CN104810921A - 基于配变终端信息的馈线断线停电范围识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于配变终端信息的馈线断线停电范围识别方法及系统，包括计量自动化系统、配网停电范围分析主机(22)以及配网调度管理系统(23)，计量自动化系统包括配变终端(211)以及计量自动化系统主站(212)。实施本发明的基于配变终端信息的馈线断线停电范围识别方法及系统有益效果是，无需大量配网终端，降低成本，同时系统通过识别特征自动判断馈线断线影响的配网停电范围，无需根据人工经验进行识别，并能据此快速通知维修人员进行抢修。

Description

基于配变终端信息的馈线断线停电范围识别系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统配电网领域，更具体地说，涉及一种基于配变终端信息的馈线断线停电范围识别系统及方法。

背景技术

配网与终端电力用户直接联系，其运行水平直接影响着广大电力用户的供电质量。因此，当配网发生故障时，需要尽快确定故障范围，并尽快恢复受停电影响的用户供电。目前，配网自动化覆盖率还不高，只有部分主干馈线安装了配网自动化终端。馈线故障的相关信息不能及时发送到配网调度中心，而需要通过客户报障，以及抢修人员到现场逐个开关状态核对，才能定位故障再进行抢修。配网大量的停电相关事件都是采用调度员人工分析的方式，处理停电分析的工作难度大、效率低。在恶劣天气的多发故障停电时，调度员很容易出现数据分析瓶颈，并出现故障信息发布滞后的状况，严重影响了供电的可靠性和客户满意度。

为了解决这个问题，目前大多是通过完善配网自动化，在配网主干线路上或者分支线出口处安装自动化开关，使采集到的数据能及时发送到配网自动化主站，当线路发生故障时能够自动识别故障区域，将其自动隔离，达到非故障区域快速复电的目的。但这种方式需要安装大量配网自动化终端，而且依赖通信网络的健全，相关投资成本和维护成本都较高。

也有部分地区，通过尝试使用配变终端停电告警事件来进行智能诊断。配变终端停电告警是计量自动化系统采集到的由于配变失压时而产生的一种告警。由于配变安装于配网馈线的末端，配变终端产生的告警信息能够弥补由于没有配置带通信功能的开关而导致配网调度实时监控系统无法监测到的情况。通过对计量自动化系统中生成的大量配变停电告警进行有效信息筛选，剔除一些异常的数据，并根据其他系统提供的停电告警信息自动匹配已知的停电信息；将单台配变停电故障事件自动生成抢修工单并发送短信于抢修人员；对于一个区域多台配变停电故障事件除自动生成抢修工单并发送短信于抢修人员外，还能根据配网地理信息系统中多台停电配变拓扑关系分析故障跳闸的开关，并将该开关信息发送于抢修人员；并根据开关故障定位信息，实现快速抢修(发明专利CN103679556A)。这种方法采用的信息都是已有的多个系统的信息，信息成本低，但这种方式对于异常数据的筛选和故障特征的判断，只是根据经验判断，很难直接复制一个地区的经验到不同地区的配网停电范围识别。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述配网停电识别范围中数据获取成本高，识别特征是由人工经验来提取，很难复制和推广应用的问题缺陷，提供一种基于配变终端信息的馈线断线停电范围识别系统及方法。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是构造一种基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法，包括以下步骤：

S1、各个配变终端检测对应配变的带电状态，并将检测到的带电状态数据发送给计量自动化系统主站；

S2、计量自动化系统主站接收配变终端发送的带电状态数据；

S3、判定各个配变是否停电；

S4、根据预存的故障前的馈线模型中配变与配电房母线之间的拓扑关系，得到该母线相关联的配变数量∑N_T，并根据配变是否停电的判定结果统计与该母线相关联的配变中的停电配变数量∑N_E，所述拓扑关系中只在部分主干线或者分干线的配变处装有配变终端；

S5、计算所述母线对应的停电特征匹配度，根据停电特征匹配度分析母线的带电状态，若停电特征匹配度大于或等于预设的阈值，则该母线的带电状态为停电，其中，所述停电特征匹配度为∑N_E/∑N_T；

S6、根据所述拓扑关系以及依据母线带电状态来识别馈线发生断线后的停电影响范围。

在本申请基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法中，步骤S3还包括：判断配变终端的工作状态，当带电状态数据中存在停电事件或者配变终端的工作状态的为离线时，判定所监测的配变停电。

在本申请基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法中，步骤S3还包括：在判断配变是否停电之前，判断带电状态数据是否满足过滤条件。

在本申请基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法中，步骤S5还包括：若停电特征匹配度小于所述阈值，则不认为母线的带电状态为停电。

在本申请基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法中，步骤S4中母线相关联的配变为：配电房中与该母线直接连接的配变或者该母线所有下级线路的配变中任意一种。

根据本发明的另一方面，本发明为了解决本其技术问题，还提供了一种基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统，包括计量自动化系统、配网停电范围分析主机以及配网调度管理系统，计量自动化系统包括配变终端以及计量自动化系统主站；

各个配变终端安装在对应配变所在位置，用于并将检测到的带电状态数据发送给计量自动化系统主站；

计量自动化系统主站用于接收配变终端发送的带电状态数据并转发至配网停电范围分析主机；

配网停电范围分析主机用于判定各个配变是否停电，根据预存的故障前的馈线模型中配变与配电房母线之间的拓扑关系，得到该母线相关联的配变数量∑N_T，并根据配变是否停电的判定结果统计与该母线相关联的配变中的停电配变数量∑N_E；计算所述母线对应的停电特征匹配度，根据停电特征匹配度分析母线的带电状态，若停电特征匹配度大于或等于预设的阈值，则该母线的带电状态为停电；其中，所述母线停电特征匹配度为∑N_E/∑N_T，所述拓扑关系中只在部分主干线或者分干线的配变处装有配变终端。

配网调度管理系统用于根据所述馈线发生断线后的停电影响范围，进行相关人员的调度，以实现对馈线的维修。

在本申请基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统中，上述配网停电范围分析主机还用于判断配变终端的工作状态，当带电状态数据中存在停电事件或者配变终端的工作状态的为离线时，判定配变为停电。

在本申请基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统中，上述配网停电范围分析主机在判断配变是否停电之前，判断带电状态数据是否满足过滤条件。

在本申请基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统中，配网停电范围分析主机中，若停电特征匹配度小于所述阈值，则不认为母线的带电状态为停电。

在本申请基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统中，母线相关联的配变为：配电房中与该母线直接连接的配变或者该母线所有下级线路的配变中任意一种。

实施本发明的基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法及系统，具有以下有益效果：配网故障的处理效率的高低，影响配网运行可靠性水平，也影响着着广大电力用户的供电质量，通过采用本发明，无需在每一个配变上安装配变终端及通信设备，同时经停电匹配度的分析与计算，配网停电范围分析主机很容易判定馈线断线故障影响的配电房，依靠现有的系统和设备，通过分析，快速确定馈线的停电范围，并尽快恢复受停电影响的用户供电。与依靠配网的馈线自动化来实现同样功能的方案相比，相对成本低、见效快，这对于改变目前需要通过客户报障，抢修人员到现场逐个开关状态核对，才能定位故障再进行抢修的人工处理方式来说，处理停电分析的工效率得到了提高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法的流程示意图；

图2是本发明基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统的结构示意图；

图3是本发明线路结构优选实施例的结构示意图；

图4是本发明配电房中配变及配变终端的实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，其为本发明基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法的流程示意图。

各个配变终端检测对应配变的带电状态，并将检测到的带电状态数据发送给计量自动化系统主站。配网馈线断线故障发生后，各个配变安装的配变终端检测到停电发生，会产生相应的带电状态数据，其中有停电事件，装置产生的带电状态数据经由通信网络上送于计量自动化系统主站。计量自动化系统主站接收配变终端发送的带电状态数据，带电状态数据还应该包含可以得到对应配变或者配变终端所在位置的信息。由于计量自动化系统主站一般不直接对数据进行分析处理，当其接收到数据后，会将其转发，下述的步骤将由其他单元进行完成。

然后，判定各个配变是否停电。通过上述带电状态数据，可以实时直接判定各个配变是否停电。一般配变终端的内置电池由于常年工作，会失效。配变终端内置电池一般失效后未进行更换而失去其固有备用电源的作用，仅依靠取电CT进行去取电工作，在配网馈线断线故障发生后，取电CT所在回路断电，上述带电状态数据无法进行传输，因此该装置无法进行正常工作。为了解决上述问题，本申请针对上述方案做了进一步完善。在配变终端内置电池失效后，无法获取装置的在线信息，判断终端设备的状态为离线，当产生停电事件和配变终端设备的状态为离线二者中有一个为真，此时计量自动化系统主站则识别为配变发生停电，即逻辑关系：

$O_t=E_o\∪\stackrel{\‾}{S_d}$

其中：O_t表示配变停电，E_o表示配变终端产生的停电事件，S_d表示配变终端在线状态，其中值为0表示不在线，1表示在线。因此还需要判断配变终端的工作状态，当配变终端工作状态为离线时，也判定该配变终端为停电。配变终端的工作状态通过是否一定时间内未接收到带电状态数据进行判定。应当理解的是，本申请中配变终端的工作状态的判定及其相关工作原理为本申请的一种改良方式，在配变终端内置电池正常工作的情况下，检测配变带电状态数据进行判定是否停电，本申请也是可以正常工作的。配变终端的状态为在线且未检测到停电事件时，则说明状态正常，设备继续工作进行检测。

优选的，在进行配变是否停电判定之前，先判断带电状态数据是否满足过滤条件。例如：对带电状态数据进行有效信息筛选，过滤条件为：一天内配变该配变发生停电大于5次，则满足过滤条件的数据默认为不正常状态下的无效信息，设备无需对该数据做进一步处理，若不满足过滤条件，则说明数据为有效信息，对该数据进行处理。

停电范围识别程序根据预存的馈线模型，将配变停电O_t与配网模型中的配变进行匹配，根据预存的馈线模型中配变与母线之间的拓扑关系来计算配变相关联的母线对应的停电特征匹配度，根据停电特征匹配度分析母线的带电状态，若停电特征匹配度大于或等于预设的阈值，则该母线的带电状态为停电；若停电特征匹配度小于所述阈值，则不认为母线的带电状态为停电，即该母线为不明带电状态目前，需要通过其下一级继续进行判断。

根据预存的故障前的馈线模型中配变与配电房母线之间的拓扑关系，得到该母线相关联的配变数量∑N_T，并根据配变是否停电的判定结果统计与该母线相关联的配变中的停电配变数量∑N_E，所述拓扑关系中只在部分主干线或者分干线的配变处装有配变终端。

其中，母线的停电特征匹配度为∑N_E/∑N_T，其中，∑N_T表示母线相关联配变中的停电配变数量，其可从配变是否停电的判定结果统计得到，∑N_E表示母线相关联配变数量，其可从拓扑关系统计得到。其中，上述母线相关联的配变为：配电房中与该母线直接连接的配变或者该母线所有下级线路的配变中任意一种。应当理解的是本申请的方案只需要在部分主干线或者分干线配变处安装配变终端，但每一个配变上均安装时，本方案效果更佳，但是本申请的发明目的其一在于减少成本，因此实际使用是只在部分主干线或者分干线配变处安装配变终端。

理论上，当母线相关联的配变应该都被检测为停电，实际过程中配变终端的数据并不十分准确，即使对数据进行了过滤，依然存在一些异常的数据，通过停电特征匹配度与阈值的比对设定，能够进一步满足实际应用的需要。

最后，根据所述拓扑关系以及依据母线带电状态来识别馈线发生断线后的停电影响范围。

其中，优选的，在判断配变终端过滤条件和计算停电特征匹配度之间，还可以建立一个停电事件列表，列出各个配变的停电信息，以方便用户查看。

下面将结合图2对基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统进行说明，其基本工作原理与上述方法中类似，下述仅以一优选实施例对其主体结构及工作原理进行说明，具体细节可参照上述方法。基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统包括计量自动化系统、配网停电范围分析主机22以及配网调度管理系统23，计量自动化系统包括配变终端211以及计量自动化系统主站212。

各个配变终端211安装在对应配变所在位置，用于并将检测到的带电状态数据并通过通信设备发送给计量自动化系统主站212；计量自动化系统主站212用于接收配变终端211发送的带电状态数据并转发至配网停电范围分析主机22。

配网停电范围分析主机22用于判定各个配变是否停电，其中配网停电范围分析主机22还用于判断配变终端211的工作状态，当带电状态数据中存在停电事件或者配变终端的工作状态的为离线时，判定配变为停电。配网停电范围分析主机22根据预存的馈线模型中配变与母线之间的拓扑关系来计算配变连接的配电房母线对应的停电特征匹配度，根据停电特征匹配度分析配电房母线的带电状态，若停电特征匹配度大于或等于预设的阈值，则该配电房母线的带电状态为停电，若停电特征匹配度小于所述阈值，则不认为配电房母线的带电状态为停电。配网停电范围分析主机22并根据所述拓扑关系以及依据相连接配电房母线带电状态来识别馈线发生断线后的停电影响范围。

其中母线停电特征匹配度∑N_E/∑N_T，∑N_T表示母线相关联配变产生的停电配变数量，∑N_E表示母线相关联配变数量。配网停电范围分析主机22接收到计量自动化系统主站212发送的数据后，就可以判定馈线断线造成的停电范围。

故障停电范围识别后，诊断识别的结论发送到配网调度管理系统23做进一步处理。管理系统23用于根据所述馈线发生断线后的停电影响范围，进行相关人员的调度，以实现对馈线的快速维修。

优选的，配网停电范围分析主机22在判断配变是否停电之前，先判断带电状态数据是否满足过滤条件，并剔除满足过滤条件的带电状态数据。

图3为本发明线路结构优选实施例的拓扑关系示意图，下述将结合图3对本发明停电特征匹配度、母线带电状态、以及馈线发生断线后的停电影响范围判断从理想情况进行进一步说明，其中图中方形图标配变表示其安装有配变终端(图中配变终端未示出，且其标号与配变标号对应)，而椭圆图标形配变未安装配变终端，即其拓扑关系中中只在部分主干线或者分干线处装有配变终端。

假设线路13(图中线路均表示馈线)发生馈线断路，配变131、133被判定为停电。线路1为母线时，停电特征匹配度为2/10＝20％，线路11、12、111、112、113为母线时，停电特征匹配度为0，线路13为母线时，停电特征匹配度为2/4＝50％(未安装配变终端的配变未被检测到停电)，线路131、132、133为母线时，均为100％。当设定阈值为45％时，本系统或方法可知线路13、131、132、133发生停电，其对应范围停电。由馈线对路之前的拓扑关系可知，线路13为线路131、132、133的母线，配网停电范围分析主机22很容易判定馈线断线故障发生在线路13。

通过上述方法可知，无需在每一个部分主干线或者分干线安装配变终端及通信设备，与本申请背景技术中采用自动化开关的方案相比，成本更加低廉；同时经停电匹配度的分析与计算，配网停电范围分析主机22很容易判定馈线断线故障发生在线路13，即可以判断为安装配变终端线路上是否断电，上述根据识别特征来判断停电范围过程中无需根据人工经验判断，容易直接应用推广和应用。

上述结合图3对本申请中方案的描述，母线相关联配变均是只基于该母线所有下级线路的配变。当母线相关联的配变为配电房中与该母线直接连接的配变时该方案也是可以实现的。图4是本发明配电房中配变及配变终端的实施例的结构示意图，母线所在配电房中与该母线直接连接的配变数量为10，经过配变40-配变49变压后分别通过10条线路40-线路49向不同区域供电，其中配变40、41、44、45、48处对应安装有配变终端(图中未示出)，而其余的配变处未安装，若设置阈值为40％，当母线发生故障时，配变40、41、44、45、48被判定为停电，停电特征匹配度为50％，因此母线也会被判定为停电，上述10条线路对应的用电区域均被识别为停电。应当理解的是，上述说明只是结合理论情况进行说明，上述配变以及配变终端的数量会跟实际有所区别，阈值大小也需要根据实际情况进行设定，上述只做解释说明作用，不对本申请作任何限制，本领域人员将上述两种方案结合也在本申请的保护范围之内。

本发明所描述的方法和系统已经在南方某市供电局投入试运行。通过对现有的计量自动化系统进行改造，将系统数据采集前置机进行功能改造，使其具备将接收到的配变终端停电事件和识别到的配变终端离线状态信息及时通过调度数据网络转发到运行停电范围识别程序的服务器，经过识别，将分析得到的停电范围送至配网调度管理系统，由其发起现场抢修任务，指导恢复供电。在试运行初期，系统在基础数据未清洗，现场配变终端准信号确率不高的情况下，停复电识别的停电与调度日志记录进行比对，匹配度已超过70％。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于配变终端的馈线断线停电范围识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、各个配变终端(211)检测对应配变的带电状态，并将检测到的带电状态数据发送给计量自动化系统主站(212)；

S2、计量自动化系统主站(212)接收配变终端(211)发送的带电状态数据；

S3、判定各个配变是否停电，；

S4、根据预存的故障前的馈线模型中配变与配电房母线之间的拓扑关系，得到该母线相关联的配变数量ΣN_T，并根据配变是否停电的判定结果统计与该母线相关联的配变中的停电配变数量ΣN_E，所述拓扑关系中只在部分主干线或者分干线的配变处装有配变终端；

S5、计算所述母线对应的停电特征匹配度，根据停电特征匹配度分析母线的带电状态，若停电特征匹配度大于或等于预设的阈值，则该母线的带电状态为停电，其中，所述停电特征匹配度为ΣN_E/ΣN_T；

S6、根据所述拓扑关系以及依据母线带电状态来识别馈线发生断线后的停电影响范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：判断配变终端的工作状态，当带电状态数据中存在停电事件或者配变终端的工作状态的为离线时，判定所监测的配变为停电。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：在判断配变是否停电之前，判断带电状态数据是否满足过滤条件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5还包括：若停电特征匹配度小于所述阈值，则不认为所述母线的带电状态为停电。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中母线相关联的配变为：配电房中与该母线直接连接的配变或者该母线所有下级线路的配变中任意一种。

6.一种基于配变终端的馈线断线停电范围识别系统，其特征在于，包括计量自动化系统、配网停电范围分析主机(22)以及配网调度管理系统(23)，计量自动化系统包括配变终端(211)以及计量自动化系统主站(212)；

各个配变终端(211)安装在对应配变所在位置，用于并将检测到的带电状态数据发送给计量自动化系统主站(212)；

计量自动化系统主站(212)用于接收配变终端(211)发送的带电状态数据并转发至配网停电范围分析主机(22)；

配网停电范围分析主机(22)用于判定各个配变是否停电，根据预存的故障前的馈线模型中配变与配电房母线之间的拓扑关系，得到该母线相关联的配变数量ΣN_T，并根据配变是否停电的判定结果统计与该母线相关联的配变中的停电配变数量ΣN_E；计算所述母线对应的停电特征匹配度，根据停电特征匹配度分析母线的带电状态，若停电特征匹配度大于或等于预设的阈值，则该母线的带电状态为停电；

其中，所述母线停电特征匹配度为ΣN_E/ΣN_T，所述拓扑关系中只在部分主干线或者分干线的配变处装有配变终端；

配网调度管理系统(23)用于根据所述馈线发生断线后的停电影响范围，进行相关人员的调度，以实现对馈线的快速复电。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述配网停电范围分析主机(22)还用于判断配变终端(211)的工作状态，当带电状态数据中存在停电事件或者配变终端(211)的工作状态的为离线时，判定所监测的配变为停电。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述配网停电范围分析主机(22)在判断配变是否停电之前，先判断带电状态数据是否满足过滤条件。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，配网停电范围分析主机(22)中，若停电特征匹配度小于所述阈值，则不认为母线的带电状态为停电。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述母线相关联的配变为：配电房中与该母线直接连接的配变或者该母线所有下级线路的配变中任意一种。