CN104297616A - 一种基于多***信息交互的10kV配电线路断线侦测方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于多***信息交互的10kV配电线路断线侦测方法，它在现有电网运行监测***基础上通过多个运行监测***间信息交互技术实现。该方法在变电站-出线-支线-配变-典型低压侧的立体式网络拓扑关系基础上利用配电变压器监测数据为运行人员提供10kV配电线路断线告警信息，解决了10kV配电线路断线故障发现难的现实问题，同时方法可在省级电网运行监测中心集中布置，统一运维，实现全省10kV配电线路断线侦测告警，跳出了传统电力***自动装置需每站布置设备的模式，大大减少了设备购置、安装调试、日常运维检修的投入，在提升配网运行可靠性、降低线路断线引发人身伤亡事故的安全隐患的同时大大降低了电力公司的成本投入，具备较好的经济效益及安全效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于多***信息交互的10kV配电线路断线侦测方法，属电力信息自动化技术领域。
背景技术
我国电网***中，10kV线路为不直接接地***，一旦10kV线路发生单相接地故障甚至断线故障，10kV馈线保护不会直接跳闸，而是表现为此馈线所在母线一相电压降低为零，另两相电压上升为额定相电压的1.732倍，但此馈线的线电压仍正常。
目前单相接地故障通常由安装在变电站的小电流接地选线装置进行判断。省级电网有相当一部分变电站未安装小电流接地选线装置，且安装有小电流接地选线装置的变电站，其中一部分由于小电流接地选线装置自身问题，变电站综自***只能判断某段母线出现单相接地故障，无法准确判断发生单相接地或断线故障10kV线路。另外按照调度运行规程，由于不影响用户用电，10kV线路在发生单相接地故障情况下仍可运行2小时，但如果发生的是断线故障，线路仍带电运行会带来极大安全隐患，严重时会引发人身伤亡事故。因此及时发现10kV线路断线故障，采取相应处理措施对于避免国电电网公司安全生产事故具有重要意义。
我国电力***10kV***为不直接接地***，配电变压器主要以Dyn11接线为主，当10kV线路发生单相接地故障时，变电站表现为此馈线所在母线一相电压降低为零，另两相电压上升为额定相电压的1.732倍，但此馈线的线电压仍正常。若10kV线路发生断线故障，且断线故障点未接地，此时变电站内运行工况无明显变化，甚至不会报单相接地故障，如果断线点距离电源侧较近，运行人员可通过断线相电流减小来判断线路运行异常，但若断线点离电源侧较远，则该相电流减小不明显，给运行人员及时发现故障带来很大困难。另外随着无人值守变电站的推广，变电站普遍采取集中监控模式，运行值班人员监测工作量大，要发现某条10kV馈线的一相负荷电流减小难度极大。
发明内容
本发明的目的是，为了解决10kV配电线路断线的侦测问题，本实用新型提出一种基于多***信息交互的10kV配电线路断线侦测方法。
实现本发明的技术方案是，对于安装有EMS***和用电信息采集***的电网***，本方法利用生产实时管控***实时采集EMS***中的单相接地故障报警信号，根据***中的对应关系，搜索接在该段母线上所有10kV馈线上的配电变压器低压侧电压信号，如发现有配电变压器低压侧电压出现特定变化，则判断此条馈线发生了断线故障，***立刻发送报警信号给抢修人员采取处理措施。
本发明一种基于多***信息交互的10kV配电线路断线侦测方法的实现步骤为：
（1）生产实时管控***日常正常运行，收集EMS***及用电信息采集***监测到的10kV配电线路及配电变压器运行信息并将其存储于数据中心；
（2）生产实时管控***中的10kV配电线路断线侦测应用模块根据配变监测数据频率检索数据存储中心中的10kV配电线路单相接地信号；
（3）10kV配电线路断线侦测应用模块侦测到10kV配电线路单相接地信号后，按照变电站-出线-支线-配变-典型低压侧的立体式网络拓扑关系，开始检索该条10kV配电线路下所接带配电变压器最近一次及下一次运行监测数据；
（4）10kV配电线路断线侦测应用模块对配电变压器两次运行监测数据进行分析，如发现某台配变电压监测数据达到告警阀值时，即该台配变低压侧电压有一相正常，另两相的幅值在额定电压幅值的40%-60%之间，则判断该条线路可能发生断线故障；
（5）10kV配电线路断线侦测应用模块发出该配电线路断线告警信号，以短信方式通知变电站监控人员对该10kV配电线路采取断线处理措施。
所述10kV配电线路断线侦测应用模块为软件模块，其功能通过配电变压器低压侧电压幅值变化量反推10kV配电线路断线，判定阀值范围区间大；可通过提升用电信息采集***对配电变压器的运行信息采集频率来提高对10kV配电线路断线的侦测速度，在30分钟内侦测到10kV配电线路断线故障；配合GIS***（地理信息***）信息，10kV配电线路断线侦测应用模块还可实现对10kV配电线路断线点的故障定位。
本发明的基本原理是，我国电力***10kV***为不直接接地***，配电变压器主要以Dyn11接线为主，当10kV线路发生单相接地故障时，变电站表现为此馈线所在母线一相电压降低为零，另两相电压上升为额定相电压的1.732倍，但此馈线的线电压仍正常。若10kV线路发生断线故障，且断线故障点未接地，此时变电站内运行工况无明显变化，甚至不会报单相接地故障，如果断线点距离电源侧较近，运行人员可通过断线相电流减小来判断线路运行异常，但若断线点离电源侧较远，则该相电流减小不明显，给运行人员及时发现故障带来很大困难。另外随着无人值守变电站的推广，变电站普遍采取集中监控模式，运行值班人员监测工作量大，要发现某条10kV馈线的一相负荷电流减小难度极大。因此，要准确及时侦测10kV馈线发生断线故障，不能仅依靠变电站设备运行信息进行判断，而要结合该线路配电变压器运行信息。下面以10kV馈线发生断线故障分析断线点后Dyn11配电变压器运行工况的变化。
正常时，10kV馈线UA、UB、UC幅值为5.77kV，相位相差120°，配电变压器高压侧电压UA＇UB＇UC＇幅值均为5.77kV，相位相差120°，配变低压侧输出电压Ua、Ub、Uc幅值为220V，相位相差120°，接线示意图如图5所示。
当A相发生断线时，10kV馈线UA、UB、UC幅值为5.77kV，相位相差120°，配电变压器高压侧A相电压为0，B、C相电压为5.77kV， 相位与正常时保持不变，接线示意图如图6所示。此时配电变压器低压侧输出电压为Ua、Ub、Uc幅值分别为110V，220V，110V，a相和c相电压的相位相同且与b相的相位相差180°。
本发明的有益效果是，本发明方法建立在已有的电网运行监测***基础上，无需增加硬件设备。本方法适用在省级电网运行监测中心集中布置，统一运维，实现全省10kV配电线路断线监测，不增加全省地市县公司运维工作量。
附图说明
图1为10kV配电线路断线故障侦测流程图；图2为生产实时管控***与其余***连接方式示意图；图3为生产实时管控***技术架构示意图；图4为生产实时管控***逻辑结构图；
图5为10kV配电线路正常运行接线示意图；图6为10kV配电线路断线运行接线示意图。
具体实施方式
本发明在江西省电网具体实施：
本发明实施包括数据采集，采集变电站信号中的母线单相接地故障信号；10kV配电线路断线侦测应用模块对配电变压器运行监测和分析，判断线路可能发生的断线故障和发出该配电线路断线告警信号。
本实施例的数据采集利用用电信息采集***和EMS（能量管理***）。
目前江西电网公司所有十二个地市公司已建有EMS***，EMS***实现了地县调一体化，能够实现该地市公司及所辖县公司所有综自变电站的监测与控制，通过EMS***，可获得变电站母线单相接地故障信息及所有10kV馈线与10kV母线的对应关系。
江西电网公司已建成用电信息采集***，覆盖全省13万台公用配电变压器，覆盖率达97.6%，通过安装于配电变压器上的数据采集终端实时采集配电变压器运行电压、电流、功率及电量数据，并通过GPRS信息传送至省公司用电信息采集***主站。
由于变电站设备运行信息与配电变压器运行信息分属不同***，按照国家电网公司安全管理条例，EMS***数据保存于1区，用电信息采集***数据保存于3区，为获得两个***数据实现高级应用，江西电网公司通过信息交互技术建成了生产实时管控***，通过与EMS***及用电信息采集***分别开发数据接口，收集EMS***的变电站设备运行信息及配电变压器运行信息，实现了EMS***与用电信息采集***的数据共享，目前生产实时管控***已接入了用采配变采集设备132280台，地市及县公司厂站接入1450座、配电线路9000条，及相应的低压侧用户数据。建成变电站-出线-支线-配变-典型低压侧的立体式网络拓扑关系。生产实时管控***与其余***连接方式如图2 所示。
生产实时管控***自建了数据存储中心，能够将收集到的来自EMS***及用电信息采集***信息存储于数据中心中，并在数据中心的基础上开发了应用服务层和展示层，应用服务层在数据中心的基础上进行分析处理，实现各种应用功能，展示层作为***终端，实现了***终端的web访问功能，用户通过省公司的通信信息网可以实现对***的远程访问功能。***具体架构见图3，逻辑层级划分见图4。
如图3所示，生产实时管控***总体架构包括：
数据源层：本***的数据源来自于主网PMS、农电PMS、各地的厂站EMS接入***、用电采集***、故障指示***、配网自动化、配变终端监控。
数据整合与数据采集层：本***在CIM/CIS、WebServices技术和数据规范化研究的基础上，建立了统一数据采集与数据总线平台，实现了各***应用之间的点对点交叉网络连接到通过数据总线来进行信息交换的转变。为了实现数据在各个***之间的方便交换，数据总线作为数据的交换中心，实现了电网模型和实时电网数据的临时实时性存储，总线存储电网模型和实时数据的最新断面。数据总线负责从数据源层获取数据，并向数据中心层提供数据。
数据存储层：数据存储层是通过数据接入总线层获取数据，并对数据进行整合，建立应用无关的电网数据中心，包括实时数据、历史数据、图模数据等，其中实时数据库、历史数据库等以标准的、统一的、开放的、透明的模式，给多种应用提供安全、高效、开放、透明的数据服务，真正实现了分布式数据服务管理。数据中心对设备模型对象采用统一编码，历史数据采用规范化、归一化存储方式，为各业务数据实现规范化的数据访问服务提供基础。
数据服务层：通过数据版本管理、数据质量分析、故障跳闸分析、数据模型管理、历史数据管理、实时数据管理、图模管理等功能实现对数据中心数据的整理、校验、计算、分析等统一处理维护管理功能，使数据满足各种情况的业务应用需要。并通过数据服务、辅助决策等服务从海量的数据中挖掘出有意义的信息，实现电网的通用和特定分析，以指导电网生产运行人员的日常工作。
数据应用层：基于配电设备监测数据中心与数据服务，结合特定业务需要与各种分析模型，采用集SVG图形插件、portlet技术、Flash图标技术、Ajax与Flex页面技术等于一体的统一数据展现平台,实现配变实时监测、配电线路监测、配电故障跳闸分析、配电供电能力评估分析、配网改造分析等功能，实现对变电站-出线-支线-配变-低压典型用户的立体式实时管控，实时掌控10kV出线、配变、用户侧的电压、电流、有功、无功；对设备健康水平进行分析，分析电网薄弱环节，辅助配电网改造，实现对配电网进行分析、诊断、评估与评价。
10kV配电线路断线侦测功能可依照以下步骤实现：
1）生产实时管控***日常正常运行，收集EMS***及用电信息采集***监测到的10kV配电线路及配电变压器运行信息并将其存储于数据中心；
2）生产实时管控***中的10kV配电线路断线侦测应用模块根据配变监测数据频率检索数据存储中心中的10kV配电线路单相接地信号；
3）10kV配电线路断线侦测应用模块侦测到10kV配电线路单相接地信号后，按照变电站-出线-支线-配变-典型低压侧的立体式网络拓扑关系，开始检索该条10kV配电线路下所接带配电变压器最近一次及下一次运行监测数据；
4）10kV配电线路断线侦测应用模块对配电变压器两次运行监测数据进行分析，如发现某台配变电压监测数据达到告警阀值时，即该台配变低压侧电压有一相正常，另两相的幅值在额定电压幅值的40%-60%之间，则判断该条线路可能发生断线故障；
5）10kV配电线路断线侦测应用模块发出该配电线路断线告警信号，以短信方式通知变电站监控人员对该10kV配电线路采取断线处理措施。
该方法有以下技术特征：
1）基于现有电网监测***以软件功能模块形式实现，不需添加任何硬件；
2）原理简单，特征明显，通过配电变压器低压侧电压幅值变化量反推10kV配电线路断线，判定阀值范围区间大，应用方便；
3）可通过提升用电信息采集***对配电变压器的运行信息采集频率来提高对10kV配电线路断线的侦测速度，在30分钟内侦测到侦测到10kV配电线路断线故障；
4）配合GIS***（地理信息***）信息，可实现对10kV配电线路断线点的故障定位。
Claims (3)
1.一种基于多***信息交互的10kV配电线路断线侦测方法，其特征在于，所述方法利用生产实时管控***，实时采集EMS***中的单相接地故障报警信号；根据***中的对应关系，搜索接在该段母线上所有10kV馈线上的配电变压器低压侧电压信号，判断馈线发生的断线故障，所述方法的实现步骤如下：
（1）收集EMS***及用电信息采集***监测到的10kV配电线路及配电变压器运行信息并将其存储于数据中心；
（2）生产实时管控***中的10kV配电线路断线侦测应用模块根据配变监测数据频率检索数据存储中心中的10kV配电线路单相接地信号；
（3）10kV配电线路断线侦测应用模块侦测到10kV配电线路单相接地信号后，按照变电站-出线-支线-配变-典型低压侧的立体式网络拓扑关系，开始检索该条10kV配电线路下所接带配电变压器最近一次及下一次运行监测数据；
（4）10kV配电线路断线侦测应用模块对配电变压器两次运行监测数据进行分析，如发现某台配变电压监测数据达到告警阀值时，即该台配变低压侧电压有一相正常，另两相的幅值在额定电压幅值的40%-60%之间，则判断该条线路可能发生断线故障；
（5）10kV配电线路断线侦测应用模块发出该配电线路断线告警信号，以短信方式通知变电站监控人员对该10kV配电线路采取断线处理措施。
2.根据权利要求1所述一种基于多***信息交互的10kV配电线路断线侦测方法，其特征在于，所述方法在变电站-出线-支线-配变-典型低压侧的立体式网络拓扑关系基础上利用配电变压器监测数据为运行人员提供10kV配电线路断线告警信息。
3.根据权利要求1所述一种基于多***信息交互的10kV配电线路断线侦测方法，其特征在于，所述10kV配电线路断线侦测应用模块为软件模块，其功能通过配电变压器低压侧电压幅值变化量反推10kV配电线路断线，判定阀值范围区间大；通过提升用电信息采集***对配电变压器的运行信息采集频率来提高对10kV配电线路断线的侦测速度，可在30分钟内侦测到10kV配电线路断线故障；配合GIS***信息，10kV配电线路断线侦测应用模块还可实现对10kV配电线路断线点的故障定位。
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