CN105515188A - 一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法，所述方法包括：步骤1：进行故障定位，根据各配电终端或故障指示器检测到的故障信息，结合变电站的故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置；步骤2：进行故障策略生成，主站生成两个或两个以上事故隔离和恢复供电的操作方案；步骤3：进行故障处理，基于步骤2生成的故障策略进行遥控执行并辅助相应结果显示，达到快速隔离故障和恢复供电的目的，实现了提高了配电网故障定位准确率，缩短了配电网故障处理时间，优化了配电网故障恢复，从根本上提高配电网供电可靠性的技术效果。

Description

一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法

技术领域

本发明涉及配电网自动化处理研究领域，尤其涉及一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法。

背景技术

馈线是配电网中的一个术语，它可以指与任意配网节点相连接的支路，可以是馈入支路，也可以是馈出支路，配电网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容以及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。

在现有技术中，当配电网中出现故障后，主要采用人为报警信息或区域站点上报的信息进行故障的定位，然后采用人工进行故障的分析处理，需要人为进行处理，讨论出恢复电力的方案，效率较低，故障定位准确率较低，导致配电网故障处理时间较长。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有技术中的配电网故障处理方法存在故障处理效率较低，配电网故障处理时间较长的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法，解决了现有技术中的配电网故障处理方法存在故障处理效率较低，配电网故障处理时间较长的技术问题，实现了提高了配电网故障定位准确率，缩短了配电网故障处理时间，优化了配电网故障恢复，从根本上提高配电网供电可靠性的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法，所述方法包括：

步骤1：进行故障定位，根据各配电终端或故障指示器检测到的故障信息，结合变电站的故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置；

步骤2：进行故障策略生成，主站生成两个或两个以上事故隔离和恢复供电的操作方案；

步骤3：进行故障处理，基于步骤2生成的故障策略进行遥控执行并辅助相应结果显示，达到快速隔离故障和恢复供电的目的。

进一步的，配电网的故障信息包括但不限于：配电网的继电保护信号、开关跳闸信号故障信息、母线失压信号。

进一步的，所述方法在故障定位过程中采用基于多信息融合机制，即在分析数据时，采用多信息渠道对现有信息进行整合、处理以及分析。

进一步的，在障定位过程中涵盖故障信号有效性分析，增强坏数据识别机制。

进一步的，针对现有信号的有效性进行分析，现有信号包括但不限于：主网转发信号以及配网终端上送信号。

进一步的，在故障策略生成过程中增加负荷统计与分析功能，优化故障恢复策略，均衡负荷分配。

进一步的，在故障处理时采用全自动闭环的执行方式，从故障识别、分析到故障处理与恢复中间所有处理与分析均采用智能全自动处理方式。

进一步的，所述方法采用多故障并发处理机制。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将配电网集中式馈线自动化故障处理方法设计为包括：步骤1：进行故障定位，根据各配电终端或故障指示器检测到的故障信息，结合变电站的故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置；步骤2：进行故障策略生成，主站生成两个或两个以上事故隔离和恢复供电的操作方案；步骤3：进行故障处理，基于步骤2生成的故障策略进行遥控执行并辅助相应结果显示，达到快速隔离故障和恢复供电的目的的技术方案，即，采用全闭环的处理模式，通过多信息融合的方式，针对大规模的配电网络完成配电网故障精确定位，快速隔离以及优化恢复的处理机制，故障定位过程中涵盖故障信号有效性分析，增强坏数据识别机制，在故障策略生成过程中增加负荷统计与分析功能，优化故障恢复策略，均衡负荷分配，所以，有效解决了现有技术中的配电网故障处理方法存在故障处理效率较低，配电网故障处理时间较长的技术问题，进而实现了提高了配电网故障定位准确率，缩短了配电网故障处理时间，优化了配电网故障恢复，从根本上提高配电网供电可靠性的技术效果。

附图说明

图1是本申请实施例中的配电网集中式馈线自动化故障处理方法的流程示意图；

图2是本申请实施例中的诊断决策框架示意图；

图3是本申请实施例中的全自动闭环处理逻辑示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法，解决了现有技术中的配电网故障处理方法存在故障处理效率较低，配电网故障处理时间较长的技术问题，实现了提高了配电网故障定位准确率，缩短了配电网故障处理时间，优化了配电网故障恢复，从根本上提高配电网供电可靠性的技术效果。

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：

采用了将配电网集中式馈线自动化故障处理方法设计为包括：步骤1：进行故障定位，根据各配电终端或故障指示器检测到的故障信息，结合变电站的故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置；步骤2：进行故障策略生成，主站生成两个或两个以上事故隔离和恢复供电的操作方案；步骤3：进行故障处理，基于步骤2生成的故障策略进行遥控执行并辅助相应结果显示，达到快速隔离故障和恢复供电的目的的技术方案，即，采用全闭环的处理模式，通过多信息融合的方式，针对大规模的配电网络完成配电网故障精确定位，快速隔离以及优化恢复的处理机制，故障定位过程中涵盖故障信号有效性分析，增强坏数据识别机制，在故障策略生成过程中增加负荷统计与分析功能，优化故障恢复策略，均衡负荷分配，所以，有效解决了现有技术中的配电网故障处理方法存在故障处理效率较低，配电网故障处理时间较长的技术问题，进而实现了提高了配电网故障定位准确率，缩短了配电网故障处理时间，优化了配电网故障恢复，从根本上提高配电网供电可靠性的技术效果。

实现配电网自动化是电力系统发展的需求，而馈线自动化技术是配网自动化的核心，馈线自动化是配电网提高供电可靠性，减少供电损失直接有效的技术手段和重要保证，因此是配电网建设与改造的重点，馈线自动化，能够使电网运行更加智能化，从而逐步实现配电自动化的发展要求。

馈线自动化是电力系统现代化的必然趋势，其意义在于：首先，当配网发生故障时，能够迅速查出故障区域，自动隔离故障区域，及时恢复非故障区域用户的供电，因此缩短了用户的停电时间，减少了停电面积，提高了供电可靠性，其次，馈线自动化可以实时监控配电网及其设备的运行状态，为进一步加强电网建设并逐步实现配电自动化提供依据。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一：

在实施例一中，提供了一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法，请参考图1-图3，所述方法包括：

步骤1：进行故障定位，根据各配电终端或故障指示器检测到的故障信息，结合变电站的故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型（短路故障/接地故障）和发生位置；故障类型的识别是根据启动信号的不同做识别的，短路故障是根据变电站开关跳闸以及保护动作信号识别，接地故障是通过母线失压情况进行识别的。故障定位是根据电流流向，按照故障点上游有故障信号，故障点下游无故障信号的原则定位。

步骤2：进行故障策略生成，主站生成两个或两个以上事故隔离和恢复供电的操作方案；具体生成方法见下文中的经典故障处理实现相关内容。

步骤3：进行故障处理，基于步骤2生成的故障策略进行遥控执行并辅助相应结果显示，遥控执行策略通过系统自动实现，遥控策略采用顺序遥控执行方式。针对直采设备以规约方式通过主站直接下发遥控命令到道配电终端完成遥控操作；针对转发设备以协定方式通过主站下发转发遥控命令到设备进行遥控。达到快速隔离故障和恢复供电的目的。

其中，在本申请实施例中，配电网的故障信息包括但不限于：配电网的继电保护信号、开关跳闸信号故障信息、母线失压信号。

其中，在本申请实施例中，所述方法在故障定位过程中采用基于多信息融合机制，即在分析数据时，采用多信息渠道对现有信息进行整合、处理以及分析，保证信息的正确性，提高容错机制，提高配电网故障定位准确率。

其中，在本申请实施例中，在障定位过程中涵盖故障信号有效性分析，增强坏数据识别机制，有效性分析详见复杂配电网故障处理的实现中的相关说明。

其中，在本申请实施例中，针对现有信号的有效性进行分析，现有信号包括但不限于：主网转发信号以及配网终端上送信号，保证信号的有效性以提高故障定位的准确性。

其中，在本申请实施例中，在故障策略生成过程中增加负荷统计与分析功能，优化故障恢复策略，均衡负荷分配，在现有功能基础上，增高负荷统计与分析的功能，对负荷大小、重要等级等因素进行全面分析，并按照一定的优先级别原则将恢复方案进行优选，提供有效、可行、优化的供电恢复策略，避免由于转供带来的重载甚至二次停电等危险。

其中，在本申请实施例中，在故障处理时采用全自动闭环的执行方式，从故障识别、分析到故障处理与恢复中间所有处理与分析均采用智能全自动处理方式，智能全闭环操作，提高配电网故障处理效率；从故障识别、分析到故障处理与恢复中间所有处理与分析均采用智能全自动处理方式，从根本上缩短人为参与的处理时间，并保证了处理的正确性。

其中，在本申请实施例中，所述方法采用多故障并发处理机制，为了适应大规模配电网馈线自动化的要求，针对多故障并发采用有效的处理机制，保证并发故障处理的准确性。

其中，在本申请实施例中，首先，针对一种配电网集中式大规模馈线自动化处理方法的原理在处理内容分类上分为经典故障处理与复杂配电网故障处理。

1）配电网经典故障处理的实现

经典故障处理分析算法是以变电站出线的跳闸开关为起始，向下游进行拓扑分析，将整个拓扑分析区域划分为失电区域，告警区域和故障上游区域三个部分。

首先找到跳闸开关所在广义节点，将该点推入搜索队列，作为整个搜索的起始。

对搜索队列循环，获得与该广义节点所连结的设备，按照类型分别进行分析，从而获得新的广义节点。

搜索队列循环完毕时，也生成了停电区域的信息。

在停电区域的基础上结合开关的过流信号生成告警区域。

在停电区域的基础上结合开关的过流信号生成故障上游区域。

通过这三个区域的互补关系就能够进一步定位出故障区域和故障下游失电区域。

故障定位是通过区域比较，出现在告警区域内而没有出现在故障上游区域内的广义节点所代表的区域就是故障区域。

故障隔离操作按照以下步骤进行：

将告警区域与失电区域做比较，得到出现在失电区域且不出现在告警区域的广义节点。

将故障上游区域和告警区域相比较，得到出现在告警区域且不出现在故障上游区域的广义节点。

上述两步比较得到的广义节点即为故障区域的隔离广义节点。

获取与隔离广义节点相关联的开关信息，结合之前在拓扑分析过程中对开关记录的拓扑路径方向，即可得到位于故障区域边界上的开关，故障上游边界的广义节点取拓扑方向流出广义节点途经的最后一个开关，其他的隔离广义节点取拓扑方向流入广义节点途经的第一个开关，将其记录下来作为故障隔离开关。

以上记录的是根据故障信号判定的故障隔离开关，在记录故障隔离开关后，还需对故障隔离的可操作性与可信性进行判别，如隔离开关不可操作或者隔离开关上的故障信号状态不可信等情况，则需进一步扩大隔离范围到可控制的开关为止，这样生成的故障隔离方案才为真实可信的隔离方案，且具有可操作性。

对所有隔离开关执行分断操作即可隔离故障区域。

非故障区域的恢复供电主要涉及到故障上游区域和故障下游区域的恢复供电。

故障上游区域的恢复供电处理相对简单，当故障能够正常隔离之后（包括隔离方案存在，隔离开关能够被操作），进一步判断原出线开关是否也是隔离开关之一，如果出线开关本身也是上述分析得到隔离开关之一，说明故障发生在变电站出口，因此不存在故障上游的恢复供电问题；如果出线开关不属于隔离开关，重合出线开关即可实现对故障上游区域的恢复供电。

故障下游区域的恢复供电处理较为复杂，需要对失电负荷进行转供，涉及到配电网络重构的相关考虑。

对已恢复区域重新进行一次电气拓扑，修正停电区域中的数据，为故障下游的恢复做准备。

确定恢复路径的搜索起点，所有不处于故障上游区域的边界广义节点都是恢复路径的搜索起点。

开始形成转供路径，形成路径的关键是要找到路径上需要操作的设备所在的广义节点，此处采用广度优先的搜索算法，在搜索的过程中结合一定的规则进行区段标记，使得从单个搜索起点出发而可能形成的多个完整恢复路径由三个数组信息描述出来，分别记录广义节点所属区段信息，广义节点的状态和本次搜索得到的操作对象信息。

在实际的分析中可能出现多个转供路径可以为非故障失电区域供电，此时需要对各个转供路径进一步分，得到各个转供路径的操作优先级，优先级的评定主要从3个方面来考虑。

方案的可执行性：

主要与运行方式有关，比如转供设备（如开关）上挂有禁止操作的标志牌，或者在转供路径经过的区域内存在接地设备和接地牌，不允许对该区域充电，则将此方案判断为不可行。

方案的可靠性：

主要考虑的是原失电负荷转供后供电线路不会过载，过载校验采用拓扑潮流法，计算实际配网中一个大概的潮流分布或者潮流区间分布而不追求精细的潮流计算，所得到的计算结果能够满足工程需要，对于可能造成线路过载的方案根据过载程度给与相应的惩罚值，惩罚值越高，优先级越低。

方案的易行性：

可以根据一定的原则在其中挑选便于实行的方案，比如选取操作开关数量最少的方案，等等。

）复杂配电网故障处理的实现

在辐射型配电网络结构中，一旦出现故障，可以采用快速隔离故障的方法切除故障，并对故障下游非故障区域进行分析，找到合适的转供路径进行转供，故障处理方式较简单，相关干扰因素较少，处理过程较迅速，比较适合应对小范围断电事故的处理。

当出现高压及中压环型配电网络故障，例如高压配电线路故障以及站端母线、变压器故障等问题时，往往导致多条线路同时失电，影响面较广，需要大面积快速转移负荷。

在转移的过程中，需要对故障切除后的网络进行潮流计算、灵敏度分析，确保在转移负荷的过程中不会导致正常供电线路发生超载或产生事故，对无法一次性转供的区域将进行拆分转供，当转供电源无法满足所有转供负荷的需求时，将近一步拆分非故障区域，将一般负荷隔离出去，保证重要负荷正常供电。

当用户自身存在分布式电源的情况下，将结合分布式电源控制及网络重构，以分布式电源为中心形成独立电气岛，带动其周边小范围的用电负荷，减轻负荷转供线路的压力。

复杂配电网诊断决策框架如附图2所示；

1、智能全闭环操作，提高配电网故障处理效率

发生故障时，配网主站系统自动收集信号并对信号分析，给出故障区域，同时生成隔离及恢复方案，并直接由主站系统下发遥控命令，完成事故处理，整个处理过程完全由系统完成，无需调度员参与。

处理方式如附图3所示：

2、基于多信息融合机制，提高配电网故障定位准确率

收集多源信息是整个多源信息融合的故障处理方法的前提和准备工作，根据不同的数据源，配备不同的接口程序，通过服务调用的方式（WSDL），实时调用需要的电网结构信息，实现信息的共享。

故障模型的匹配管理是多源信息融合的故障处理方法的主要内容，也是整个故障判断的核心和基础，故障模型的匹配管理主要将配电网的所有配变对象按组管理，针对各个配变组实时监控其供电路径及其变化情况，同时通过营销系统要实时更新其关联的报修对象，以供故障判断的使用。

通过上面收集故障信息、故障模型的匹配管理可以初步查找到可能的故障源，故障定位模块分为三个模块，分别为：基于电网拓扑的实时监测模块、故障定位的模型对象和故障判定，故障判断是整个故障处理方法的灵魂，通过系统配置的故障模型的匹配管理和故障判断模型参数，基于故障定位的模型对象，针对实时报修信息，实时计算配变供电路径上可能的故障点情况，为故障抢修管理提供辅助决策功能。

3、采用多故障并发处理机制，保证配电网大规模故障并发的处理能力

利用大规模配电网分层分区分解方法将配电网模型简化，分布于不同支撑馈线组（即连接系）的区域内相间短路故障可以分别进行处理，也即多重区域内相间短路故障可以支撑馈线组（即连接系）为单位并行处理。

同一支撑馈线组（即连接系）内的多重区域内相间短路故障处理可以采取下列步骤：

第1步：将各个故障区域的端点开关分断，以隔离故障区域；

第2步：判断是否存在可恢复的健全区域尚未恢复供电？若无则进行第5步；若有则进行下一步；

第3步：判断该支撑馈线组是否存在未选择过并且处于分闸的联络开关，若无则进行第5步；若有则进行下一步；

第4步：取出该支撑馈线组的一个未选择过并且处于分闸的联络开关，将其属性设置为“已选择过”，判断若将该联络开关合闸后是否会出现闭环？若是则返回第3步；否则将其合闸，返回第2步；

第5步：进行第3章论述的以负荷均衡为目标的网络重构，并以电气极限为约束条件，得出的结果即是该支撑馈线组（即连接系）内的多重区域内相间短路故障处理后的目标运行方式；

第6步：按照第3章论述的方法，生成从当前运行方式过渡到目标运行方式的开关遥控操作步骤。

4、涵盖故障信号有效性分析，增强坏数据识别机制

由于配电网络中各种实时监测信号之间有一定的关联性，比如开关变位常常由保护动作触发，遥测越限与潮流扰动之间也有着较强的关联性，量测突变与故障信号常常是对同一事件的反映等，加强配电网故障信息融合，能够多维度的捕捉系统内部安全因素，加强理解和控制配电系统的运行状态。

此外，配电自动化因其数据采集点多面广，网架结构变化频繁，与主网自动化建设存在着较大的差异，监测点覆盖不全面，造成配电网络的整体可观性不强，因此更需要加强系统之间的信息交互和共享，例如从负控系统、用户信息采集系统等配电相关信息系统获取准实时数据，进行相关信息融合，辨识坏数据等。

实现配电网自愈的基础是具备准确、完备的实时监测信息，在目前配电网建设的实际条件下，必须实现非健全信息条件下配电网容错故障定位，采用故障信息融合方法，结合配网状态估计能够提高不良数据的辨识率，填补监控系统中缺失的量测数据，辅助判定配电网的故障区域，对故障分析结果起到正确性校验。

结合其它系统传入的准实时量测数据，采用配网状态估计，补全配电线路开关的遥信信息；

利用用户负荷的量测突变信息，弥补故障指示信息，确定故障区域范围；

结合实时量测及补充数据，进行动态拓扑分析和潮流计算，辨识不良数据，消除潜在隐患。

5、增加负荷统计与分析功能，优化故障恢复策略，均衡负荷分配

负荷统计分析功能主要采用对负荷大小，负荷等级，负荷曲线等信息的统计分析为转供策略的优选提供有效的条件，转供策略的优选采用下属条件进行。

优先级别的优选条件：

有过载的情况下，过载线路放在最后。（转供路径有线路过载即应判为过载，搜索至上级变电站10kV出线）

没有过载的方案中，优先选择通过开关站内分段开关或站间专用联络线开关的转供方案，如此类方案多于1条，再按下面原则排序，如无此类方案，也按下述原则继续选优。

对没有过载的方案，不判负载量，而是要保证双电源重要用户的转供电源和现有电源不是来自与同一个变电站，（按照不同线路、不同母线、不同变电站这三个级别），由于配网双电源用户的模型在PMS系统中不满足要求，现在采用在配网系统中创建双电源用户表，将用户受电的受电开关做标记。

都没有重要用户，不看负载量，直接看操作步骤，步骤数都一样，再安负载量从低到高排列。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将配电网集中式馈线自动化故障处理方法设计为包括：步骤1：进行故障定位，根据各配电终端或故障指示器检测到的故障信息，结合变电站的故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置；步骤2：进行故障策略生成，主站生成两个或两个以上事故隔离和恢复供电的操作方案；步骤3：进行故障处理，基于步骤2生成的故障策略进行遥控执行并辅助相应结果显示，达到快速隔离故障和恢复供电的目的的技术方案，即，采用全闭环的处理模式，通过多信息融合的方式，针对大规模的配电网络完成配电网故障精确定位，快速隔离以及优化恢复的处理机制，故障定位过程中涵盖故障信号有效性分析，增强坏数据识别机制，在故障策略生成过程中增加负荷统计与分析功能，优化故障恢复策略，均衡负荷分配，所以，有效解决了现有技术中的配电网故障处理方法存在故障处理效率较低，故障定位准确率较低，配电网故障处理时间较长的技术问题，进而实现了提高了配电网故障定位准确率，缩短了配电网故障处理时间，优化了配电网故障恢复，从根本上提高配电网供电可靠性的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种配电网集中式馈线自动化故障处理方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：进行故障定位，根据各配电终端或故障指示器检测到的故障信息，结合变电站的故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置；

步骤2：进行故障策略生成，主站生成两个或两个以上事故隔离和恢复供电的操作方案；

步骤3：进行故障处理，基于步骤2生成的故障策略进行遥控执行并辅助相应结果显示，达到快速隔离故障和恢复供电的目的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，配电网的故障信息包括但不限于：配电网的继电保护信号、开关跳闸信号故障信息、母线失压信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在故障定位过程中采用基于多信息融合机制，即在分析数据时，采用多信息渠道对现有信息进行整合、处理以及分析。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在障定位过程中涵盖故障信号有效性分析，增强坏数据识别机制。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，针对现有信号的有效性进行分析，现有信号包括但不限于：主网转发信号以及配网终端上送信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在故障策略生成过程中增加负荷统计与分析功能，优化故障恢复策略，均衡负荷分配。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在故障处理时采用全自动闭环的执行方式，从故障识别、分析到故障处理与恢复中间所有处理与分析均采用智能全自动处理方式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法采用多故障并发处理机制。