CN108206522B - 一种电力设备状态监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电力设备状态监控方法及系统，获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；分析配电网拓扑模型，得到分析结果；根据分析结果，得到所有供电区域的所有开关；建立所有供电区域和所有开关的对应关系；根据对应关系，确定原始决策表；约简原始决策表，得到最小约简表；根据最小约简表中所有开关的状态值，确定故障开关的路径。本申请提供的方法及系统，减少因合环调电对用户停电造成的影响，提高配电网供电可靠性指标，在发生故障时，能够快速的定位故障点，及时诊断隔离故障区段，进行抢修，及时恢复供电，明显缩短了停电时间，提高了供电可靠性。

Description

一种电力设备状态监控方法及系统

技术领域

本申请涉及电气技术领域，尤其涉及一种电力设备状态监控方法及系统。

背景技术

配电网是电力系统的末端网络，可直接联系用户、向用户供应电能和分配电能，它的可靠性水平是整个电力系统结构及运行特性的集中反映，直接影响对用户的供电质量。我国的配电网多采用放射式的网状结构，对故障比较敏感。据不完全统计，用户停电故障中约80％以上是由配电系统的故障引起的，对用户供电可靠性的影响很大。配电自动化是提高供电可靠性、供电质量和扩大供电能力，实现配电网高效经济运行的重要手段，也是实现智能电网的重要基础之一。其核心内容和赖以实现的基础是对配电网进行实时地监测控制，在配电网发生故障时快速检测和定位故障，及时诊断，正确隔离，自动恢复非故障部分的正常供电，避免大面积、长时间停电。

电网设备是配电网中的重要设备，其运行状况对电力系统的安全可靠性影响重大。设备故障往往会造成用户停电，导致直接的经济损失，且需要花费大量的时间和费用进行维修。因此，对于电网设备应采用科学合理的检修体制，提高检修的针对性和有效性，发现问题于萌芽状态并及时解决，从而保障系统的安全性和供电的可靠性，为电网创造更多的经济效益和社会效益。电网设备状态检修正是在这一需求下发展起来的。

云南地处高原地区，配电网线路跨越山地森林地区较多，大部分为辐射状线路，馈线分段数少且分段不合理。再者配电一次设备、自动化终端的可靠性差、通信网络安全性实时性差，配电自动化的主站功能不完善，导致云南的自动化水平比较落后，有些地区对于单相接地故障，仍然采用逐条线路拉闸停电的方法来选线，再派工作人员到现场沿线查找故障位置，排除故障。考虑到配电网的现状、建设周期、投资成本和云南省配电网结构复杂多变、缺少实时信息支撑的情况，需要在电磁环网状态下进行合环调电，但是合环时，难以保证电网及设备的安全，目前也多采用停电调电方式的进行，但是经常停电，会降低供电的可靠性及运营效率，为用户带来不便。

发明内容

本申请提供了一种电力设备状态监控方法及系统，以解决合环调电时降低供电可靠性及运营效率的问题。

一方面，本申请提供一种电力设备状态监控方法，所述方法包括：

获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；

分析所述配电网拓扑模型，得到分析结果；

根据所述分析结果，得到所有供电区域的所有开关；

建立所述所有供电区域和所述所有开关的对应关系；

根据所述对应关系，确定原始决策表；

约简所述原始决策表，得到最小约简表；

根据所述最小约简表中所述所有开关的状态值，确定故障开关的路径。

可选的，所述地理分布数据包括：空间数据和属性数据；所述属性数据用于建立所述配电网拓扑模型。

可选的，所述分析所述配电网拓扑模型，包括：

分析模块初始化；

判断开关是否发生位变；

如果所述开关发生位变，则判断馈线开关是否发生位变；

如果所述馈线开关发生位变，则判断开关是否断开；

如果开关未断开，则合并母线，如果开关断开，则打断母线；

合并母线或者打断母线之后，进行电气岛分析，得到分析结果；

根据所述分析结果，记录有影响的开关线路；

根据所述有影响的开关线路，动态调整地理分布数据图；

得到并显示所述调整后的地理分布数据图。

可选的，所述根据所述对应关系，确定原始决策表，包括：

以某个“树根”开关作为电源点，通过配电网拓扑模型的分析，从“树根”开关向下搜索，得到沿线开关、线路末端变压器以及相应的供电区域，并得到相应的编号，得到供电区域集合F，得到开关集合S；

对供电区域集合F中的一个供电区域A，向上查找电源点，在查找过程中会经历开关，每经历一个开关的同时记录下来该开关对应这个供电区域A；

遍历供电区域集合F，重复执行上一步操作，则每个开关都会记录下所对应的所有的供电区域；

根据相应的编号建立属性表格；

遍历开关集合S中的每个开关S，查看开关S对应的所有的用户供电区域，在所述属性表格中，对应的供电区域属性设为1，否则设为0。

可选的，所述约简所述原始决策表，得到最小约简表，包括：

删除重复的属性行；

删除多余的条件属性列；

删除冗余属性。

另一方面，本申请提供一种电力设备状态监控系统，所述系统包括：

拓扑模型建立模块，用于获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；

分析模块，用于分析所述配电网拓扑模型，得到分析结果；

结果获取模块，用于根据所述分析结果，得到所有供电区域的所有开关；

关系建立模块，用于建立所述所有供电区域和所述所有开关的对应关系；

决策表生成模块，用于根据所述对应关系，确定原始决策表；

约简模块，用于约简所述原始决策表，得到最小约简表；

故障定位模块，用于根据所述最小约简表中所述所有开关的状态值，确定故障开关的路径。

由以上技术方案可知，本申请提供一种电力设备状态监控方法及系统，获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；分析配电网拓扑模型，得到分析结果；根据分析结果，得到所有供电区域的所有开关；建立所有供电区域和所有开关的对应关系；根据对应关系，确定原始决策表；约简原始决策表，得到最小约简表；根据最小约简表中所有开关的状态值，确定故障开关的路径。本申请提供的方法及系统，减少因合环调电对用户停电造成的影响，提高配电网供电可靠性指标，在发生故障时，能够快速的定位故障点，及时诊断隔离故障区段，进行抢修，及时恢复供电，明显缩短了停电时间，提高了供电可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施案例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电力设备状态监控方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的分析配电网拓扑模型的流程图；

图3为本申请实施例提供的确定原始决策表的流程图；

图4为配电网决策表生成示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电力设备状态监控系统的结构框图。

图示说明：

其中，1-拓扑模型建立模块；2-分析模块；3-结果获取模块；4-关系建立模块；5-决策表生成模块；6-约简模块；7-故障定位模块。

具体实施方式

一方面，参见图1，为本申请实施例提供的一种电力设备状态监控方法的流程图，所述方法包括：

步骤100，获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型。

配电网络的结构是十分复杂的，为了能够有效而且真实的记录网络结构，则不能单单的只对各类设施的物理结构进行建模，还需要建立拓扑关系。所以在图形的物理空间结构之外，还必须存储设施相互之间的逻辑位置关系。在进行各类与网络拓扑有关的高级应用的时候，必须利用设施之间的拓扑关系。

步骤200，分析所述配电网拓扑模型，得到分析结果。

配电网网络拓扑分析的主要功能就是处理当开关的状态发生变化时，配电网要如何自动的形成新的网络结构。一般使用的配电网络拓扑算法必须能够同时处理开关的断开与闭合这两种操作方式。

步骤300，根据所述分析结果，得到所有供电区域的所有开关；

步骤400，建立所述所有供电区域和所述所有开关的对应关系；

步骤500，根据所述对应关系，确定原始决策表；

步骤600，约简所述原始决策表，得到最小约简表。

步骤700，根据所述最小约简表中所述所有开关的状态值，确定故障开关的路径。

由以上技术方案可知，本申请提供一种电力设备状态监控方法，获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；分析配电网拓扑模型，得到分析结果；根据分析结果，得到所有供电区域的所有开关；建立所有供电区域和所有开关的对应关系；根据对应关系，确定原始决策表；约简原始决策表，得到最小约简表；根据最小约简表中所有开关的状态值，确定故障开关的路径。本申请提供的方法，减少因合环调电对用户停电造成的影响，提高配电网供电可靠性指标，在发生故障时，能够快速的定位故障点，及时诊断隔离故障区段，进行抢修，及时恢复供电，明显缩短了停电时间，提高了供电可靠性。

可选的，所述地理分布数据包括：空间数据和属性数据；所述属性数据用于建立所述配电网拓扑模型。

电力系统中的属性数据指的是非空间定位数据，这些数据和地理坐标没有直接的关系，例如电力设施的基本情况(厂商、投运日期、运行状态、检修时间等)，电力系统人员的基本情况，供电用户的类型和使用状态等等。这些数据都属于属性数据，在传统的关系数据库中通过链表、索引、树等数据结构的形式进行存储。空间数据不包括背景地图等栅格类型的数据，都是指的电缆、开关、变压器等直接参与到空间拓扑的数据。

可选的，参见图2，步骤200，分析所述配电网拓扑模型，得到分析结果，还包括：

步骤201，分析模块2初始化；

步骤202，判断开关是否发生位变；

步骤203，如果所述开关发生位变，则判断馈线开关是否发生位变；

步骤204，如果所述馈线开关发生位变，则判断开关是否断开；

步骤205，如果开关未断开，则合并母线，如果开关断开，则打断母线；

步骤206，合并母线或者打断母线之后，进行电气岛分析，得到分析结果；

步骤207，根据所述分析结果，记录有影响的开关线路；

步骤208，根据所述有影响的开关线路，动态调整地理分布数据图；

步骤209，得到并显示所述调整后的地理分布数据图。

从图2的流程图可以看出，首先整个配电网拓扑模型的分析过程实际上是分成两部分的，首先是一次接线图的网络拓扑分析，在得到分析结果之后，在向地理信息图进行对应；其次，虽然说开关的开闭并不一定会有母线结构的变化，但是如果这个发生变化的开关是馈线开关的话，则一定有母线结构变化，可直接根据开关状态确定母线变化结果，即如果是馈线开关断开，则直接为开关另一侧的节点分配新的母线，如果是馈线开关闭合，则合并两侧节点的母线为一个母线；最后，拓扑分析是采用的一次接线图进行的，所以没有考虑同杆、交叉跨越带来的影响，这一点在映射后的地理背景图上还要进行二次的修改。

决策表的形成是以配电网络拓扑分析为基础的，配电网与用户直接联系，配电网的线路和设备都与其所在的地理环境密切相关。

可选的，参见图3，步骤500，根据所述对应关系，确定原始决策表，还包括：

步骤501，以某个“树根”开关作为电源点，通过配电网拓扑模型的分析，从“树根”开关向下搜索，得到沿线开关、线路末端变压器以及相应的供电区域，并得到相应的编号，得到供电区域集合F，得到开关集合S；

步骤502，对供电区域集合F中的一个供电区域A，向上查找电源点，在查找过程中会经历开关，每经历一个开关的同时记录下来该开关对应这个供电区域A；

步骤503，遍历供电区域集合F，重复执行上一步操作，则每个开关都会记录下所对应的所有的供电区域；

步骤504，根据相应的编号建立属性表格；

步骤505，遍历开关集合S中的每个开关S，查看开关S对应的所有的用户供电区域，在所述属性表格中，对应的供电区域属性设为1，否则设为0。

参见图4，为配电网决策表生成示意图，由于一个变电站有多个出线开关，这里以出线开关作为电源点，即供电树的根，一个“树根”开关对应一个供电树。通过拓扑分析，得到所有供电区域和所有的开关，然后建立供电区域和开关之间的对应关系，根据这个对应关系建立原始决策表。

以图4所示的配电网为例生成如下表1，经过步骤501得到：供电区域集合F＝{T1区,T2区,…,T10区}，开关集合S＝{S1,S2,…,S11}，变压器集合T＝{T1,T2,…,T10}。其中，设备故障元件包括开关和变压器。

表1原始决策表

经过步骤502、503得到：T1区-S6-S1-电源点；T2区-S7-S6-S1-电源点；……；T10区-S4-S3-S2-S1-电源点。

经过步骤504、505：在步骤502、503的结果中看到，每一供电区域都有开关S1，所以在决策表中，S1对应的供电区域的值均为1，原始决策表如表1所示。

可选的，步骤600，所述约简所述原始决策表，得到最小约简表，包括：

步骤601，删除重复的属性行；表1中已经消除了重复属性行，将相同属性行的决策进行合并，如故障元件S7/T2。

步骤602，删除多余的条件属性列；包含所有条件属性系统称为DSP，删除第i个条件属性时的系统记为DSi，V/Ti一记为Ti对V的不可辨识关系。如果DSi的不可辨识关系与DSP的不可辨识关系相同，则说明该条件属性可以删除，反之，该条件属性不可删除。经过对冗余条件属性进行删除，就可以完成对决策表的属性简约。对表1其主要化简过程如下：

V＝{l,2,19}

V/T1＝{{l,2,3},{4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19}}

V/T2＝{{1,2,4},{3,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19}}

V/T3＝{{l,5,6,7},{2,3,4,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19}}

V/T19＝{{l,5,13,18},{2,3,4,6,7,8,9,10,11,12,,14,15,16,17,,19}}

V/(T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10)＝{{l},{2,4},{3,19},{5},{6},{7},{8},{9},{10},{11},{12},{13},{14},{15},{16},{17},{18.}＝DS1

V/(Tl,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9)＝{{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7},{8},{9},{10},{1l},{12},{13},{14},{15},{16},{17},{18,19}＝DS10

V/(TI,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10)＝{{l},{2},{3},{4},{5},{6},{7},{8},{9},{10},{11},{12},{13},{14},{15},{16},{17},{18},{19}}＝DSP

因为，DSi与DSP都不相等，i＝1,2,…,10，所以，表1中所有条件属性值均为必要的，不可删除的。综上所述，删除表中条件属性的某一列，分析剩余条件属性行是否存在相同的属性行：存在说明删除该列条件属性的表与原始决策表(经过消除重复行后是不包含相同条件属性行)的情况不同，该列属性不可删除；不存在说明删除该列条件属性的表与原始决策表的情况相同，该列属性可以删除。

步骤603，删除冗余属性。

属性值约简的过程即逐条对决策表中的样本进行考察，删除所有不影响规则表达的冗余的条件属性值。

目前，值约简最直接的方法是通过分析信息系统中决策间的不可区分关系。属性值约简的步骤如下：

a)删除决策表中某条件属性值，可得一个新信息系统T。如果T中出现冲突记录，恢复该记录原属性值；如果T中出现重复记录，将该记录原属性值标为“*”；如果T中既未出现冲突记录也未出现重复记录，将该记录原属性值标为“？”。

b)如果T中含有全部条件属性值都被标为“*”及“？”的记录，则将所有的“？”恢复为原值。若T中含有全部条件属性值都被标为“*”的记录，将该记录删除。

c)逐条检查所包含“？”的记录。如果仅由未被标记的属性值即可得出不发生冲突的决策，将“？”改为“*”，否则将“？”改为原属性值。

d)首先删除重复记录，若T中存在某两条记录之间部分条件属性相同，而对于不相等的属性，在一条记录中表示为具体的值，但在另一条记录中被标为“*”。针对这条在对应属性标为“*”的记录，如果根据其他未被标记的属性值即可得出不发生冲突的决策，应删除包含“*”较少的记录；否则，应删除这条标有“*”的记录。

表1经过属性值约简后得到的最小约简表如表2所示：

表2最小约简表

可选的，步骤700，根据所述最小约简表中所述所有开关的状态值，确定故障开关的路径，包括：

步骤701，得到所有的故障信号是“1”的开关的集合X，X中的开关是没有上下级关系的。

步骤702，在集合X中任选一个开关，查找电源点，得到所有经过的上级开关的集合Y，Y中的开关要形成上下级关系。

步骤703，判断Y中开关是否在X中，如果没有在X中，则这个开关的故障信号设为“0”，否则为“1”。删除X中所有与Y相同的开关，这样Y中的开关形成了一条线路L。

步骤704，从X中取一个开关，查找线路L末端开关，将所经过的开关添加到集合Y中，对于新添加的开关，执行3操作。这样Y中开关形成了向下扩展的线路。

步骤705，重复执行步骤704，直到X为空。

步骤706，从Y中的末端开关向下查找，一直找到线路末端的变压器，将所有经过的开关按照次序存入Y中，这些开关的故障信号为“0”。

另一方面，参见图5，为本申请实施例提供的一种电力设备状态监控系统的结构框图，所述系统包括：

拓扑模型建立模块1，用于获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；

分析模块2，用于分析所述配电网拓扑模型，得到分析结果；

结果获取模块3，用于根据所述分析结果，得到所有供电区域的所有开关；

关系建立模块4，用于建立所述所有供电区域和所述所有开关的对应关系；

决策表生成模块5，用于根据所述对应关系，确定原始决策表；

约简模块6，用于约简所述原始决策表，得到最小约简表；

故障定位模块7，用于根据所述最小约简表中所述所有开关的状态值，确定故障开关的路径。

由以上技术方案可知，本申请提供一种电力设备状态监控方法及系统，获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；分析配电网拓扑模型，得到分析结果；根据分析结果，得到所有供电区域的所有开关；建立所有供电区域和所有开关的对应关系；根据对应关系，确定原始决策表；约简原始决策表，得到最小约简表；根据最小约简表中所有开关的状态值，确定故障开关的路径。本申请提供的方法及系统，减少因合环调电对用户停电造成的影响，提高配电网供电可靠性指标，在发生故障时，能够快速的定位故障点，及时诊断隔离故障区段，进行抢修，及时恢复供电，明显缩短了停电时间，提高了供电可靠性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种电力设备状态监控方法，其特征在于，所述方法包括：

获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；

分析所述配电网拓扑模型，得到分析结果；

根据所述分析结果，得到所有供电区域的所有开关；

建立所述所有供电区域和所述所有开关的对应关系；

根据所述对应关系，确定原始决策表；

约简所述原始决策表，得到最小约简表；

根据所述最小约简表中所述所有开关的状态值，确定故障开关的路径；

分析所述配电网拓扑模型，包括：

分析模块初始化；

判断开关是否发生位变；

如果所述开关发生位变，则判断馈线开关是否发生位变；

如果所述馈线开关发生位变，则判断开关是否断开；

如果开关未断开，则合并母线，如果开关断开，则打断母线；

合并母线或者打断母线之后，进行电气岛分析，得到分析结果；

根据所述分析结果，记录有影响的开关线路；

根据所述有影响的开关线路，动态调整地理分布数据图；

得到并显示所述调整后的地理分布数据图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地理分布数据包括：空间数据和属性数据；所述属性数据用于建立所述配电网拓扑模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述对应关系，确定原始决策表，包括：

以某个“树根”开关作为电源点，通过配电网拓扑模型的分析，从“树根”开关向下搜索，得到沿线开关、线路末端变压器以及相应的供电区域，并得到相应的编号，得到供电区域集合F，得到开关集合S；

对供电区域集合F中的一个供电区域A，向上查找电源点，在查找过程中会经历开关，每经历一个开关的同时记录下来该开关对应这个供电区域A；

遍历供电区域集合F，重复执行上一步操作，则每个开关都会记录下所对应的所有的供电区域；

根据所述相应的编号建立属性表格；

遍历开关集合S中的每个开关S，查看开关S对应的所有的用户供电区域，在所述属性表格中，对应的供电区域属性设为1，否则设为0。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述约简所述原始决策表，得到最小约简表，包括：

删除重复的属性行；

删除多余的条件属性列；

删除冗余属性。

5.一种电力设备状态监控系统，其特征在于，所述系统包括：

拓扑模型建立模块，用于获取配电网中电力设备的地理分布数据，建立配电网拓扑模型；

分析模块，用于分析所述配电网拓扑模型，得到分析结果；

结果获取模块，用于根据所述分析结果，得到所有供电区域的所有开关；

关系建立模块，用于建立所述所有供电区域和所述所有开关的对应关系；

决策表生成模块，用于根据所述对应关系，确定原始决策表；

约简模块，用于约简所述原始决策表，得到最小约简表；

故障定位模块，用于根据所述最小约简表中所述所有开关的状态值，确定故障开关的路径；

所述分析模块，还用于分析模块初始化；判断开关是否发生位变；如果所述开关发生位变，则判断馈线开关是否发生位变；如果所述馈线开关发生位变，则判断开关是否断开；如果开关未断开，则合并母线，如果开关断开，则打断母线；合并母线或者打断母线之后，进行电气岛分析，得到分析结果；根据所述分析结果，记录有影响的开关线路；根据所述有影响的开关线路，动态调整地理分布数据图；得到并显示所述调整后的地理分布数据图。

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