CN105759165B - 基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及配电自动化主站系统实用化评测技术领域，是一种基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法，运用配电网馈线模型构建设备之间的拓扑关系，将复杂线路按照拓扑结构进行合理的划分，使其分解为数量有限的判读单元。由判读单元反映配电自动化主站各馈线目前的运行状态，再通过判读规则触发各类判读单元，以此反映目前馈线的故障。本发明采用基于规则推理的算法判定出当前配电自动化主站馈线的运行状态，给出定量结论，可操作性强，为后续配电自动化主站的改造和建设提供充分科学有效的分析结果。
Description
技术领域
本发明涉及配电自动化主站系统实用化评测技术领域，是一种基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法。
背景技术
实用化作为配电网建设，特别是配电自动化主站系统建设成功的重要表现形式，其评测方法一直为国网公司所关注。目前，配电自动化运行监视方面的研究主要在于宏观指标方面的管控，通过分析、比较、提炼表征配电自动化系统性能的关键特征，研究探讨代表其共性的元素或指标，借助指标体系及综合评价理论方法，分析评价各地区各种形式的配电系统，以帮助电网建设人员针对自己的配电系统更加科学的决策，在电网建设发展过程中逐渐形成安全、可靠、经济的电网。
配电自动化主站具备多维数据，但没有有效的度量机制，导致对系统整体运行情况进行综合评估异常困难。传统的配电系统评价主要侧重于对现状电网的直观性评价，指标繁杂，定性结论偏多，定量结论不足，可操作性差，不能给下一步的改造和建设提供充分科学的建设性意见。
目前，电力公司广泛使用的方法是对终端在线率、遥控成功率、遥控使用率、遥信正确率四个指标进行考核，藉此提高配电网二次设备的利用率，加强运维人员的监管，最终达到缩短故障处理时间、改善电能质量的目的。这种方法只能对终端设备通信情况、遥控装置使用情况、遥信数据传送及时情况进行初步判定，无法对遥测数据正确性、遥信数据正确性、馈线自动化执行正确性等做出验证，无法通过数据分析找出故障可能位置，指导运行调度人员科学运维。
发明内容
本发明提供了一种基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有配电自动化主站的多维数据因没有有效的度量机制导致系统整体运行情况评估困难的问题，有效解决现有方法不能对遥测数据正确性、遥信数据正确性、馈线自动化执行正确性做出验证的问题，更有效解决目前配电自动化系统实用化评测出现的无法通过数据分析找出故障位置的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法，包括以下步骤：
步骤1：收集设备数据信号，根据收到的不同数据信号的先后顺序，建立数据信号时间轴，依序添加数据信号，并在时间轴上标注收到数据信号的时间间隔，之后进入步骤2；
步骤2：依据配电网馈线模型构建设备之间的拓扑关系，将复杂的设备线路按照拓扑结构进行划分，使其由数量有限的判读单元构成，依据判读单元之间的并列关系或父子关系确定判读规则，之后进入步骤3；
步骤3：判读规则为动态规则，当配电网馈线模型中的任一可控设备的工作状态发生改变时，则需重新计算所有设备之间的拓扑关系，生成新的判读规则和判读单元，之后进入步骤4；
步骤4：根据馈线故障诊断算法将当前判读规则存储器中的事实与当前馈线运行状态进行比较，当多条判读规则同时被匹配时，则进行冲突消解，即：根据预先确定的评价准则，决定优先触发哪条判读规则，并记录各实时状态下的判读单元触发状态，之后进入步骤5；
步骤5：在一定的时间段内，将设备在正常状态下发生的次数和时间跨度以及在异常状态下发生的次数和时间跨度均进行统计分析，确定故障率指标值和故障发生原因，即可得出遥测数据正确性、遥信数据正确性、FA启动正确性、FA执行完整性、FA执行正确性、终端设备通信情况、遥控成功情况、遥控装置使用情况、遥信数据传送及时情况的实用化水平。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述在步骤1中，数据信号包括遥控命令下发信号、遥控执行结果信号、开关变位告警信号、终端SOE信息信号、故障信号、实时电流数值信号、实时电压数值信号、DA程序启动信号、DA隔离完成信号、DA恢复完成信号、DA转供完成信号和在线/离线告警信号。
上述在步骤2中，判读规则包括电压规则、电流规则、遥控成功规则、遥控使用规则、馈线自动化规则、故障信号传递规则、离线告警规则和SOE规则。
本发明运用配电网馈线模型构建设备之间的拓扑关系，将复杂线路按照拓扑结构进行合理的划分，使其分解为数量有限的判读单元。由判读单元反映配电自动化主站各馈线目前的运行状态，再通过判读规则触发各类判读单元，以此反映目前馈线的故障。本发明采用基于规则推理的算法判定出当前配电自动化主站馈线的运行状态，给出定量结论，可操作性强，为后续配电自动化主站的改造和建设提供充分科学有效的分析结果。
附图说明
附图1为本发明组成原理图。
附图2为本发明实施例判读单元与判读规则示意图。
附图3为本发明实施例电缆线路模型图。
附图4为本发明实施例离线告警判读规则图。
附图5为本发明实施例电流判读规则图。
附图6为本发明实施例电压判读规则图。
附图7为本发明实施例判读规则图。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
如附图1、2所示，该基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法包括以下步骤：
步骤1：收集设备数据信号，根据收到的不同数据信号的先后顺序，建立数据信号时间轴，依序添加数据信号，并在时间轴上标注收到数据信号的时间间隔，之后进入步骤2；
步骤2：依据配电网馈线模型构建设备之间的拓扑关系，将复杂的设备线路按照拓扑结构进行划分，使其由数量有限的判读单元构成，依据判读单元之间的并列关系或父子关系确定判读规则，之后进入步骤3；
步骤3：判读规则为动态规则，当配电网馈线模型中的任一可控设备的工作状态发生改变时，则需重新计算所有设备之间的拓扑关系，生成新的判读规则和判读单元，之后进入步骤4；
步骤4：根据馈线故障诊断算法将当前判读规则存储器中的事实与当前馈线运行状态进行比较，当多条判读规则同时被匹配时，则进行冲突消解，即：根据预先确定的评价准则，决定优先触发哪条判读规则，并记录各实时状态下的判读单元触发状态，之后进入步骤5；
步骤5：在一定的时间段内，将设备在正常状态下发生的次数和时间跨度以及在异常状态下发生的次数和时间跨度均进行统计分析，确定故障率指标值和故障发生原因，即可得出遥测数据正确性、遥信数据正确性、FA启动正确性、FA执行完整性、FA执行正确性、终端设备通信情况、遥控成功情况、遥控装置使用情况、遥信数据传送及时情况的实用化水平。
在步骤1中，由于数据信号是根据接收到信号的先后时间顺序标注在时间轴上，因此，根据数据信号在时间轴上的具体位置，可以随时查询数据信号发生的准确时间以及各信号之间的关系。
如附图2所示，在步骤2中，所述的配电网馈线模型由母线、开关、负荷等电力元件构成，按照元件和元件间的拓扑关系及其数据信号的完备情况，罗列各个元件的典型故障和发生故障的原因。按照典型故障及其传递模式将馈线内部划分为多个判读单元。判读单元对应于馈线内部设备的工作状态，是馈线诊断的最小模块。如果共有四个判读单元，判读单元A、判读单元B、判读单元C和判读单元D，判读单元A与判读单元B之间形成规则1，判读单元B与判读单元C之间形成判读规则2，判读单元C与判读单元D之间形成判读规则3，此时判读单元A与判读单元B、判读单元B与判读单元C、判读单元C与判读单元D之间均形成并列关系；判读单元D与判读单元A之间形成判读规则4，判读单元D与判读单元B之间形成判读规则5，此时，判读单元A与判读单元D、判读单元B与判读单元D之间均形成了父子关系，且判读单元D的触发以判读单元A、判读单元B的成立为事实基础。
如附图3所示，在步骤3中，由两条馈线组成的双环网电缆线路模型来解析基于馈线诊断算法的判读规则，其中，Bus1和Bus2作为电源，按照拓扑构造电力元件的上下游关系和供电路径，其中CB2的直接上游为CB1，CB2的直接下游为CB3和CB9，CB3的直接下游为CB4，CB4直接上游设备为CB3，CB4、CB5、CB11无下游设备；LD4的供电路径为LD4←CB13←CB7←CB8←Bus2，则LD4的上游设备为LD4、CB13、CB7、CB8和Bus2。
如附图4、5、6、7所示，在步骤4中，以馈线1的开关设备CB10为例进行馈线故障诊断，对其典型故障和故障原因进行分析，形成判读单元和判读规则。CB10在收到其相应终端离线信号时，进入通信异常状态；收到其相应终端在线信号时，进入通信正常状态；任何错误状态，除通信异常状态，都会在60秒后重新进入通信正常状态；而任何正常状态也会在360秒内没有收到消息后进入通信正常状态，绝大多数判读需要从通信正常状态开始。CB10通信正常状态收到CB10故障信号，进入CB10故障触发状态；触发故障信号传递规则，若60秒内收到上游第一个保护开关即CB1的事故跳闸信号，进入CB1事故跳闸状态；否则为故障信号误报，进入CB10故障信号误报状态。成功进入CB1事故跳闸状态，触发SOE规则和遥控使用规则，判读进入SOE异常状态，SOE规则判读成功；判读进入遥控使用正确状态或遥控使用异常状态，遥控使用规则判读成功。CB1事故跳闸状态30秒内收到DA程序启动信号，则故障信号传递规则判读正确，判读进入DA正常启动状态；否则判读进入DA未能正常启动状态，故障信号传递规则判读成功。DA正常启动则成功触发馈线自动化规则和遥控使用规则，若收到设备上游第一个三遥开关即CB9控分成功信号，判读进入CB9控分完成状态，否则判读进入CB9遥控失败状态，遥控成功规则判读成功；馈线自动化规则判读进入DA隔离失败状态或DA恢复完成状态，馈线自动化规则判读成功。
如附图4所示，离线告警规则为:起始判读单元为任意状态，终止判读单元为通信异常状态，即：设备对应的终端收到在线或离线告警信息后，其所有遥信数据和遥测数据5分钟内均置为老数据，不应再收到任何与该设备相关的其它信息。
如附图5所示，电流规则为：起始判读单元为通信正常状态，终止判读单元所对应的状态可以是电流正常状态，也可以是电流异常状态，即所对应的电流规则为设备电流数值与其所有直接下游设备电流数值之和相同。
如附图6所示,电压规则为：起始判读单元为通信正常状态，终止判读单元所对应的状态可以是电压正常状态，也可以是电压异常状态，即所对应的电压规则为将电流流入开关的一侧称为I侧，电流流出开关的一侧称为J侧；有上下游的开关I侧电压等于J测电压，J测电压大于其直接下游所有设备I侧电压，I侧电压小于其直接上游所有设备电压，
如附图7所示：SOE规则为：起始判读单元为通信正常状态，终止判读单元为SOE异常状态，即所对应的SOE规则为开关收到遥信变位告警后，应在15秒前收到相应的SOE信息。遥控使用规则：起始判读单元为事故跳闸状态，终止判读单元所对应的状态可以是遥控使用正常状态，也可以是遥控使用异常状态，即所对应的遥控使用规则为开关发生遥信变位且变位原因不为调试、事故跳闸、开关策略，应在60秒前收到遥控命令下发信号，在30秒后收到遥控命令执行成功信号。遥控成功规则：起始判读单元为控分进行状态，终止判读单元所对应的状态可以是控分完成状态，也可以是遥控失败状态，即所对应的遥控成功规则为遥控命令下发60秒内，对应开关收到遥信变位告警信息，再过30秒应收到遥控命令执行成功信号；遥控命令下发60秒内，未收到相应开关遥信变位告警，再过30秒应收到遥控命令执行失败信号。故障信号传递规则：起始判读单元为通信正常状态，终止判读单元所对应的状态可以是DA正常启动状态，也可以是DA未能正常启动状态，即所对应的遥控使用规则为发现设备故障信号60秒内，如收到设备上游第一个保护开关事故跳闸信号，在接下来30秒内应收到DA程序启动信号。馈线自动化规则：起始判读单元为DA正常启动状态，终止判读单元所对应的状态可以是DA隔离失败状态，也可以是DA恢复完成状态，即所对应的馈线自动化规则为DA程序启动后，在5分钟内收到DA隔离完成信号，收到设备上游第一个三遥开关控分成功信号；DA隔离完成后，在5分钟内收到DA恢复完成信号，收到故障设备上游第一个保护开关控合成功信号；DA恢复完成后，在5分钟内收到DA转供完成信号。以上各个判读规则之间具有相对应的关系，判读规则能够表示各信号对馈线状态的影响关系，在判读规则之间自动生成判断单元，完成馈线故障诊断模型的构造。
如附图1、2、3、4、5、6、7所示，在步骤5中，馈线故障诊断算法对各类故障率指标值进行整合评定，依据各电压情况、电流情况、遥控成功情况、遥控使用情况、馈线自动化情况、故障传递情况、终端在线情况、SOE数据指标对配电自动化主站系统的影响，对配电自动化主站实用化情况进行综合评价，按照故障发生原因，自动生成配电自动化主站系统评估报告。
可根据实际需要，对上述基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法作进一步优化或/和改进：
如附图1、2、3、4、5、6、7所示，在步骤1中，数据信号包括遥控命令下发信号、遥控执行结果信号、开关变位告警信号、终端SOE信息信号、故障信号、实时电流数值信号、实时电压数值信号、DA程序启动信号、DA隔离完成信号、DA恢复完成信号、DA转供完成信号和在线/离线告警信号。
如附图1、2、3、4、5、6、7所示，在步骤2中，判读规则包括电压规则、电流规则、遥控成功规则、遥控使用规则、馈线自动化规则、故障信号传递规则、离线告警规则和SOE规则。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (3)
1.一种基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：收集设备数据信号，根据收到的不同数据信号的先后顺序，建立数据信号时间轴，依序添加数据信号，并在时间轴上标注收到数据信号的时间间隔，之后进入步骤2；
步骤2：依据配电网馈线模型构建设备之间的拓扑关系，将复杂的设备线路按照拓扑结构进行划分，使其由数量有限的判读单元构成，依据判读单元之间的并列关系或父子关系确定判读规则，之后进入步骤3；
步骤3：判读规则为动态规则，当配电网馈线模型中的任一可控设备的工作状态发生改变时，则需重新计算所有设备之间的拓扑关系，生成新的判读规则和判读单元，之后进入步骤4；
步骤4：根据馈线故障诊断算法将当前判读规则存储器中的事实与当前馈线运行状态进行比较，当多条判读规则同时被匹配时，则进行冲突消解，即：根据预先确定的评价准则，决定优先触发哪条判读规则，并记录各实时状态下的判读单元触发状态，之后进入步骤5；
步骤5：在一定的时间段内，将设备在正常状态下发生故障的次数和时间跨度以及在异常状态下发生故障的次数和时间跨度均进行统计分析，确定故障率指标值和故障发生原因，即可得出遥测数据正确性、遥信数据正确性、FA启动正确性、FA执行完整性、FA执行正确性、终端设备通信情况、遥控成功情况、遥控装置使用情况和遥信数据传送及时情况的实用化水平。
2.根据权利要求1所述的基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法，其特征在于在步骤1中，数据信号包括遥控命令下发信号、遥控执行结果信号、开关变位告警信号、终端SOE信息信号、故障信号、实时电流数值信号、实时电压数值信号、DA程序启动信号、DA隔离完成信号、DA恢复完成信号、DA转供完成信号和在线/离线告警信号。
3.根据权利要求1所述的基于馈线故障状态诊断的配电自动化主站实用化评测方法，其特征在于在步骤2中，判读规则包括电压规则、电流规则、遥控成功规则、遥控使用规则、馈线自动化规则、故障信号传递规则、离线告警规则和SOE规则。
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