CN107657375A - 一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，包括以下步骤：1、建立判定信息数据模型；2、对全部的电网设备建立运行侧与生产管理侧一一对应的映射关系，以便相互识别；3、获取来自不同故障数据源的原始事件信息，对其依照数据源不同进行不同的初步筛选，符合条件的，按照相应的故障判定规则，通过该原始事件发生前后设定时间内的关联事件信息进行判定，符合条件的归入疑似故障事件集；4、人工审核疑似故障事件集并确定故障的判定结果，若判定为故障，通过电网一次接线拓扑对故障影响范围进行分析，呈现分析结果。与现有技术相比，本发明采用多数据信息、多判据联合判定，提高了故障判定的准确性和可靠性。

Description

一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法
技术领域
本发明涉及电力系统的电网故障分析领域，尤其是涉及一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法。
背景技术
电网的跳闸事故一直是电网安全的核心环节，为电网调度、运检、生产管理各个业务部门所关注的焦点，及时准确发现故障跳闸极为重要，跳闸意味着事故，意味着停止供电，高电压等级的跳闸意味着大规模的停电事故，尤其是对供电要求高的电力用户，哪怕是短暂的停电也会造成严重的后果，如手术中的医院，运行中的高铁信号系统，航空指挥等。
电网事故跳闸不能及时发现和处理的另外一个严重后果，是单个的故障可能会引起连锁故障，甚至造成电网解列，严重威胁电网的安全运行，产生的影响是社会性的。
现行的电网跳闸故障的判断基本是由电网调度监控系统来实现，当发现有开关分闸事件，在事件发生的前后5秒内如果监测到有保护动作，或者有事故总动作，则判定该分闸事件为故障跳闸。这种做法所追求的是故障发现的极致时效性，即在开关跳闸发生的数秒内就要判断是否是故障跳闸。这样做时效性是满足了，但牺牲了准确性、可靠性，对于其他有助于故障研判的判据的采用，以及实际电网运行中信息传输的时延和误信号因素等难以得到考虑，不可避免地产生误判和漏判，因此针对传统的故障研判的不足，需要提高故障信息判断的准确性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，包括以下步骤：
S1、建立采集自不同故障数据源的判定信息数据模型；
S2、获取更新的电网一次拓扑、接线图和不同电压等级的设备台账，通过模糊匹配算法对全部的电网设备及其身份标识建立一一对应的映射关系；
S3、获取来自不同故障数据源的原始事件信息，对其依照数据源不同进行不同的初步筛选，符合条件的，按照相应的故障判定规则通过该原始事件发生前后设定时间内的关联事件信息进行判定，符合条件的归入疑似故障事件集；
S4、人工审核疑似故障事件集并确定故障的判定结果，若判定为故障，则通过电网一次接线拓扑对故障影响范围进行分析，呈现分析结果。
优选的，所述信息数据模型的信息包括原始断路器动作信息、电网故障报修信息、故障判定中间过程信息、故障判定规则、故障判定中间结果及最终结果。
优选的，所述步骤S2中通过模糊匹配算法对全部的电网设备及其身份标识建立一一对应的映射关系时，若在建立过程中遇到无法一一对应的情况，则通过人工干预完成。
优选的，所述故障数据源包括开关变位信息、事故分闸信息、事故总信号信息和故障报修信息。
优选的，所述步骤S3中的初步筛选具体包括断路器类型筛选、信息包含关键字筛选和故障信息匹配筛选。
优选的，所述步骤S3中的关联事件信息包括关联保护动作信息、电流信息、分合闸记录信息和检修信息。
优选的，所述步骤S4中呈现分析结果的方式包括地图渲染和设备列表；分析结果的内容包括事故引起的停电地理区域、涉及到的供电线路、涉及的电力用户名单以及失电的配电变压器。
优选的，所述步骤S4中，若呈现分析结果显示的拓扑结构上位于故障开关后端的线路、配变终端没有失电，则对应故障的判定有误，由人工重新判定。
优选的，所述故障判定规则中在断路器变位信息无法获得时，采用事件顺序记录作为判定信息做补全处理。
优选的，所述原始事件信息为接地保护发出的接地信号及系统母线3U0测量数据信息时，按照小电流接地故障的判定规则判定。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、融合了电网中尽可能多的数据信息资源进行故障的判断，包括主网数据、配网数据、电网拓扑、故障报修/检修信息、设备台账、电网GIS等，使得故障的判定由单一判据为主转变成多数据信息、多判据联合的判定，提高了故障判定的准确性和可靠性。
2、通过模糊匹配算法和人工干预机制将全部的电网设备及其身份标识建立一一对应的映射关系，使得来自不同系统的设备能够互相识别，有利于展开相互验证和拓扑分析，较好的解决了全网电网设备在不同专业领域互认的问题。
3、在断路器变位信息丢失或其他意外情况无法使用的情况下，增加了以SOE为线索的故障跳闸判断，避免了由于变位信息的遗漏造成的故障漏判。
4、采用一次接线拓扑进行故障影响范围的分析，并通过GIS上渲染展现，使得故障影响范围得到直观体现，方便分析。
5、通过最后人工对故障进行判定和审核，使得判定不准确的故障得到纠正，同时使系统判定困难的故障得到准确的判定结果。
6、增加了配网侧对主网故障的验证流程，当主网对应的下游配网未失电时重新判定故障，通过拓扑分析结果佐证故障判断的准确性，避免了误判情况的发生。
附图说明
图1为本发明方法逻辑示意图；
图2为本发明方法流程图；
图3为本发明实施例二遥信变位事件故障判定流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
本申请提出了一个包含了大数据挖掘获取有用信息、故障判断逻辑设计、故障信息形成、故障影响范围分析展现、主网/配网数据融合等在内的故障判定方法，具体实现步骤如下。
如图1、图2所示，一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，包括以下步骤：
S1、建立采集自不同故障数据源的判定信息数据模型；
S2、获取更新的电网一次拓扑、接线图和不同电压等级的设备台账，通过模糊匹配算法对全部的电网设备及其身份标识建立一一对应的映射关系；
S3、获取来自不同故障数据源的原始事件信息，对其依照数据源不同进行不同的初步筛选，符合条件的，按照相应的故障判定规则通过该原始事件发生前后设定时间内的关联事件信息进行判定，符合条件的归入疑似故障事件集；
S4、人工审核疑似故障事件集并确定故障的判定结果，若判定为故障，将事件记录到故障统计报表中，通过电网一次接线拓扑对故障影响范围进行分析，呈现分析结果。
其中，信息数据模型的信息包括来自调度自动化的原始断路器动作信息、电网故障报修信息、故障判定中间过程信息、故障判定规则、故障判定中间结果及最终结果。利用电网专用通信通道，从主网调控中心及配网中心获取取开关变位事件信息(含事故变位信息)，事件顺序记录信息，开关运行电流，变压器绕组运行电流，保护动作信息，事故总信号动作信息等，这些数据将成为故障判定的基础信息；使用电网内部专网，从故障报修中心获取居民供电故障报修信息，派工单信息，以及故障消除信息，形成故障研判另一类基础数据；从生产管理中心PMS(生产管理系统)获取电网一次接线拓扑结构，以及一次接线图的SVG文件，基于每年电网建设所带来的电网结构和设备经常性变化的实际情况，要求拓扑结构文件及图形SVG的及时更新以反应电网的最新结构和状态；从生产管理中心获取500kV/220kV/110kV/35kV/10kV开关、厂站、线路设备台账，并同电网拓扑一样做动态更新。
对上述跨专业的大数据做融合处理。本方法需要来自于多个数据源的以数十TB计、成分复杂的海量数据，需要从中筛选出可用信息，并保证处理效率。
由于电网调控中心的业务系统与电网运检部门的生产管理系统，以及故障报修系统对电网设备的标识存在差异，这就可能造成在调控中心发现的故障设备对应不到生产管理中心的设备，从而无法展开相互验证和拓扑分析，反之亦然。为此需要梳理全部的电网设备及其身份标识，建立一对一的映射关系，使得来自不同系统的设备能够互相识别。鉴于电网设备的种类、型号千差万别，数量极其庞大，并且设备更新频繁，要维持全网设备在不同业务之间的准确的映射关系比较困难，因此本方法通过模糊匹配算法建立映射关系，并在系统自动处理发生困难时发出人工求助，申请人工干预的机制，较好的解决了全网电网设备在不同专业领域互认的问题。
故障数据源包括开关变位信息、电网监控的事故分闸信息、事故总信号信息和故障报修信息。
步骤S3中的初步筛选具体包括断路器类型筛选、信息包含关键字筛选和故障信息匹配筛选。关联事件信息包括关联保护动作信息、电流信息、分合闸记录信息和检修信息。判断原始事件发生前后的设定时间的范围为5分钟～4小时不等，根据实际需要动态设置。改变了原有的变位/保护动作关联时间闸的设置方式，由固定变位为可调，弥补了原来固定时间闸可能引起的故障漏判。增加了遥测判据，避免了原有故障判定方法中可能造成的故障误判，即使满足了原有的故障条件，但未发生线路电流的消失，不应判为事故跳闸。故障判定规则中在断路器变位信息无法获得时，采用事件顺序记录(SOE)作为判定信息做补全处理。
步骤S4中呈现分析结果的方式包括地图渲染和设备列表；分析结果的内容包括事故引起的停电地理区域、涉及到的供电线路、涉及的电力用户名单以及失电的配电变压器。断路器发生故障跳闸，其直接后果就是拓扑结构上位于此开关后端的线路、配变失电，如果如预期发生失电，则验证了实实在在的跳闸故障的发生，如果未发生停电事件，则说明开关故障跳闸的判断有误，由人工重新判定。
原始事件信息为接地保护发出的接地信号及系统母线3U0测量数据信息时，按照小电流接地故障的判定规则判定。
本方法对故障判定主要由系统自动完成，对部分判断起来有困难的故障，需要适度的人工介入，为此设计故障判定所需关联信息的柔性设计，其特征体现在可将全部的关联信息非常有效的组合在一组操作界面中，且信息的选取可以动态调整以契合故障的各种形态和可能的意外情况。
实施例二
图3所示为对开关变位中遥信变位事件的故障判定流程，具体如下：
1、判断断路器类型是否为线路、主变、母联/分段/旁路之一，若是，则进行下一步判定，否则判定为非故障事件，结束判定；
2、判断事件发生前后设定时间内有无故障跳闸记录，若无，则进行下一步判定，否则判定为非故障事件，结束判定；
3、判断事件发生前后设定时间内是否出现保护动作或事故总动作，若是，则进行下一步判定，否则判定为非故障事件，结束判定；
4、判断事件发生前后设定时间内有无该断路器变位记录，若无，则进行下一步判定，否则判定为非故障事件，结束判定；
5、判断断路器电流是否掉零，若是，则进行下一步判定，否则判定为非故障事件，结束判定；
6、判断该设备是否处于检修操作状态，若否，则归入疑似故障事件集，否则判定为非故障事件，结束判定；
7、人工审核辅助信息：二次遥信告警、SOE、遥信操作记录、遥信变位记录和遥测数据，若判定为故障，则将事件记录到故障统计报表中，否则判定为非故障事件，结束判定；
8、通过电网一次接线拓扑对故障影响范围进行分析，呈现故障影响设备和涉及的用户等信息。
实施例三
如果开关分闸的前后约5秒内伴随着保护动作，则将此分闸认定为事故分闸，其为真实故障跳闸的可能性非常高，本方法对事故分闸信息的判定规则为如果出现以下情况，不认定其为真实的故障跳闸事件：
1、事故分闸出现后出现重合闸成功信号；
2、事故分闸出现后，开关电流未发生掉零现象；
3、事故分闸发生时间段开关电流一直为零；
4、事故分闸发生时此开关线路处于检修状态；
5、在事故分闸发生前后较短时间内频繁发生分合动作。
在不符合上述情况下，若事故分闸发生时间段内有对其的遥控操作，则不做明确的判断，由人工审核决定其是否为故障跳闸。
实施例四
对于事故总信号，从电网监控获取内容包含“动作”且包含“事故总”或“总信号”，类型属于线路开关、主变开关或母联/分段开关的断路器二次遥信告警记录，根据以下规则进行判定：
1、二次遥信告警发生时间前后120秒内的遥信SOE数据中有内容包含“开关”，且包含“分闸/分”或“合闸/合”，且断路器类型为线路、主变、母联/分段/旁路、未知的记录；
2、遥信SOE发生时间前后20秒内不存在电网自动化系统事故分闸记录；
3、遥信SOE发生时间前后5分钟内不存在同厂站、同遥信ID的遥信分位记录；
4、SOE开关遥测掉零。
以上判定时间范围都可调，若满足上述所有条件，则将事件认定为故障跳闸，否则，若有一项规则不满足则不判定为故障事件。
实施例五
从PMS生产系统挖掘故障报修信息，此信息数据量非常庞大，需要通过初步筛选从中滤除掉诸如“**室没电”，“保险丝损坏”的故障报修信息，此类故障可以认为非电网跳闸故障引起。符合的故障报修信息通过以下规则判定：
1、将故障信息与电网监控监测到的故障跳闸进行匹配，包括故障对象的匹配和发生时间的匹配，如果匹配成果，则认定为故障跳闸；
2、如果步骤1匹配不成功，则检查故障发生前后设定时间内保护动作情况，如果侦测到关联保护动作，且电流发生突变(掉零)，则将其认定为故障跳闸。
如果侦测到保护动作，则检查是否有针对该报修信息的派工单、检修单，如果有则检查检修内容，审核其是否为故障跳闸。

Claims (10)

1.一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立采集自不同故障数据源的判定信息数据模型；
S2、获取更新的电网一次拓扑、接线图和不同电压等级的设备台账，通过模糊匹配算法对全部的电网设备及其身份标识建立一一对应的映射关系；
S3、获取来自不同故障数据源的原始事件信息，对其依照数据源不同进行不同的初步筛选，符合条件的，按照相应的故障判定规则通过该原始事件发生前后设定时间内的关联事件信息进行判定，符合条件的归入疑似故障事件集；
S4、人工审核疑似故障事件集并确定故障的判定结果，若判定为故障，则通过电网一次接线拓扑对故障影响范围进行分析，呈现分析结果。
2.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述信息数据模型的信息包括原始断路器动作信息、电网故障报修信息、故障判定中间过程信息、故障判定规则、故障判定中间结果及最终结果。
3.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述步骤S2中通过模糊匹配算法对全部的电网设备及其身份标识建立一一对应的映射关系时，若在建立过程中遇到无法一一对应的情况，则通过人工干预完成。
4.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述故障数据源包括开关变位信息、事故分闸信息、事故总信号信息和故障报修信息。
5.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述步骤S3中的初步筛选具体包括断路器类型筛选、信息包含关键字筛选和故障信息匹配筛选。
6.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述步骤S3中的关联事件信息包括关联保护动作信息、电流信息、分合闸记录信息和检修信息。
7.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述步骤S4中呈现分析结果的方式包括地图渲染和设备列表；分析结果的内容包括事故引起的停电地理区域、涉及到的供电线路、涉及的电力用户名单以及失电的配电变压器。
8.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述步骤S4中，若呈现的分析结果显示拓扑结构上位于故障开关后端的线路、配变终端没有失电，则对应故障的判定有误，由人工重新判定。
9.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述故障判定规则中在断路器变位信息无法获得时，采用事件顺序记录作为判定信息做补全处理。
10.根据权利要求1所述的一种用于电网故障判定、核查及故障影响范围分析的方法，其特征在于，所述原始事件信息为接地保护发出的接地信号及系统母线3U0测量数据信息时，按照小电流接地故障的判定规则判定。
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