CN106872854A - 一种配电系统中配电自动化设备的故障处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电系统中配电自动化设备的故障处理方法，包括步骤：以配电网内各配网管理设备为节点构建通讯网络；确定各配网管理设备在配电网中的上下游关系；生成故障报告；根据故障报告，构建屏蔽了故障设备和/或线路后的替代配电网结构；计算在所述配电自动化系统内构建所述替代配电网结构时，各回路和/或配电自动化终端的开关启闭状态的组合方式，并生成相应的控制指令；根据控制指令控制相应的配电自动化终端的启闭状态。由通过本发明实施例可以无需维护人员的人工干涉即可实现故障的实时的且自动维护操作，从而极大提高了配电网的维护效能。

Description

一种配电系统中配电自动化设备的故障处理方法

技术领域

本发明涉及电力领域，特别是涉及一种配电系统中配电自动化设备的故障处理方法。

背景技术

配电自动化系统是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统；

配网自动化系统一般由下列部分组成：配电主站、配电子站、配网管理设备和通信网络；

配网管理设备一般包括有馈线终端设备(Feeder Terminal Unit，FTU)，配电自动化终端（Distribution Terminal Unit ，DTU）和配电变压器监测终端 (distributionTransformer supervisory Terminal Unit，TTU)等设备。

以馈线终端设备为例，馈线终端设备是安装在配电室或馈线上的智能终端设备；馈线终端设备一般都具有遥控、遥信、遥测以及故障检测功能，并且可以与配电自动化系统中的主站实现数据通信。主站中的服务器根据馈线终端设备所采集的数据进行集中处理，可以生成检测结果。

现有技术中，馈线终端设备采集并上传配电自动化系统所属的多回路的线路电压、线路电流、零序电流、设备状态等运行及故障信息等监测数据，与位于主站中服务器的后台软件构成配电网自动化系统。这样，当某一回路中的配电设备发生故障时，主站服务器通过显示器呈现监测结果，只有监控人员从显示器看到该监测结果后才能得知故障情况；此时，需要该监控人员通知相应的运维人员，该运维人员根据该监测人员的通知内容找到故障设备，并进行故障维护。

发明人经过研究发现，现有技术中的故障维护方式，由于运维人员需要接收到主站中的监测人员的通知后进行相应维护，因此往往会由于检测人员的通知不及时或是通知内容有误而导致的影响配电网的维护效能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提高对于配电网的维护效能，具体的：

本发明实施例提供了一种配电系统中配电自动化设备的故障处理方法，包括步骤：

S11、以配电网内各配网管理设备为节点构建通讯网络，通讯网络内所述配网管理设备可以共享各所述配网管理设备所采集的监测数据；所述监测数据包括与其对应的配网管理设备的标识；

S12、根据电流的特性确定各所述配网管理设备在配电网中的上下游关系；

S13、根据各配网管理设备监测数据的变化特性，以及各配网管理设备在配电网中的上下游位置关系，生成故障报告；所述故障报告包括故障位置、故障范围和故障类型中的一种及其任意组合；

S14、根据所述故障报告，构建屏蔽了故障设备和/或线路后的替代配电网结构；

S15、根据所述替代配电网结构计算所述配电自动化系统内各回路和/或配电自动化终端的开关启闭状态的组合方式并生成相应的控制指令；

S16、根据控制指令控制相应的配电自动化终端的启闭状态。

优选的，在本发明实施例中，

所述配网管理设备包括有片上系统，所述片上系统包括与所述配网管理设备中各个实体的功能模块的数据交互接口，以及，用于实现步骤S11至S16中所包括的方法步骤的应用软件。

优选的，在本发明实施例中，所述根据所述故障报告，构建屏蔽了故障设备和/或线路后的替代配电网结构，包括：

S21、获取预设的配电网结构的原始配电网结构模型；

S22、根据所述原始模型生成不包括故障设备和/或线路的多种替代配电网结构模型；

S23、分别运算每种替代配电网结构模型的运行效能；

S24、将运行效能最优的替代配电网结构模型确定为所述替代配电网结构。

优选的，在本发明实施例中，还包括：

所述片上系统还包括有I/O接口，巡线装置通过所述I/O接口实现与所述片上系统的交互。

优选的，在本发明实施例中，所述监测数据包括线路电压、线路电流、零序电流和设备状态中的一种或任意组合。

优选的，在本发明实施例中，所述无线通信模块包括3G、4G或GSM无线通信模块。

优选的，在本发明实施例中，所述巡线装置包括笔记本电脑。

优选的，在本发明实施例中，所述根据所述监测数据和/或所述令牌环网的令牌帧的传递或反馈特性，生成故障报告，包括：

数据所述令牌帧的传递或反馈特性包括节点是否能够应答令牌帧。

优选的，在本发明实施例中，所述故障报告数据包括无法应答令牌帧的节点的节点标识。

本发明实施例中，配电网内的配网管理设备可以构建为以配网管理设备为节点的通讯网络，可以实现网络内各节点间的数据交互；由于配电网中的配网管理设备之间还具有上下游的顺序关系；且故障点两侧的配网管理设备监测数据的变化特性的差异性较大，所以可以通过各配网管理设备监测数据的变化特性，以及各配网管理设备在配电网中的上下游位置关系，来生成故障报告，从而确定故障的故障位置、故障范围和故障类型。接着，在本发明实施例中配网管理设备可以包括有片上系统，通过设有的处理器和相应的软件来实现数据的处理；因此可以根据故障配电自动化终端的位置和设备种类进行屏蔽运算，获取能够屏蔽故障配电自动化终端的替代配电网结构；接着，根据替代配电网结构来实现对于配电自动化系统内各回路和/或配电自动化终端的开关启闭状态的控制，进而实现配电网的自愈。

在本发明实施例中，通过根据设备的故障位置和故障种类的不同，还可以自动生成相应的控制策略，来自动的执行初步的维护，以提高整个配电网的容错性，降低设备故障带来的负面影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中所述配电系统中配电自动化设备的故障处理方法的步骤示意图；

图2为本申请中所述配电系统中配电自动化设备的故障处理方法的又一步骤示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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。

为了提高配电网的维护效能，本发明实施例提供了一种配电系统中配电自动化设备的故障处理方法，如图1所示，包括步骤：

S11、以配电网内各配网管理设备为节点构建通讯网络，通讯网络内所述配网管理设备可以共享各所述配网管理设备所采集的监测数据；所述监测数据包括与其对应的配网管理设备的标识；

在本发明实施例中，配网管理设备是指通过检测配电网的等设备的电气参数来实现对于配电网的管理和维护的设备，典型来说，配网管理设备可以包括馈线终端设备(FeederTerminal Unit，FTU)，配电自动化终端（Distribution Terminal Unit ，DTU）和配电变压器监测终端 (distribution Transformer supervisory Terminal Unit，TTU)等设备。

本发明实施例中的配网管理设备均设有网络模块，比如可以是以太网模块，或是，用于构建令牌环网的多站访问部件（MAU，Multistation Access Unit），这样，通过设有MAU可以以配网管理设备为节点将配电系统中的多个配网管理设备连接在一个令牌环网中，以实现以令牌环网内的节点间的数据交互。

配网管理设备的主要功能就是对与其对应的回路和/或配电自动化终端进行监测数据，从而可以根据监测数据的是否异常，以及监测数据异常时的数据特征来判断回路和/或配电自动化终端是否发生故障或是故障的类型等。

在实际应用中，本发明实施例中的配网管理设备可以包括有微处理器系统，即，通过处理器和相应的软件来实现本发明实施例中的技术方案，比如可以是通过设有一个片上系统（SOC，System on a chip）来实现。其中的软件可以包括有多个，可以是本发明实施例中各种可以通过软件来实现的功能模块以及方法步骤的具体实现。

这样，在本发明实施例中，配网管理设备中既包括实体的功能模块，如 MAU、无线通讯模块、数据采集模块等；也还可以包括具有逻辑功能的应用软件，应用软件可以根据功能的需要设定，如可以是用于根据令牌帧的传递特性或反馈特性或监测数据生成故障报告数据的应用软件，或是，实现构建屏蔽了故障配电自动化终端后的替代配电网结构的应用软件等。在实际应用中，配网管理设备通过设有片上系统，从而可以构建一个微型的计算机系统，从而通过与配网管理设备中各个实体的功能模块的数据交互接口，并且可以实现本发明实施例中所包括的逻辑功能和步骤方法的应用软件。

进一步的，本发明实施例中的片上系统还可以包括有I/O接口，这样，通过巡线装置接入该I/O接口，就可以实现与片上系统的交互。具体来说，用户通过其携带的巡线装置接入配网管理设备后，可以实现对于片上系统的操作和数据处理，如，修改各种应用软件的参数，或是下载配网管理设备所存储的各种数据等。在实际应用中，巡线装置可以设置于手机、PAD或笔记本电脑等移动终端内，这样在接入配网管理设备后，可以以通过这些移动终端的键盘和鼠标等设备作为I/O设备来实现对于片上系统的操作和数据处理。

为了能够获取更多的监测数据，来实现更加精准的故障判断，在本发明实施例中，配网管理设备不但获取自身的监测数据，也可以获得网内其他配网管理设备的监测数据。

优选的，本发明实施例中的通讯网络也可以为令牌环网，令牌帧的传递或反馈特性典型的可以是节点（配网管理设备）是否能够应答令牌帧，即，在令牌帧在令牌网的环状拓扑结构依次传递时，如果某一个节点无法应答，则说该配网管理设备发生了故障；此时，令牌环网中节点间的通讯数据会进行相应的调整，跨过该故障节点向下继续进行网间的通讯。

这样在本发明实施例中，还可以在故障报告中包括有无法应答令牌帧的节点的节点标识，从而可以用于辅助的确定配电网的设备故障的故障点。

S12、根据电流的特性确定各配网管理设备在配电网中的上下游关系；

根据电流的方向等特性可以确定各配网管理设备在配电网中的位置关系，可以是，将处于电流的输入的方向的配网管理设备称为自己的上游设备，将电流输出方向的配网管理设备称为自己的下游设备。

S13、根据各配网管理设备监测数据的变化特性，以及各配网管理设备在配电网中的上下游位置关系，生成故障报告；故障报告包括故障位置、故障范围和故障类型中的一种及其任意组合；

由于配电网中的配网管理设备之间具有上下游的顺序关系；且故障点两侧的配网管理设备监测数据的变化特性的差异性较大，所以可以通过各配网管理设备监测数据的变化特性，以及各配网管理设备在配电网中的上下游位置关系，来生成故障报告，从而确定故障的故障位置、故障范围和故障类型。举例来说：

配电网中依照上下游顺序至少包括，配网管理设备A向配网管理设备B、配网管理设备C和配网管理设备D这四个配网管理设备；在四个配网管理设备中，配网管理设备A为最上游的配网管理设备，配网管理设备D为最下游的配网管理设备。

配电网中的每个配网管理设备可以向自己下游的配网管理设备发送侦测指令，侦测指令中包括有监测数据的变化特性（如，电流的数值变为XXX）；这样，配网管理设备A向配网管理设备B、配网管理设备B向配网管理设备C、配网管理设备C向配网管理设备D都发送了一条侦测指令；

当配网管理设备B收到其上游配网管理设备A的侦测指令后，经过与自身的监测数据对比后，如果发现配网管理设备A的监测数据的变化特性与自身的变化特性类似，则认为配网管理设备A与配网管理设备B之间不存在故障；如果配网管理设备C发现接收自配网管理设备B的监测数据的变化特性与自身的变化特性存在很大差异，则认为配网管理设备C与配网管理设备B之间存在故障（比如两者的电流的数据值存在很大的差异）；

在实际应用中，还可能由于下游的配网管理设备由于故障无法反馈其上游的侦测指令，此时，可以以超过预设时间未接收到反馈信息的方式来判断下游的配网管理设备是否故障；接着，如果相邻的下游配网管理设备为故障，则可以屏蔽该故障的配网管理设备，将接下来的一个配网管理设备确定为其下游的配网管理设备，并下发侦测指令，从而实现全网的数据传递。

S14、根据所述故障报告，构建屏蔽了故障设备和/或线路后的替代配电网结构；

当配电网中的某个配电自动化终端发生故障时，可以替代的通过改变配电网结构的方式来屏蔽故障设备的方式，使配电网还可以继续的处于运行状态，从而尽量的减小设备故障所造成的损失或影响。为此，在本发明实施例中，还可以通过设定相应的应用软件来构建替代配电网结构；具体来说，通过在片上系统装设相应的应用软件，从而可以根据配电网中的配电网结构，以及所获取的故障设备所处的位置以及该故障设备所实现的功能等信息，来构建屏蔽故障设备后的替代配电网结构。

优选的，在本步骤中，构建屏蔽了故障设备或线路后的替代配电网结构的过程可以如图2所示，细化为以下几个分步骤：

S21、获取预设的配电网结构的原始配电网结构模型；

在本发明实施例中，原始配电网结构模型是指根据配电网中的各个配电自动化终端均为正常运行状态时的配电网结构生成的配电网结构模型。

S22、根据原始模型生成不包括所述故障设备或线路的多种替代配电网结构模型；

在出现了故障的设备身份和位置后，可以通过逻辑运算来生成规避了故障设备后还能保证整个配电网的基本运行的替代配电网结构模型，在实际应用中，替代配电网结构模型很可能有多个，也就是说可能有多种屏蔽故障设备后的配电网结构方案。

S23、分别运算每种替代配电网结构模型的运行效能；

当替代配电网结构模型为多个时，可以运算每种替代配电网结构模型的运行效能，即，通过替代配电网结构模型模拟出每个替代配电网结构的运行效能。

S24、将运行效能最优的替代配电网结构模型确定为所述替代配电网结构。

通过在多个替代配电网结构模型选取最优方案，就可以最大限度的减少配电自动化终端故障带来的影响。

S15、根据所述替代配电网结构计算所述配电自动化系统内各回路和/或配电自动化终端的开关启闭状态的组合方式并生成相应的控制指令；

构建屏蔽故障设备后的替代配电网结构的目的是为了可以控制配电网中的配电自动化终端启闭状态来实现配电网按照替代配电网结构构建和运行，因此，需要根据替代配电网结构计算配电自动化系统内各回路和/或配电自动化终端的开关启闭状态的组合方式并生成相应的控制指令。在本发明实施例中，通过根据设备的故障位置和故障种类的不同，还可以自动生成相应的控制策略，来自动的执行初步的维护，以提高整个配电网的容错性，降低设备故障带来的负面影响。

S16、根据控制指令控制相应的配电自动化终端的启闭状态。

本发明实施例中的配电自动化终端为可接受配网管理设备指令控制的终端，即，本发明实施例的实施需要开放配电网中配电自动化终端与对应的控制功能，这样，配电自动化终端就能够通过设定的控制装置来实现其开关的启闭状态的控制。

由上可知，本发明实施中通过预设的算法，可以制定相应的控制策略，来分析出应该打开或是关闭哪些配电网中的配电自动化终端的开关；接着，控制单元就可以根据控制策略生成相应的控制命令来实施对于相应的配电自动化终端进行开关控制；从而实现了对于配电网中故障区间的自动隔离和非故障取件的自愈。

由上可知，通过本发明实施例，可以无需维护人员的人工干涉即可实现故障的实时的且自动维护操作，从而极大提高了配电网的维护效能。

进一步的，在本发明实施例中，还可以包括以下步骤：

通过配网管理设备所设有的无线通信模块将所述故障报告发送至预设的巡线装置。

在本发明实施例中，还可以通过无线通讯模块将故障报告发送到相应的巡线装置上。在实际应用中，无线通讯模块具体可以是3G、4G或GSM等无线通信模块；巡线装置可以作为设于移动终端内的软件程序；这样，通过电信网络，维运人员可以摆脱接收位置的限定，通过其随身携带的移动终端可以在配电网中的设备发生故障时第一时间接收到相关的报告；所以维运人员可以提高对于配电网中故障的反应速度；此外，由于本发明实施例中减去了现有技术中监控人员的转述环节，所以也避免了由于故障情况由于转述错误造成的负面影响。

由上可知，本发明实施例中，配电网内的配网管理设备可以构建为以配网管理设备为节点的通讯网络，可以实现网络内各节点间的数据交互；由于配电网中的配网管理设备之间还具有上下游的顺序关系；且故障点两侧的配网管理设备监测数据的变化特性的差异性较大，所以可以通过各配网管理设备监测数据的变化特性，以及各配网管理设备在配电网中的上下游位置关系，来生成故障报告，从而确定故障的故障位置、故障范围和故障类型。接着，在本发明实施例中配网管理设备可以包括有片上系统，通过设有的处理器和相应的软件来实现数据的处理；因此可以根据故障配电自动化终端的位置和设备种类进行屏蔽运算，获取能够屏蔽故障配电自动化终端的替代配电网结构；接着，根据替代配电网结构来实现对于配电自动化系统内各回路和/或配电自动化终端的开关启闭状态的控制，进而实现配电网的自愈。

在本发明实施例中，通过根据设备的故障位置和故障种类的不同，还可以自动生成相应的控制策略，来自动的执行初步的维护，以提高整个配电网的容错性，降低设备故障带来的负面影响。

接下来，在本发明实施例中，还包括有无线通讯模块，所以在生成了故障报告后，可以实时的将该故障报告发送到相应的巡线装置上。在实际应用中，巡线装置可以直接由维运人员随身携带，所以维运人员可以在配电自动化系统中的设备发生故障时第一时间接收到相关的报告；所以可以提高对于故障的反应速度；此外，由于本发明实施例中还减去了现有技术中监控人员的转述环节，所以也避免了因为故障情况转述错误所造成的负面影响。

由上可知通过本发明实施例，可以有效地提高了配电自动化系统内各个设备的维护效能。

在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、ReRAM、MRAM、PCM、NAND Flash，NOR Flash， Memristor、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种配电系统中配电自动化设备的故障处理方法，其特征在于，包括步骤：

S11、以配电网内各配网管理设备为节点构建通讯网络，通讯网络内所述配网管理设备可以共享各所述配网管理设备所采集的监测数据；所述监测数据包括与其对应的配网管理设备的标识；

S12、根据电流的特性确定各所述配网管理设备在配电网中的上下游关系；

S13、根据各配网管理设备监测数据的变化特性，以及各配网管理设备在配电网中的上下游位置关系，生成故障报告；所述故障报告包括故障位置、故障范围和故障类型中的一种及其任意组合；

S14、根据所述故障报告，构建屏蔽了故障设备和/或线路后的替代配电网结构；

S15、根据所述替代配电网结构，计算所述配电自动化系统内各回路和/或配电自动化终端的开关启闭状态的组合方式，并生成相应的控制指令；

S16、根据控制指令控制相应的配电自动化终端的启闭状态。

2.根据权利要求1中所述故障处理方法，其特征在于，包括：

所述配网管理设备包括有片上系统，所述片上系统包括与所述配网管理设备中各个实体的功能模块的数据交互接口，以及，用于实现步骤S11至S16中所包括的方法步骤的应用软件。

3.根据权利要求2所述故障处理方法，其特征在于，所述根据所述故障报告，构建屏蔽了故障设备和/或线路后的替代配电网结构，包括：

S21、获取预设的配电网结构的原始配电网结构模型；

S22、根据所述原始模型生成不包括故障设备和/或线路的多种替代配电网结构模型；

S23、分别运算每种替代配电网结构模型的运行效能；

S24、将运行效能最优的替代配电网结构模型确定为所述替代配电网结构。

4.根据权利要求1至3中任一所述故障处理方法，其特征在于，所述监测数据包括线路电压、线路电流、零序电流和设备状态中的一种或任意组合。

5.根据权利要求4所述故障处理方法，其特征在于，还包括：

通过配网管理设备所设有的无线通信模块将所述故障报告数据发送至预设的巡线装置。

6.根据权利要求5所述故障处理方法，其特征在于，还包括：

所述片上系统还包括有I/O接口，巡线装置通过所述I/O接口实现与所述片上系统的交互。

7.根据权利要求5所述故障处理方法，其特征在于，所述无线通信模块包括3G、4G或GSM无线通信模块。

8.根据权利要求5所述配电系统中配电自动化设备的监控方法，其特征在于，所述巡线装置包括笔记本电脑。

9.根据权利要求1所述故障处理方法，其特征在于，所述监测数据还包括所述令牌环网的令牌帧的传递或反馈特性；

所述令牌帧的传递或反馈特性包括节点是否能够应答令牌帧。

10.根据权利要求9所述故障处理方法，其特征在于，所述故障报告数据包括无法应答令牌帧的节点的节点标识。