[发明专利]一种基于潮流分布特征的配电网故障分析方法及装置

权利要求书

1.一种基于潮流分布特征的配电网故障分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：截取电网历史故障断面数据，包括故障时刻、网络节点电压幅值、网络节点电压相角、线路有功功率、无功功率及网络节点间导纳参数，采用广义灵敏度分析法通过计算灵敏度矩阵范数来描述电网故障时的潮流分布，利用自动态白适应聚类法将故障进行分类，并建立故障模式库；

步骤2：动态解析当前故障网络拓扑，根据节点之间的物理距离、电气距离、节点相对度、电磁耦合系数生成节点关联矩阵，利用节点关联矩阵计算关联度及关联元，进而确定当前故障配电网中待测量支路：

步骤3：根据该故障网络的故障时刻、网络节点电压幅值、网络节点电压相角、线路有功功率、无功功率及网络节点间导纳参数，采用广义灵敏度分析法通过计算灵敏度矩阵范数来描述电网故障时的潮流分布，建立与步骤1所述的故障模式库中形式相同的故障信息；

步骤4：在线诊断故障，按步骤1所述的故障模式库中的故障模式优先级进行故障模式匹配，若匹配成功，将匹配故障模式自反馈到故障模式库进行强化记忆，动态更新模式库优先级，否则转到步骤2，拓宽关联度阈值，动态增加量测数据，完备化潮流信息，直到匹配成功，即确定此时配电网的故障情况。

2.根据权利要求1所述的基于潮流分布特征的配电网故障分析方法，其特征在于：步骤1所述的广义灵敏度分析法生成灵敏度矩阵和利用动态白适应聚类方法将故障进行分类，包括以下步骤：

步骤1-1：选择灵敏度指标构造灵敏度矩阵并计算灵敏度矩阵二范数||·||₂，其中，i，j＝1，2，...，n为网络节点，P_ij，Q_ij分别为节点i，j间线路上流过的有功功率和无功功率，为节点i，j间电压降落矢量，其中，α为节点连接因子，由网络拓扑决定，节点i，j通过单支路线路相连时α_ij＝1，否则，α_ij＝0，U_ij为节点i，j间电压降落幅值，δ_ij为节点i，j间电压降相角，依据牛顿拉夫逊潮流计算方程得dPijdδij=-U·iαijUij(Gijsinδij+Bijcosδij),]]>dQijdUδij=-U·iαijUij(Gijcosδij+Bijsinδij),]]>其中，为节点i的电压矢量，G_ij、B_ij分别为节点之间的线路电导和电纳；

步骤1-2：定义第t类故障的中心C_t为第t类故障中所有故障对应灵敏度矩阵范数||X_l||₂的算术平均值，即：

Ct=1mtΣl=t1tmt||Xl||2]]>

式中：故障库中共有N种故障，编号为1，2，3，...，N-1，N，将N种故障分为ω类，第t类有m_t种故障，即t＝1，2，...，ω，l为第t类故障所包含各故障的标号，t₁表示故障模式库中第t₁种故障，为第种故障；

定义第i种故障所对应灵敏度矩阵范数||X_i||₂与第t类故障中心C_t的差值的绝对值为第i种故障相对于第t类故障的偏离度S_it：

S_it=|||X_i||₂-C_t|

其中，i＝1，2，...，N；

根据要求的诊断精度设置参考阂值σ；

步骤1-3：将第1种故障设为第一类，则第一类中有1种故障，第一类故障的中心为该故障所对应灵敏度矩阵的范数：即初始化故障模式库中故障种类数ω＝1，第一类故障的个数m₁＝1，第一类故障的中心C₁＝||X₁||₂；

步骤1-4：考虑第2种故障，首先，计算第2种故障相对于第一类故障的偏离度，S₂₁＝|||X₂||₂-C₁|，如果该偏离度在规定的参考阈值内，即满足S₂₁≤σ，σ为设定阈值，则第2种故障属于第一类，第一类故障的故障个数m₁增加1，即m₁＝2，第一类故障的中心为第1种故障和第2种故障所对应灵敏度矩阵范数的算术平均值，即否则，故障类数增加1，即ω＝2，第2种故障属于第二类，第二类含有1种故障，第二类的中心为第2种故障的灵敏度矩阵范数，即m₂＝1，C₂＝||X₂||₂；

步骤1-5：考虑第3种故障，如果步骤2中，第2种故障属于第一类，则按照步骤2处理第3种故障，如果第2种故障属于第二类，分别计算第3种故障相对于第一类、第二类故障的偏离度S₃₁和S₃₂，取其中最小的记作S_m，假定S_m＝S₃₁，将S_m与设定阈值σ进行比较，若S_m在规定的参考阈值内，即满足S_m≤σ，则第3种故障属于第一类，从而第一类故障的个数和中心按照步骤3相应变化，否则，第3种故障属于第三类，从而故障类数增加1，第三类故障的故障个数和中心也按照步骤3确定；

步骤1-5：依次考虑第3、第4、......第N种故障，当对所有的故障模式都聚类完毕后，即可确定聚类数ω和每一类所含故障模式数m_t和每一类故障的中心C_t。