申请/专利权人：四川大川云能科技有限公司

申请日：2021-03-05

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN113009279B

主分类号：G01R31/08

分类号：G01R31/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2021.07.09#实质审查的生效;2021.06.22#公开

摘要：本发明公开了基于Neo4j的配电网电压暂降故障定位及其可视化系统，用于解决上述现有技术中存在的技术问题之一，如：发生电压暂降后，需要快速掌握电压暂降扰动源定位。同时，电压暂降分析需要对电网海量监测信息下进行实时拓扑分析。然而，电网数据的实时性及储存效率是亟需解决的关键技术难题。通过Neo4j图数据库对电网拓扑结构及其连接关系的配电网空间数据、配电网实时电压数据、地理环境数据进行存储，从而进行配电网故障定位相关的电力图计算。通过Neo4j图数据库的交互式查询设计的人机界面，实现电压暂降故障定位的可视化展示。

主权项：1.基于Neo4j的配电网电压暂降故障定位可视化系统，其特征在于，分为以下三个层次，第一层是数据管理层；利用Neo4j图数据库对配电网实时电压数据、CIME配电网模型数据、地理环境数据进行存储；通过存储的各类数据将配电网网络建模为图模型；第二层为电压暂降故障定位系统相关计算函数层；在图计算平台的基础上，针对电压暂降故障定位系统应用功能的特点，提出对应的电力图计算函数；第三层为电压暂降故障定位系统的应用层；在电压暂降故障定位系统上，基于图数据库中的各类电力图计算函数，按照图数据库查询方式组织的应用层，为电压暂降提供各类分析计算、电压暂降故障定位与展示；其中，在第三层的电压暂降故障定位之前，还需要合理配置监测点，使得这些监测点的可观测区域组合能够覆盖全网，具体如下：系统全部节点的可观测区域用一个N*F阶的0-1矩阵M表示，称之为可观测矩阵，其元素为： 式中，N表示系统节点数，F表示系统故障点数，Vij表示故障点j发生故障时i节点的电压，Vt表示电压暂降临界值，Mij＝1表示节点i发生电压暂降；首先分析对称短路故障，设m为监测点、f为故障点，则三相短路故障下的监测点m的电压为： 式中：为故障前监测点电压；为故障前故障点电压；Zmf为m与f间的互阻抗；Zff为故障点f的自阻抗；zf为故障点接地阻抗；考虑系统任一处线路故障时监测点的电压暂降情况，定义故障距离p来表示故障点位置， 式中Ljk表示母线j、k之间的总长度，Ljf表示故障点f与母线j的距离；以p为变量，对故障点f的自阻抗和监测点m与故障点f之间的互阻抗可表示如下式， 其中， 式中：为系统节点阻抗矩阵元素，可根据系统结构和网络参数求得；i＝0,1,2分别表示零序、正序、负序分量，为故障点f的i序自阻抗，为监测点m与故障点f之间的i序互阻抗，为线路j、k的i序阻抗；三相故障时只有正序分量，结合上述各式得到三相电压如下式， 由该式即可通过故障时检测点电压的变化，来得到三相短路故障下的系统可观测矩阵；不对称故障，节点各相电压不再相同，利用对称分量法以相同思路推导出得到节点m的a、b、c三相电压与故障距离p的解析式，即Vmap，Vmbp，Vmcp；从而得到单相接地故障、两相短路故障、两相短路接地故障下的系统可观测矩阵；得到系统可观测矩阵，在求解优化问题得到系统监测点的最优配置方案后，基于该方案进行如下故障点定位分析；在已知电力系统结构和网络参数的情况下，将故障距离作为待估计量，将电压作为测量量，从而构建测量方程如下：z＝hx+y12式中，z为电压量测量，x为故障距离变量，hx为故障距离分布函数，y为随机误差；另外定义测量冗余度q为电压量测量数目与故障距离变量数目的比值；故障点定位的含义包括故障点位置和故障线路的确定，由上式求解可得不同故障类型下监测点采集节点电压幅值Vm与故障距离p的解析表达式，即故障距离分布函数为：Vm＝fp13如式13，现把Vm作为监测点采集到的各相电压幅值信息且低于电压暂降临界值的电压幅值，并把p作为状态变量来构建故障距离真值的估计模型，如式14；设Z为监测到电压暂降的监测点的电压量测量的向量，Fp为故障距离分布函数，即测量函数的向量，建立估计模型的目标函数如下式；Jp＝Z-FpTZ-Fp14Z＝[Vm1Vm2…Vmq]T15Fp＝[f1pf2p…fqp]T16求解Jp＝0，由于Fp为向量，则可应用最小二乘准则迭代求解： Δp＝HTH-1HTZ-Fp18pk+1＝pk+Δp19利用上述估计模型对系统所有线路逐一进行故障点定位，可得相对应的故障距离序列P: 式中，ni对应可能故障线路集中的线路编号，N为可能故障线路集的线路总数；进行故障线路定位时，首先利用故障距离p的定义来判别故障线路，只有当p的取值在0到1时才有意义，即线路i上的故障距离为pi的故障点可视为系统可能故障点，由此对P进行故障距离筛选，得到集合P1； 此外，系统故障引起电压暂降时，不是所有监测点都能监测到故障信息，用L表示没有监测到电压暂降的监测点的集合；只有当P1中故障点pj故障并且没有引起L中的监测点发生电压暂降时，pj才可视为有效的可能故障点，j为可能的故障线路，可表达为： 式中P2为满足上述条件的故障点集合；逐条计算集合P2中每条线路故障距离的目标函数值Jp，取P2中故障点目标函数值最小的那一个视为最终估计故障点，所在线路视为最终故障线路，即， 由此得到线路k为故障线路支路编号，线路k上故障距离为pk的故障点为最终定位的故障点；故障定位完成之后，在可视化界面的地理界线图中标识出故障位置以及故障信息。

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百度查询： 四川大川云能科技有限公司 基于Neo4j的配电网电压暂降故障定位及其可视化系统

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