CN110532343A - 一种配电网中压故障综合分析与信息提示*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，包括配电网模块划分单元在配电网上设置若干个故障检测节点，将配电网划分为具有控制关系的检测模块；配电网纸单元使用GIS***模拟配电网的输电电路分布情况，并在每个故障检测节点上对应增设故障标识单元；故障信息统计单元实时统计故障检测节点的检测数据；检测信息处理单元设置每个检测节点的检测对象阈值，及时判断故障发生位置；故障规划解决单元根据故障发生位置推算故障上游和故障下游信息；本方案利用实际采集的故障检测数据触发GIS图纸单元中故障标识单元工作，及时快速的标注故障位置，并且在GIS图纸单元中显示该故障位置对配电网的影响范围。

Description

一种配电网中压故障综合分析与信息提示***

技术领域

本发明实施例涉及配电网故障检测技术领域，具体涉及一种配电网中压故障综合分析与信息提示***。

背景技术

将电力***中从降压配电变电站(高压配电变电站)出口到用户端的这一段***称为配电***。配电***是由多种配电设备(或元件)和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络***。配电网由架空线路、杆塔、电缆、配电变压器、开关设备、无功补偿电容等配电设备及附属设施组成，它在电力网中的主要作用是分配电能。从配电网性质角度来看，配电网设备还包括变电站的配电装置。

配电网具有电压等级多，网络结构复杂，设备类型多样，作业点多面广，安全环境相对较差等特点，因此配电网的安全风险因素也相对较多。另外，由于配电网的功能是为各类用户提供电力能源，这就对配网的安全可靠运行提出更高要求。

但是目前的配网故障发生后，故障修复全过程各环节中，往往最大的难题在于故障点查找，当前对故障点查找的方法主要依靠人为巡线分段查找，在人力充足的情况下此种查找方式尚可接受，但因配网线路复杂及结构性缺员的现状，急需有一种更好的故障查找与定位方式来做为辅助判断。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，利用实际采集的故障检测数据触发GIS图纸单元中故障标识单元工作，及时快速的标注故障位置，并且在GIS图纸单元中显示该故障位置对配电网的影响范围，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，包括

配电网模块划分单元，用于在配电网上设置若干个故障检测节点，将配电网划分为具有控制关系的检测模块；

配电网GIS图纸单元，用于使用GIS***模拟配电网的输电电路分布情况，并在每个故障检测节点上对应增设故障标识单元；

故障信息统计单元，用于实时统计故障检测节点的检测数据，并生成故障检测数据的实时动态图；

检测信息处理单元，用于设置每个检测节点的检测对象阈值，将采集到的故障检测节点数据与阈值实时对比，及时判断故障发生位置；

故障规划解决单元，用于根据故障发生位置推算故障上游和故障下游信息，计算失电负荷，分析转电复电方案。

可选的，所述故障检测节点检测的数据包括电流、电压、功率和温度信息。

可选的，所述配电网模块划分单元在配电网上设置若干个故障检测节点，将配电网划分为具有控制关系的检测模块的具体步骤为：

在一级配电变压设备的若干分支线路上增添一级故障检测单元，对所述一级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为I1、I2、I3、……、Ii，其中i为一级配电变压设备分支线路的个数；

在二级配电变压设备的若干分支线路上增添二级故障检测单元，对所述一级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为Ii-II1、Ii-II2、Ii-II3、……、Ii-IIm，其中i为一级配电变压设备分支线路的个数，m为二级配电变压设备分支线路的个数；

在n级配电变压设备的若干分支线路上增添n级故障检测单元，对所述n级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为Ii-IIm-IIIp-……-Nr，其中i为一级配电变压设备分支线路的个数，m为二级配电变压设备分支线路的个数，p为三级配电变压设备分支线路的个数，……，r为n级配电变压设备分支线路的个数；

在两个配电变压设备之间设置若干均匀分布的检测点，在每个检测点上增添间隔故障检测单元，对所间隔故障检测单元范围内的每个故障检测节点进行命名。

可选的，所述一级故障检测单元可控制对应二级故障检测单元的线路通断关系。

可选的，所述配电网GIS图纸单元还用于生成关于配电网的GIS地图，所述配电网GIS图纸单元生成关于配电网的GIS地图的步骤具体为：

加载GIS平台中的配电变压设备并形成网状连接关系图；

利用树状遍历算法查找所述网状连接关系图中的关联控制线路，并且在每个遍历结点位置设置故障标识单元；

故障标识单元触发，统计关联控制线路中的线路控制结点，生成配电网线路的线路控制结点明细表；

根据网络拓扑显示线路控制结点连接形成的配电线路。

可选的，所述配电网GIS图纸单元根据配电网的输电电路实际分布数据生成模拟配电分布网，当故障检测节点的数据异常时，所述故障检测节点的故障数据控制所述故障标识单元工作，所述故障标识单元响应故障发生实时显示故障发生的先后顺序。

可选的，所述故障标识单元的故障标识主要依靠故障检测节点在响应故障发生后，随着时间的推移故障标识产生颜色变化，所述颜色变化具体为：故障发生时间和RGB为反比例函数关系，故障发生时间越长，则故障标识颜色的RGB越小，故障标识颜色越来越深，故障标识颜色的RGB竖直随着故障发生时间反向减小。

可选的，所述故障发生时间的单位为s，所述故障发生时间延长一秒，则RGB的值各自降低数值。

可选的，当所述故障标识单元触发后，自动搜索线路控制结点明细表，所述故障规划解决单元根据线路控制结点明细表和故障发生位置，推算故障上游和故障下游信息，分析转电复电方案。

可选的，所述故障信息统计单元还用于根据检测数据的分类，构建不同单位的坐标系，并且将每个故障检测节点的检测数据按照分类集成在坐标系内，生成故障检测数据的实时动态图。

本发明的实施方式具有如下优点：

(1)本发明通过将实际配电网模拟为GIS图纸单元，并且在GIS图纸单元内提供与实际配电网相同的故障标识单元，利用实时采集的故障检测节点信息触发GIS图纸单元中故障标识单元工作，及时快速的标注故障位置，并且在GIS图纸单元中显示该故障位置对配电网的影响范围，从而便于提前对影响范围内的线路进行保护防御，同时也便于及时找出故障位置，制定解决方案，协助配网抢修指挥人员有效故障研判，及时处置中压故障事件；

(2)本发明通过对故障检测节点的命名方式，准确显示上级配电变压设备与下级配电变压设备中的故障影响关系，可快速找到该故障可能影响到的上级配电变压设备以及下级配电变压设备，从而便于预防故障影响程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式中故障分析***的结构框图；

图中：1-配电网模块划分单元；2-配电网GIS图纸单元；3-故障信息统计单元；4-检测信息处理单元；5-故障规划解决单元。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，本发明通过将实际配电网模拟为GIS图纸单元，并且在GIS图纸单元内提供与实际配电网相同的故障标识单元，利用实时采集的故障检测节点信息触发GIS图纸单元中故障标识单元工作，及时快速的标注故障位置，并且在GIS图纸单元中显示该故障位置对配电网的影响范围，从而便于提前对影响范围内的线路进行保护防御，同时也便于及时找出故障位置，制定解决方案，协助配网抢修指挥人员有效故障研判，及时处置中压故障事件。

该故障综合分析***具体包括配电网模块划分单元1，配电网GIS图纸单元2，故障信息统计单元3，检测信息处理单元4，故障规划解决单元5。

故障信息统计单元3根据检测数据的分类，构建不同单位的坐标系，并且将每个故障检测节点的检测数据按照分类集成在坐标系内，生成故障检测数据的实时动态图。

检测信息处理单元4设置每个检测节点的检测对象阈值，将采集到的故障检测节点数据与阈值实时对比，及时判断故障发生位置；

故障规划解决单元5根据故障发生位置推算故障上游和故障下游信息，计算失电负荷，分析转电复电方案。

其中配电网模块划分单元1用于在配电网上设置若干个故障检测节点，将配电网划分为具有控制关系的检测模块。

故障检测节点检测的数据具体包括电流、电压、功率和温度信息等等，只要是影响配电网的工作信息均可作为故障检测节点的检测信息。

在本实施方式中，故障检测节点将整个配电网划分成不同的检测模块，并且辅助确定配电网中的网络拓扑控制关系，因此故障检测节点的布设和选择至关重要。

布设故障检测节点的具体步骤为：

在一级配电变压设备的若干分支线路上增添一级故障检测单元，对一级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为I1、I2、I3、……、Ii(i为一级配电变压设备分支线路的个数)。

一般来说一级故障检测单元可控制对应二级故障检测单元的线路通断关系，也就是说下级配电变压设备受上级配电变压设备的控制，当上级配电变压设备出现故障问题时，一般下级配电变压设备也跟着受到故障问题的影响，此设备中的一级故障检测单元关乎分级配电变压设备中的总通断情况。

在二级配电变压设备的若干分支线路上增添二级故障检测单元，对一级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为Ii-IIm；……(i为一级配电变压设备分支线路的个数，m为二级配电变压设备分支线路的个数)。

二级以下的配电变压设备具体应用在区域时，将命名方式类推可知，主要受到上级配电变压设备中的故障影响或者下级配电变压设备中的故障影响，因此通过这种对故障检测节点的命名方式，可快速找到该故障可能影响到的上级配电变压设备以及下级配电变压设备。

例如说整个配电网具有三个级别的配电变压设备，当其中一个故障检测节点的命名为I4-II3-III8，一旦发现II3节点出现具体的故障问题，则反向倒推I4和III8可能出现问题，与I4、III8连接的其他网络拓扑电路可能也会受到影响。

在n级配电变压设备的若干分支线路上增添n级故障检测单元，对n级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为Ii-IIm-IIIp-……-Nr(i为一级配电变压设备分支线路的个数，m为二级配电变压设备分支线路的个数，p为三级配电变压设备分支线路的个数，……，r为n级配电变压设备分支线路的个数)。

同样的，通过这种命名方式，可快速找到故障点影响的线路范围，便于及时的制定转电复电方案。

在两个配电变压设备之间设置若干均匀分布的检测点，在每个检测点上增添间隔故障检测单元，对所间隔故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名。

也就是说在一级配电变压设备与二级配电变压设备之间的故障检测节点的命名方式一般根据每级配电变压设备的分支线路个数，在一级配电变压设备每一个分支线路上的故障检测节点命名为I1-a、I1-b、I1-c、……；I2-a、I2-b、I2-c、……；I3-a、I3-b、I3-c、……。

在二级配电变压设备每一个分支线路上的故障检测节点命名为II1-a、II1-b、II1-c、……；II2-a、II2-b、II2-c、……；II3-a、II3-b、II3-c、……。

依次类推，因此当每级配电变压设备的输电过程中出现问题时，通过在两级配电变压设备之间设置若干个故障检测点，可直接快速查找对应的分支线路输电分段的故障检测节点，可减少排查线路的段数，从而提高故障解决的效率。

配电网GIS图纸单元1还用于使用GIS***模拟配电网的输电电路分布情况，并在每个故障检测节点上对应增设故障标识单元，配电网GIS图纸单元根据配电网的输电电路实际分布数据生成模拟配电分布网。

配电网GIS图纸单元生成关于配电网的GIS地图的步骤具体为：

首先，加载GIS平台中的配电变压设备并形成网状连接关系图。

在该步骤中，初步形成配电变压设备的普通网状连接关系图，该网状连接关系图只是代表配电网的分布情况。

然后，利用树状遍历算法查找网状连接关系图中的关联控制线路，并且在每个遍历结点位置设置故障标识单元。

本实施方式使用的遍历算法具体为广度优先遍历，广度优先遍历的特点是以层为顺序，将某一层上的所有节点都搜索到了之后才向下一层搜索，也就是说从一级配电变压设备开始访问，访问该一级配电变压设备的所有分支线路后再依次向下级配电变压设备访问，通过一层一层的访问，便于查找配电变压设备中的关联控制线路，快速找到对应的控制关系。

另外，在关联控制线路中的每个遍历结点代表每级配电变压设备中的一个故障检测点，同时也代表在两个配电变压设备之间设置的若干检测点，同时由于利用广度优先遍历算法得到网状连接关系图中的关联控制线路，因此当一个检测点发生故障时，均可利用关联控制线路推算该故障的影响范围，更加直观简洁对故障进行综合分析，同时利用其自身的功能即可帮助用户快速得到故障信息。

故障标识单元在本实施方式的作用是及时响应故障发生时间，当故障检测节点的数据异常时，故障检测节点的故障数据控制故障标识单元工作，故障标识单元实时显示故障发生的时间，也就是说通过配电网GIS图纸单元中的故障标识单元及时快速工作，可及时标注该故障发生的第一现场，从而降低故障线路排查的时间，提高故障维护效率。

故障标识单元的故障标识主要依靠该故障检测节点在响应故障发生后的颜色变化，具体为故障发生时间和RGB的反比例函数关系，当故障发生时间越长，则故障标识颜色的RGB越小，故障标识颜色越来越深，也就是说故障标识颜色的RGB随着故障发生时间反向减小，故障发生时间的单位为s，故障发生时间延长一秒，则RGB的值各自降低等量值。

具体举例说明如下，例如RGB的无故障响应时的标准值为R＝255，G＝255，B＝0。

在故障发生时，故障标识单元及时标注出故障位置，从RGB的标准值开始，R和G同时变小，那颜色就会越来越深，最后R，G，B都为0变黑色。

综上，本实施方式利用故障标识单元提示故障的先后发生顺序的原理为：

当故障发生时，检测信息处理单元将故障信息及时发送到故障标识单元，故障标识单元响应，在GIS图纸上的遍历结点开始出现颜色，此时R＝255，G＝255，B＝0；

随着故障触发时间的延续，R和G同时变小，该第一故障发生点的颜色就会越来越深；

第一故障发生点会对配电网中的其他分支线路产生影响，因此其他遍历结点上的故障标识单元也开始响应故障，对应的遍历结点开始出现颜色，此时R＝255，G＝255，B＝0；

随着故障触发时间的延续，R和G同时变小，该故障发生点的颜色就会越来越深；

由于第一故障发生点与二次影响造成的故障发生点之间存在时间差，因此判断每个遍历结点的故障标识单元颜色深浅，即可快速找到第一故障发生位置，从而方便及时维修。

另外利用故障标识单元标注故障发生的信息，不再是采集故障检测节点的数据，只要故障标识单元触发工作，通过每秒的变化，对应改变RGB数据，从而可提高第一故障位置判断的准确性，显然通过故障信息统计单元(3)无法做到每秒采集一次数据，因此仅仅通过故障信息统计单元(3)无法立即判断第一故障位置。

其后，统计关联控制线路中的线路控制结点，生成配电网线路的线路控制结点明细表。

GIS图纸帮助用户直观查看故障发生位置，以及故障影响关联线路，为了进一步的帮助用户确定维修方案，分析转电复电线路，需要将配电网线路的线路控制结点生成明细表，按照上述的故障检测点的命名方式，可直观的判断需要断电维护的控制结点，帮助从其他的线路控制结点转电进行正常供电，同时也便于对每个结点进行后续的复电操作。

当故障标识单元触发后，自动搜索线路控制结点明细表，故障规划解决单元根据线路控制结点明细表和故障发生位置，推算故障上游和故障下游信息，分析转电复电方案。

最后，根据网络拓扑显示线路控制结点连接形成的配电线路。

也就是说当故障发生时，根据线路控制结点圈定可能影响的配电线路，从而方便进行紧急故障预防。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于：包括

配电网模块划分单元(1)，用于在配电网上设置若干个故障检测节点，将配电网划分为具有控制关系的检测模块；

配电网GIS图纸单元(2)，用于使用GIS***模拟配电网的输电电路分布情况，并在每个故障检测节点上对应增设故障标识单元；

故障信息统计单元(3)，用于实时统计故障检测节点的检测数据，并生成故障检测数据的实时动态图；

检测信息处理单元(4)，用于设置每个检测节点的检测对象阈值，将采集到的故障检测节点数据与阈值实时对比，及时判断故障发生位置；

故障规划解决单元(5)，用于根据故障发生位置推算故障上游和故障下游信息，计算失电负荷，分析转电复电方案。

2.根据权利要求1所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于，所述故障检测节点检测的数据包括电流、电压、功率和温度信息。

3.根据权利要求1所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于，所述配电网模块划分单元(1)在配电网上设置若干个故障检测节点，将配电网划分为具有控制关系的检测模块的具体步骤为：

在一级配电变压设备的若干分支线路上增添一级故障检测单元，对所述一级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为I1、I2、I3、……、Ii，其中i为一级配电变压设备分支线路的个数；

在二级配电变压设备的若干分支线路上增添二级故障检测单元，对所述一级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为Ii-II1、Ii-II2、Ii-II3、……、Ii-IIm，其中i为一级配电变压设备分支线路的个数，m为二级配电变压设备分支线路的个数；

在n级配电变压设备的若干分支线路上增添n级故障检测单元，对所述n级故障检测单元范围内的每个故障检测节点的命名，命名方式具体设置为Ii-IIm-IIIp-……-Nr，其中i为一级配电变压设备分支线路的个数，m为二级配电变压设备分支线路的个数，p为三级配电变压设备分支线路的个数，……，r为n级配电变压设备分支线路的个数；

在两个配电变压设备之间设置若干均匀分布的检测点，在每个检测点上增添间隔故障检测单元，对所间隔故障检测单元范围内的每个故障检测节点进行命名。

4.根据权利要求3所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于，所述一级故障检测单元可控制对应二级故障检测单元的线路通断关系。

5.根据权利要求1所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于，所述配电网GIS图纸单元还用于生成关于配电网的GIS地图，所述配电网GIS图纸单元生成关于配电网的GIS地图的步骤具体为：

加载GIS平台中的配电变压设备并形成网状连接关系图；

利用树状遍历算法查找所述网状连接关系图中的关联控制线路，并且在每个遍历结点位置设置故障标识单元；

故障标识单元触发，统计关联控制线路中的线路控制结点，生成配电网线路的线路控制结点明细表；

根据网络拓扑显示线路控制结点连接形成的配电线路。

6.根据权利要求5所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于：所述配电网GIS图纸单元根据配电网的输电电路实际分布数据生成模拟配电分布网，当故障检测节点的数据异常时，通过所述故障检测节点的故障数据来控制所述故障标识单元的工作，所述故障标识单元响应故障发生实时显示故障发生的先后顺序。

7.根据权利要求6所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于：所述故障标识单元的故障标识主要依靠故障检测节点在响应故障发生后，随着时间的推移故障标识产生颜色变化，所述颜色变化具体为：故障发生时间和RGB为反比例函数关系，故障发生时间越长，则故障标识颜色的RGB越小，故障标识颜色越来越深，故障标识颜色的RGB竖直随着故障发生时间反向减小。

8.根据权利要求7所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于：所述故障发生时间的单位为s，所述故障发生时间延长一秒，则RGB的值各自降低数值。

9.根据权利要求5所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于：当所述故障标识单元触发后，自动搜索线路控制结点明细表，所述故障规划解决单元根据线路控制结点明细表和故障发生位置，推算故障上游和故障下游信息，分析转电复电方案。

10.据权利要求1所述的一种配电网中压故障综合分析与信息提示***，其特征在于：所述故障信息统计单元(3)还用于根据检测数据的分类，构建不同单位的坐标系，并且将每个故障检测节点的检测数据按照分类集成在坐标系内，生成故障检测数据的实时动态图。