遠方終端可以包括監(jiān)測裝置、DG監(jiān)測裝置、故障定位裝置以及通信主機；系統(tǒng)主站可以包括路由器。本實用新型可以模擬簡單配電饋線故障定位：DG監(jiān)測裝置用于監(jiān)測DG的狀態(tài)，判斷DG是否正常工作，監(jiān)測裝置用于采集電流信號，并作為故障定位裝置的故障信息原始數(shù)據(jù)，故障定位裝置可以利用內(nèi)部含微分進化算法的故障定位芯片定位饋線故障區(qū)段，輸出的故障區(qū)段信號與面板指示器的信號輸入端連接，并通過通信主機向系統(tǒng)主站上傳故障信息。本實用新型提供了一種定位精度較高，可靠性良好的故障定位方案。

在一個具體的實施例中，故障定位裝置可以包括內(nèi)置服務(wù)器；

線路監(jiān)測裝置將監(jiān)測到的故障信息初始數(shù)據(jù)、DG監(jiān)測裝置將檢測到的DG運行實時數(shù)據(jù)輸出給內(nèi)置服務(wù)器；內(nèi)置服務(wù)器根據(jù)接收到的故障信息初始數(shù)據(jù)和DG運行實時數(shù)據(jù)進行故障區(qū)段定位，并通過通信主機向系統(tǒng)主站輸出故障區(qū)段定位的結(jié)果。

具體而言，故障定位裝置的功能可以通過一套帶服務(wù)器的主機來實現(xiàn)(可以通過現(xiàn)有的服務(wù)器或內(nèi)置芯片等硬件來實現(xiàn))；在一個具體實例中，該服務(wù)器可以運行多尺度量子諧振子優(yōu)化算法，并基于該多尺度量子諧振子優(yōu)化算法進行故障定位操作。

其中，線路監(jiān)測裝置可以對配電網(wǎng)中電流進行監(jiān)測，并將其與設(shè)定整定電流對比生成由0、1、-1構(gòu)成的離散數(shù)據(jù)，作為故障信息存放于數(shù)組X中；為通過數(shù)組X的信息，尋求發(fā)生故障的設(shè)備，通過構(gòu)造目標函數(shù)F，用以描述配網(wǎng)饋線實際情況與期望故障情況的差值；監(jiān)測裝置采用線路監(jiān)測裝置對饋線電流進行監(jiān)測，并通過與系統(tǒng)設(shè)定的電流整定值比較生成離散的故障信息數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)饋線電流變化的在線監(jiān)測。

DG監(jiān)測裝置可以對配電網(wǎng)中的DG進行監(jiān)測，顯示DG運行的實時狀態(tài)信息，用于判斷DG是否正常運行；

故障定位裝置可以基于故障定位芯片(即內(nèi)部服務(wù)器)，通過多尺度量子諧振子優(yōu)化算法進行故障線段的定位。在應(yīng)用階段，基于上述建立的目標函數(shù)，利用多尺度量子諧振子優(yōu)化算法，對滿足目標函數(shù)F的最小值，在信息數(shù)組X中進行尋優(yōu)，實現(xiàn)對故障區(qū)段的定位。針對在配電網(wǎng)中有DG進行供電的情況下，當(dāng)饋線有一處和多處發(fā)生故障時，考慮信息傳輸有無畸變對于定位準確度帶來的影響，并進行仿真分析。其中，故障定位裝置采用多尺度量子諧振子優(yōu)化算法(即故障定位算法)，可以對配電網(wǎng)饋線的故障區(qū)段進行快速定位，當(dāng)上傳主站的信息出現(xiàn)錯誤時，仍可正確定位故障區(qū)段，有較好的容錯能力。

在一個具體的實施例中，內(nèi)置服務(wù)器通過電力無線專網(wǎng)連接通信主機。

具體而言，故障定位裝置可以利用線路監(jiān)測裝置提供的各區(qū)段電流信息以及DG監(jiān)測裝置提供的DG運行的實時信息，通過內(nèi)部芯片的故障定位算法對故障區(qū)段進行定位，并將定位的故障信息通過通信主機上傳至系統(tǒng)主站，通過電力無線專網(wǎng)進行連接。本實用新型可以模擬含DG配電網(wǎng)的故障定位，并且對于定位故障區(qū)段可通過信息反饋的方式，對相應(yīng)區(qū)段的故障進行排除，使配電線路正常運行。

在一個具體的實施例中，通信主機的信號傳輸端通過電力無線專網(wǎng)與路由器雙向無線連接。

具體而言，利用通信主機可實現(xiàn)故障信息的實時雙向傳輸，便于在線監(jiān)測配電網(wǎng)饋線運行狀況。

在一個具體的實施例中，配電遠方終端還包括連接故障定位裝置的信號輸出側(cè)的面板指示器；

面板指示器的信號傳輸端與路由器雙向無線連接。

具體而言，面板指示器可以根據(jù)接收到的故障數(shù)據(jù)進行在線報警。

在一個具體的實施例中，系統(tǒng)主站包括通信交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶端以及監(jiān)控中心服務(wù)器；

路由器與監(jiān)控中心服務(wù)器相連接；通信交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶端分別與監(jiān)控中心服務(wù)器相連接。

具體而言，系統(tǒng)主站可以包括路由器、通信交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶端、監(jiān)控中心服務(wù)器；路由器、通信交換機的信號傳輸端、數(shù)據(jù)服務(wù)器的信號傳輸端、客戶端的信號傳輸端均與監(jiān)控中心服務(wù)器的信號傳輸端雙向連接。

其中，通信主機對接收到的故障定位裝置發(fā)送的故障數(shù)據(jù)進行在線處理，并通過路由器將處理后的故障數(shù)據(jù)在線發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器。監(jiān)控中心服務(wù)器根據(jù)接收到的饋線故障數(shù)據(jù)在線生成控制指令，并通過路由器將控制指令在線同步發(fā)送至面板指示器和通信主機。面板指示器根據(jù)接收到的控制指令進行在線復(fù)位。通信主機對接收到的控制指令進行在線處理，并將處理后的控制指令在線同步發(fā)送至故障檢測終端。故障檢測終端根據(jù)接受到的控制指令在線設(shè)定或修改饋線故障數(shù)據(jù)設(shè)定值，從而實現(xiàn)故障排除。

而基于本實用新型各實施例中與通信主機相連接的系統(tǒng)主站，一方面，工作人員可通過客戶端對監(jiān)控中心服務(wù)器接收到的饋線故障數(shù)據(jù)進行在線預(yù)覽，并可對數(shù)據(jù)進行分析從而開展預(yù)測維修。另一方面，監(jiān)控中心服務(wù)器可通過數(shù)據(jù)服務(wù)器對接收到的故障數(shù)據(jù)進行在線存儲和讀取，繼而形成歷史故障數(shù)據(jù)庫，方便對重點故障區(qū)段加強防護。

本實用新型配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺實施例1，可以模擬簡單配電饋線故障定位：DG監(jiān)測裝置可以監(jiān)測DG的狀態(tài)，獲取DG運行實時數(shù)據(jù)，判斷DG是否正常工作，線路監(jiān)測裝置可以采集電流信號，并作為故障定位裝置的故障信息原始數(shù)據(jù)，由故障定位裝置根據(jù)上述數(shù)據(jù)進行定位饋線故障區(qū)段，輸出故障區(qū)段信號，并通過通信主機向系統(tǒng)主站上傳相應(yīng)的故障信息。本實用新型提供了一種定位精度較高，可靠性良好的故障定位方案，可實現(xiàn)在含DG配電網(wǎng)中對單點以及多點故障的準確定位，并有很好的容錯能力和一定的抗干擾能力。

本實用新型配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺一具體實施例：

基于以上配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺實施例1的技術(shù)方案，同時為了解決傳統(tǒng)技術(shù)不能實時有效準確的對含DG配電網(wǎng)故障區(qū)段進行定位的問題，并進一步詳細闡述本實用新型的技術(shù)實現(xiàn)過程，本實用新型還提供了一種配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺一具體實施例；圖2為本實用新型配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示：

本實用新型配電網(wǎng)故障定位模擬實驗平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)基于多尺度量子諧振子優(yōu)化算法的故障定位計算，具體可以包括配電遠方終端和系統(tǒng)主站；

配電遠方終端包括配電遠方終端包括線路監(jiān)測裝置、DG監(jiān)測裝置、故障定位裝置、信號采集器、面板指示器、通信主機。

需要注意的是，本實用新型說明書中出現(xiàn)的公式以及相關(guān)方法步驟的描述，是為了闡述本實用新型的技術(shù)實現(xiàn)過程(即涉及到的相應(yīng)技術(shù)原理)，本實用新型的技術(shù)實現(xiàn)的核心點在于配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺中各裝置設(shè)備以及它們之間的連接關(guān)系，即本實用新型是基于各模塊裝置以及它們之間的結(jié)構(gòu)連接關(guān)系實現(xiàn)模擬簡單配電饋線故障定位的，具體而言DG監(jiān)測裝置可以監(jiān)測DG的狀態(tài)，獲取DG運行實時數(shù)據(jù)，判斷DG是否正常工作，線路監(jiān)測裝置可以采集電流信號，并作為故障定位裝置的故障信息原始數(shù)據(jù)，由故障定位裝置根據(jù)上述數(shù)據(jù)進行定位饋線故障區(qū)段，輸出故障區(qū)段信號，并通過通信主機向系統(tǒng)主站上傳相應(yīng)的故障信息。而具體采用什么故障定位算法或具體通過怎樣的方法步驟實現(xiàn)，是可以依據(jù)實際的應(yīng)用場景進行選擇或預(yù)先設(shè)置，并基于現(xiàn)有的硬件裝置進行實現(xiàn)。

具體而言，線路監(jiān)測裝置對配電網(wǎng)中電流進行監(jiān)測，并將其與設(shè)定整定電流對比生成由0、1、-1構(gòu)成的離散數(shù)據(jù)，作為故障信息存放于數(shù)組X中；為通過數(shù)組X的信息，尋求發(fā)生故障的設(shè)備，通過構(gòu)造目標函數(shù)F，用以描述配網(wǎng)饋線實際情況與期望故障情況的差值，對于簡單配電網(wǎng)所構(gòu)造目標函數(shù)如下：

其中X(j)為故障信息數(shù)組X的第j個元素，表示測控點j的實際狀態(tài)值；Y(j)為數(shù)組Y的第j個元素，表示測控點j的期望狀態(tài)值。為了避免出現(xiàn)誤診斷，式(1)中加入了一項，其中μ為權(quán)系數(shù)，根據(jù)要解決的實際問題取值，范圍在[0,1]之間；表示故障設(shè)備總數(shù)。

DG監(jiān)測裝置對配電網(wǎng)中的DG進行監(jiān)測，顯示DG運行的實時狀態(tài)信息，用于判斷DG是否正常運行；

故障定位裝置中的故障定位芯片，利用多尺度量子諧振子優(yōu)化算法進行故障線段的定位。在應(yīng)用階段，基于上述建立的目標函數(shù)，利用多尺度量子諧振子優(yōu)化算法，對滿足目標函數(shù)F的最小值，在信息數(shù)組X中進行尋優(yōu)，實現(xiàn)對故障區(qū)段的定位。針對在配電網(wǎng)中有DG進行供電的情況下，當(dāng)饋線有一處和多處發(fā)生故障時，考慮信息傳輸有無畸變對于定位準確度帶來的影響，并進行仿真分析。

所用多尺度量子諧振子算法，對滿足目標函數(shù)F的最小值尋優(yōu)，具體步驟如下：

①初始化k、m、σ_min在目標函數(shù)定義域范圍內(nèi)隨機生成k個初始采樣中心位置k_i，并設(shè)定初始尺度σ_s＝MAX-MIN，[MIN，MAX]為目標函數(shù)搜索定義域。

②按k個高斯分布在目標函數(shù)定義域各生成m個采樣位置，根據(jù)采樣位置對應(yīng)的目標函數(shù)值從新生成的k×m個采樣位置中選出k個較優(yōu)的采樣位置更新k_i。

③如果k個較優(yōu)采樣位置k_i之間的標準差σ_k滿足σ_k>σ_s，則返回步驟②；

④如果σ_s>σ_min，則尺度減半為并返回步驟②；

⑤依據(jù)目標函數(shù)取k個采樣中心位置k_i中的最優(yōu)位置為結(jié)果輸出。

其中k為群體參數(shù)，m為采樣參數(shù)。算法在初始化時通常將目標函數(shù)定義域作為初始采樣尺度開始迭代，σ_s為s尺度下高斯采樣的σ值，它在進行尺度迭代時逐次減半，直到搜索尺度σ_s小于預(yù)設(shè)的最小尺度σ_min時停止。σ_min事實上就是求解精度，文中通常取為0.000001。迭代進行時當(dāng)前k個較優(yōu)解采樣位置的標準差為：

對配電網(wǎng)多點發(fā)生故障進行仿真。假設(shè)多個區(qū)段同時發(fā)生故障。針對有無上傳信息畸變對算法進行了驗證性仿真，并得出了準確的故障定位區(qū)間。

系統(tǒng)主站包括路由器、通信交換機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶端、監(jiān)控中心服務(wù)器；路由器、通信交換機的信號傳輸端、數(shù)據(jù)服務(wù)器的信號傳輸端、客戶端的信號傳輸端均與監(jiān)控中心服務(wù)器的信號傳輸端雙向連接。

本實用新型各實施例可以通過線路檢測裝置對所安裝處的饋線電流進行監(jiān)測，并生成故障信息初始數(shù)據(jù)送入故障定位裝置輸入端，利用多尺度量子諧振子優(yōu)化算法進行故障區(qū)段的搜尋定位，并將輸出的故障區(qū)段信息送入信號采集器，信號采集器將故障區(qū)段數(shù)據(jù)在線同步發(fā)送到面板指示器和通信主機。面板指示器根據(jù)接收到的故障數(shù)據(jù)進行在線報警致使。通信主機對接受到的故障數(shù)據(jù)進行在線處理，并通過路由器將處理后的故障數(shù)據(jù)在線發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器。

信號采集器在線采集故障數(shù)據(jù)，并通過路由器將采集到的饋線故障數(shù)據(jù)在線發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器。監(jiān)控中心服務(wù)器根據(jù)接收到的饋線故障數(shù)據(jù)在線生成控制指令，并通過路由器將控制指令在線同步發(fā)送至面板指示器和通信主機。面板指示器根據(jù)接收到的控制指令進行在線復(fù)位。通信主機對接收到的控制指令進行在線處理，并將處理后的控制指令在線同步發(fā)送至故障檢測終端。故障檢測終端根據(jù)接受到的控制指令在線設(shè)定或修改饋線故障數(shù)據(jù)設(shè)定值，從而實現(xiàn)故障排除。

監(jiān)控中心服務(wù)器通過通信交換機可接收到饋線故障數(shù)據(jù)在線發(fā)送至其他電力系統(tǒng)，以供其他電力系統(tǒng)使用。監(jiān)控中心服務(wù)器通過數(shù)據(jù)服務(wù)器可對接收到的饋線故障數(shù)據(jù)進行在線存儲和讀取。工作人員可通過客戶端對監(jiān)控中心服務(wù)器所接收到的饋線故障數(shù)據(jù)進行在線瀏覽，并根據(jù)瀏覽到的數(shù)據(jù)進行預(yù)測維修，同時根據(jù)故障數(shù)據(jù)進行快速定位。

基于上述過程，本實用新型含DG配電網(wǎng)故障定位裝置仿真平臺采用了全新結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對配電網(wǎng)絡(luò)饋線運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，并利用多尺度量子諧振子優(yōu)化算法對故障區(qū)段定位，由此保證了工作人員對配電線路進行預(yù)測維修，并可在配電線路發(fā)生故障時進行快速精準的故障排除。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。