CN104931851B - 一种输电线路雷击故障智能分析平台及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于输电线路故障分析技术领域，尤其涉及一种输电线路雷击故障智能分析平台及分析方法,包括EMS系统、继电器保护信息系统、电网雷电定位中心和终端用户，还包括输电线路故障信息分析系统，所述输电线路故障信息分析系统实时采集和获取EMS系统、继电器保护信息系统、电网雷电定位中心和终端用户的数据信息，本发明通过输电线路故障信息分析系统的前置采集单元、数据库服务单元、智能分析单元和应用信息展示单元进行数据接入、智能诊断和雷击故障信息展示进行分析，本发明改善了输电线路雷电监测的当前应用缺陷提供雷击故障分析结果信息，为雷击跳闸事故灾后处理的辅助决策提供依据。

Description

一种输电线路雷击故障智能分析平台及分析方法

技术领域

本发明属于输电线路故障分析技术领域，尤其涉及一种输电线路雷击故障智能分析平台及分析方法。

背景技术

长期以来，依据现有雷电监测系统对雷击故障进行判断和雷击故障点准确查找都是事故后查询，由于查询需要人工干预和判断，导致雷电监测系统对输电线路雷击事故未能及时自动诊断并提出辅助决策意见以指导电网安全运行，为了实现输电线路雷击跳闸自动诊断智能化与实时性，将调度EMS系统中线路跳闸信息和故障测距信息实时接入雷电定位系统，在雷电定位系统中进行实时比对分析，以迅速得到一个线路跳闸与雷电活动相关性分析结果，供生产运维和调度运行人员参考。而分析雷电活动与线路跳闸之间的相关性，需要获取以下关键信息：

(一)跳闸线路名称；

(二)跳闸线路位置信息，即线路的经纬度坐标数据以及故障测距信息、故障杆塔号；

(三)跳闸线路的跳闸时间。

这三类信息是实现线路雷击跳闸自动诊断的必要条件,以下是对这三类信息来源进行分析：

1)跳闸线路名称：线路名用于区别不同线路的主要手段；目前在电力系统中由于历史原因和管理流程的不同，线路命名规则并没有统一的规范，存在同一条线在不同应用上面呈现不同线路名的问题，如白马一线，马白一线、白马1线、白马Ⅰ线都是描述白马一线这条线路，这在单一系统应用中问题不大，但给线路雷击故障自动查询这个多系统应用之间信息交换带来了很大的问题，计算机技术并不能完全准确判断线路的唯一性，因此必须以一个系统应用的命名规则来统一命名，由于线路雷击跳闸信息来源自EMS，建议采用EMS线路信息作为线路名来源。

2)跳闸线路位置信息：雷击点的空间位置是雷电监测获取的最主要信息之一，输电线路故障查询的主要手段就是雷击点与线路空间位置进行比对，因此线路位置信息非常重要，获取高精度的线路位置信息有利于提高雷电活动与线路跳闸故障相关性分析的可信度。

现有线路位置信息主要由巡线人员实地采用GPS在日常巡线工作中采集回来，存在GPS精度误差，人工误差等客观原因，另外由于新线路的投产，并未能及时获取线路位置信息，导致目前没有一个系统具有全面准确的线路位置信息，雷电定位系统经过多年的积累，已经录入了一部分的线路位置信息，但是故障测距信息、故障杆塔号信息还未实现接入。

3)跳闸线路跳闸时间：跳闸线路跳闸时间由EMS线路跳闸信息提供，具有秒级的精度，通过编写Web服务的方式实现信息接入。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种能获知跳闸线路名称、跳闸线路位置信息和跳闸线路跳闸时间的输电线路雷击故障智能分析台及分析方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种输电线路雷击故障智能分析平台,包括EMS系统、继电器保护信息系统、电网雷电定位中心和终端用户，其特征在于：还包括输电线路故障信息分析系统，所述输电线路故障信息分析系统实时采集和获取EMS系统、继电器保护信息系统、电网雷电定位中心和终端用户的数据信息，所述故障信息分析系统还用于完成各系统的数据接入并进行智能诊断和提供故障数据来源，所述输电线路故障信息分析系统包括前置采集单元、数据库服务单元、智能分析单元和应用信息展示单元，所述前置采集单元用于实现输电线路中开关通断时的跳闸线路信息、雷电定位数据、故障测距信息和线路杆塔数据的采集工作，并将实时采集的未经处理的原始信息暂时存储起来，将经过分析处理后的信息存储在数据库服务单元中，所述智能分析单元从数据库服务单元中获取数据进行自动分析并提取出对应的跳闸线路信息，实现对跳闸线路雷击故障进行判定和分析，同时对继电器保护信息系统提供的故障点位置进行快速定位，并将判定和分析处理结果存入数据库服务单元，同时对应用信息展示单元提供Web服务，所述应用信息展示单元用于根据终端用户输入的跳闸线路信息查询线路的雷击情况，将线路雷击故障诊断信息实现在Web页面展示，并对最新发生的雷击事故进行实时告警，以指导用户在输电线路跳闸事故后运维检修提供决策依据。

优选地，所述智能分析单元通过FTP网络线路接入EMS系统、继电器保护信息系统和电网雷电定位中心，实时获取雷击跳闸信息并通过E文件格式存入输电线路故障信息分析系统的数据库服务单元。

优选地，所述电网雷电定位中心基于GIS的雷电定位系统将雷电定位数据参数通过ESB数据总线接入输电线路故障信息分析系统，所述EMS系统和继电器保护信息系统通过ESB数据总线将信息接入输电线路故障信息分析系统。

优选地，所述终端用户与输电线路故障信息分析系统通过电力系统有线网络、GPRS、3G或4G无线网络进行数据请求和服务响应。

一种输电线路雷击故障智能的分析方法,其特征在于：所述故障智能分析平台通过如下步骤对故障信息进行分析：

(1)数据接入：将EMS系统的跳闸线路信息和故障测距信息以及雷电定位中心的雷电定位数据和线路杆塔数据接入输电线路故障信息分析系统，并将跳闸线路信息存入数据库服务单元中，为线路跳闸实时诊断提供依据；

(2)智能诊断：根据获取的跳闸线路信息、故障测距信息和线路杆塔数据进行解析，结合雷电定位系统搜寻出跳闸时刻线路周围雷击点，获取到雷击时间点、雷击电流大小并计算出雷击线路距离，判定输电线路走廊内是否有雷击活动，分析线路跳闸与雷击的关系，并输出析跳闸线路故障的性质；

(3)雷击故障信息展示：将智能诊断的雷击故障结果和终端用户输入的跳闸线路信息查询线路的雷击情况，在应用信息展示单元中进行Web页面展示，并对最新发生的雷击事故进行实时告警。

优选地，所述步骤(3)应用信息展示单元采用Web应用服务器，并通过AJAX创建跳闸信息页面并将故障点位置以GIS图形数据在Web应用服务器中进行展示。

优选地，所述步骤应用信息展示单元采用基于面向服务体系架构的B/S页面方式进行构建,并同时支持基于Android移动终端方式进行访问。

优选地，所述步骤(2)输出的跳闸线路故障性质包括非雷击故障、绕击故障和反击故障，所述绕击故障和反击故障是通过雷电定位中心测得的雷电流幅值同输电杆塔的绕击和反击耐雷水平电流相比较，进而判断雷击的原因是反击还是绕击造成的。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

一)本发明针对目前雷电定位系统进行雷电监测，只能够在雷电灾害后弥补电网损失的不足，提出了输电线路雷击故障智能诊断技术，实现了EMS系统中输电线路跳闸信号特征与获取方法，提出了线路跳闸数据接入方法，并根据线路跳闸数据实现输电线路雷击故障的实时诊断功能。

二)本发明改善了输电线路雷电监测的当前应用缺陷，将雷击故障判断和雷击故障点查找的事后查询变为实时诊断，实现跳闸线路快速精准定位，并全自动分析判别输电线路故障是否为雷击故障，提供雷击故障分析结果信息，为雷击跳闸事故灾后处理的辅助决策提供依据，节省事故寻线时间，使电网调度员能进行更有效的调度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种输电线路雷击故障智能分析平台的结构示意图。

图2是本发明一种输电线路雷击故障智能的分析方法的分析流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

结合图1，一种输电线路雷击故障智能分析平台,包括EMS系统、继电器保护信息系统、电网雷电定位中心和终端用户，EMS系统是输电线路跳闸故障数据的来源，EMS系统以Web服务方式在电网范围内提供公开的输电线路跳闸故障数据和故障测距信息，终端用户可以及时准备地获取跳闸线路故障以及故障距离线路始端和终端的距离，方便快速定位故障点。

本发明的输电线路雷击故障智能分析平台还包括输电线路故障信息分析系统，所述输电线路故障信息分析系统实时采集和获取EMS系统、继电器保护信息系统、电网雷电定位中心和终端用户的数据信息，所述故障信息分析系统还用于完成各系统的数据接入并进行智能诊断和提供故障数据来源，所述输电线路故障信息分析系统包括前置采集单元、数据库服务单元、智能分析单元和应用信息展示单元，所述前前置采集单元用于实现从输电线路中开关通断时的跳闸线路信息、雷电定位数据、故障测距信息和线路杆塔数据的采集工作，并将实时采集的未经处理的原始信息暂时存储起来，将经过分析处理后的信息存储在数据库服务单元中，所述智能分析单元从数据库服务单元中获取数据进行自动分析并提取出对应的跳闸线路信息，实现对跳闸线路雷击故障进行判定和分析，同时对继电器保护信息系统提供的故障点位置进行快速定位，并将判定和分析处理结果存入数据库服务单元，同时对应用信息展示单元提供Web服务，所述应用信息展示单元用于根据终端用户输入的跳闸线路信息查询线路的雷击情况，将线路雷击故障诊断信息实现在Web页面展示，并对最新发生的雷击事故进行实时告警，以指导用户在输电线路跳闸事故后运维检修提供决策依据。

在本发明中，所述智能分析单元通过FTP网络线路接入EMS系统、继电器保护信息系统和电网雷电定位中心，实时获取雷击跳闸信息并通过E文件格式存入数据库服务单元，具体获取的雷击跳闸信息包括跳闸线路名称、跳闸线路位置信息和跳闸线路跳闸时间，具体获取的雷击跳闸信息包括跳闸线路名称、跳闸线路位置信息和跳闸线路跳闸时间，并对其进行信息过滤，获得该区域所关注的准确跳闸线路信息，然后将跳闸线路信息和故障点位置信息进行组合，通过TCP/IP网络协议实时传送至前置采集单元，智能分析单元自动实时提取EMS传送过来的跳闸信息和故障点信息，并对其进行数据解析，存入数据库服务单元，以供故障智能诊断使用；

本发明中，所述电网雷电定位中心是雷电定位数据和输电线路的线路杆塔(台账)数据的来源，能够全自动、大面积、高精度、实时地监测雷电活动的在线监测系统，实时获取雷电定位数据和线路杆塔(台账)数据，用以输电线路雷击故障诊断分析，所述电网雷电定位中心基于GIS的雷电定位系统将雷电定位数据参数通过ESB数据总线接入故障信息分析系统，所述EMS系统和继电器保护信息系统通过ESB数据总线将信息接入输电线路故障信息分析系统；当输电线路故障信息分析系统实时获取EMS系统跳闸信息后，即刻自动进行分析，提取出对应的跳闸线路信息，EMS系统传输过来的线路名是模糊线路名而不是线路全名，因此，在故障诊断前，就需要与电网雷电定位中心的线路名进行模糊匹配，同时传输过来的跳闸线路信息也可能存在线路跨区的情况，即其可能对应雷电定位中心的多条线路，为保证数据一致性，需要将线路信息进行合并操作，通过查询电网雷电定位中心的雷电数据，得到相应跳闸线路附近的详细落雷信息，再对线路落雷信息进行分析过滤，从而实现对线路跳闸雷击事故的自动鉴别，实时获取故障测距系统提供的故障点位置信息，实现线路故障点快速定位。

作为本发明的最佳实施例，当输电线路雷击故障数据接时，如图1所示，由于EMS跳闸线路信息位于网络A区，而雷电定位中心位于网络C区，跨区之间信息交换必须通过电力系统防火墙，为了合理减少数据冗余且保证信息准确，采用电力系统数据标记语言-E语言进行信息交换，在网络A区中的线路因雷电跳闸的跳闸线路信息采用E文本格式通过FTP网络实时上传到B区FTP服务器，雷击故障智能诊断服务器实时下载E文本数据，并通过Web服务调用雷电数据进行智能诊断，将诊断结果存入雷电数据库，终端用户可以通过B/S方式查看跳闸线路的诊断信息。

在本发明中，所述应用信息展示单元可实时或根据终端用户终端输入的跳闸线路信息查询线路的雷击情况，实现对跳闸线路走廊半径内雷电活动计算，所述终端用户与输电线路故障信息分析系统通过电力系统有线网络、GPRS、3G或4G无线网络进行数据请求和服务响应；与此同时，依据杆塔绕反击耐雷水平诊断出故障是否为雷击并判断出故障性质；应用信息展示单元采用Web应用服务器，并通过AJAX(Asynchronous Javascript And XML)创建跳闸信息页面并将故障点位置以GIS图形数据在Web应用服务器中进行展示，使用户界面更加自然，响应更加灵敏，大幅提升了用户的浏览体验；依据输电线路雷害防御的需求，所述应用信息展示单元采用B/S(浏览器/服务器)页面方式进行构建，并同时支持基于Android移动终端方式进行访问，通过ESB总线面向服务体系结构SOA(Service OrientedArchitecture)进行构建，能够实现展示输电线路故障实时展示和自动告警并以短信的方式推送给运行检修人员。

在本发明实施例中，当输电线路走廊半径为1km,，跳闸时间前后1分钟范围内，查询出故障点杆塔附近有落雷情况，则可判断雷击事故，否则为非雷击，同时，在架空输电线路的运行中，判断雷电造成架空输电线路的跳闸是由绕击还是反击引起的，对于事故原因分析也是非常重要，依靠电网雷电定位中心，可以将线路的反击耐雷水平与绕击耐雷水平同雷电定位系统测得的雷电流幅值相比较，判断雷击闪络的原因是反击还是绕击造成的。

如图2所示，所述故障智能分析平台通过如下步骤对故障信息进行分析：

(1)数据接入：将EMS系统的跳闸线路信息和故障测距信息以及雷电定位中心的雷电定位数据和线路杆塔数据接入输电线路故障信息分析系统，并将跳闸线路信息存入数据库服务单元中，为线路跳闸实时诊断提供依据；

(2)智能诊断：根据获取的跳闸线路信息、故障测距信息和线路杆塔数据进行解析，结合雷电定位系统搜寻出跳闸时刻线路周围雷击点，获取到雷击时间点、雷击电流大小并计算出雷击线路距离，判定输电线路走廊内是否有雷击活动，分析线路跳闸与雷击的关系，并输出析跳闸线路故障的性质；在本发明实施例中，所述输出的跳闸线路故障性质包括非雷击故障、绕击故障和反击故障，所述绕击故障和反击故障是通过雷电定位中心测得的雷电流幅值同输电杆塔的绕击和反击耐雷水平电流相比较，进而判断雷击的原因是反击还是绕击造成的，同时，结合雷电定位中心的数据库分析该时间点，输电线路走廊内是否有雷电活动；

(3)雷击故障信息展示：将智能诊断的雷击故障结果和终端用户输入的跳闸线路信息查询线路的雷击情况，在应用信息展示单元中进行Web页面展示，并对最新发生的雷击事故进行实时告警。

如图2所示，本发明中的输电线路雷击故障智能分析系统时采集EMS系统中输电线路开关通断时的跳闸线路信息和继电器保护信息系统的故障测距信息进行解析，同时接入雷电定位中心的雷电多参量数据，依据地理位置信息分析计算该跳闸输电线路走廊半径内(如：走廊半径为1km)和跳闸时间范围内(如：跳闸时间前后1分钟范围内)的落雷信息，查询到无雷电信息时，初步判定为非雷击；当查询结果有雷电信息时，进一步判定雷击故障性质，获取该落雷点附近的最近输电线路杆塔的绕反击耐雷水平(反击电流幅值I₁)，比较该落雷点的雷电流幅值I与反击耐雷水平I₁，当I≥I₁时，判定雷击闪络类型为反击，否则比较I与绕击耐雷水平I₂(绕击电流幅值I₁)，如果I处于I₂₁和I₂₂之间，(其中,I₂₁为I₂的最小值，I₂₂为I₂最大值)，则判定雷击闪络类型为绕击，否则暂时无法判断雷击闪络类型。

综上所述，本发明的输电线雷击故障分析平台完成了数据接入、智能诊断和信息展示，能获知跳闸线路名称、跳闸线路位置信息和跳闸线路跳闸时间，从，雷电活动统计分析，线路事故诊断分析，绕击或反击判断分析，并为终端用户提供雷电活动图形、线路事故诊断信息等各种功能展示，此外，可根据系统接入的线路跳闸信息和雷电定位系统查询的雷电定位信息，搜寻出跳闸时刻线路周围雷击点，根据雷击点与线路的距离，雷电流的大小等技术参数，智能分析线路跳闸与雷击的关系，并给出分析结果。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种输电线路雷击故障智能分析平台,包括EMS系统、继电器保护信息系统、电网雷电定位中心和终端用户，其特征在于：还包括输电线路故障信息分析系统，所述输电线路故障信息分析系统实时采集和获取EMS系统、继电器保护信息系统、电网雷电定位中心和终端用户的数据信息，所述故障信息分析系统还用于完成各系统的数据接入并进行智能诊断和提供故障数据来源，所述输电线路故障信息分析系统包括前置采集单元、数据库服务单元、智能分析单元和应用信息展示单元，所述前置采集单元用于实现输电线路中开关通断时的跳闸线路信息、雷电定位数据、故障测距信息和线路杆塔数据的采集工作，并将实时采集的未经处理的原始信息暂时存储起来，将经过分析处理后的信息存储在数据库服务单元中，所述智能分析单元从数据库服务单元中获取数据进行自动分析并提取出对应的跳闸线路信息，实现对跳闸线路雷击故障进行判定和分析，同时对继电器保护信息系统提供的故障点位置进行快速定位，并将判定和分析处理结果存入数据库服务单元，同时对应用信息展示单元提供Web服务，所述应用信息展示单元用于根据终端用户输入的跳闸线路信息查询线路的雷击情况，将线路雷击故障诊断信息实现在Web页面展示，并对最新发生的雷击事故进行实时告警，以指导用户在输电线路跳闸事故后运维检修提供决策依据，所述智能分析单元通过FTP网络线路接入EMS系统、继电器保护信息系统和电网雷电定位中心，实时获取雷击跳闸信息并通过E文件格式存入输电线路故障信息分析系统的数据库服务单元。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路雷击故障智能分析平台,其特征在于：所述电网雷电定位中心基于GIS的雷电定位系统将雷电定位数据参数通过ESB数据总线接入输电线路故障信息分析系统，所述EMS系统和继电器保护信息系统通过ESB数据总线将信息接入输电线路故障信息分析系统。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路雷击故障智能分析平台,其特征在于：所述终端用户与输电线路故障信息分析系统通过电力系统有线网络、GPRS、3G或4G无线网络进行数据请求和服务响应。

4.一种输电线路雷击故障智能的分析方法,其特征在于：所述故障智能分析平台通过如下步骤对故障信息进行分析：

(1)数据接入：将EMS系统的跳闸线路信息和故障测距信息以及雷电定位中心的雷电定位数据和线路杆塔数据接入输电线路故障信息分析系统，并将跳闸线路信息存入数据库服务单元中，为线路跳闸实时诊断提供依据；

(2)智能诊断：根据获取的跳闸线路信息、故障测距信息和线路杆塔数据进行解析，结合雷电定位系统搜寻出跳闸时刻线路周围雷击点，获取到雷击时间点、雷击电流大小并计算出雷击线路距离，判定输电线路走廊内是否有雷击活动，分析线路跳闸与雷击的关系，并输出析跳闸线路故障的性质；

(3)雷击故障信息展示：将智能诊断的雷击故障结果和终端用户输入的跳闸线路信息查询线路的雷击情况，在应用信息展示单元中进行Web页面展示，并对最新发生的雷击事故进行实时告警。

5.根据权利要求4所述的一种输电线路雷击故障智能的分析方法,其特征在于：所述步骤(3)应用信息展示单元采用Web应用服务器，并通过AJAX创建跳闸信息页面并将故障点位置以GIS图形数据在Web应用服务器中进行展示。

6.根据权利要求5所述的一种输电线路雷击故障智能的分析方法,其特征在于：所述步骤应用信息展示单元采用基于面向服务体系架构的B/S页面方式进行构建,并同时支持基于Android移动终端方式进行访问。

7.根据权利要求4所述的一种输电线路雷击故障智能的分析方法,其特征在于：所述步骤(2)输出的跳闸线路故障性质包括非雷击故障、绕击故障和反击故障，所述绕击故障和反击故障是通过雷电定位中心测得的雷电流幅值同输电杆塔的绕击和反击耐雷水平电流相比较，进而判断雷击的原因是反击还是绕击造成的。