CN109142965A - 一种大数据融合配电网故障精确定位新方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法及其装置，其中方法包括:采集线路故障指示器和智能计量装置的实时数据；根据电容电流突变信息逻辑阵缩小故障排查范围，基于智能计量电表实时上报的失压失流事件警告信息，生成电表实时报警信息矩阵；结合配电网负荷馈线故障区间的网络描述矩阵，求得故障判断信息矩阵，输出配电网故障定位结果。采用本发明可以提高配电网故障定位的准确性和快速性，对缩短停电时间、减少经济损失、改善服务质量等方面都具有很重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明属于配电网故障定位研究领域，涉及一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法及其装置。
背景技术
随着社会的不断发展，电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，城市配电网都要求配备故障定位系统。在所有停电事故中，由配电网故障引起的停电事故占95％以上。配电网发生故障后，线路上各开关(包括断路器和分段开关)处的测量终端，如线路故障指示器会将故障信息上传到控制中心，由配电自动化主站进行故障定位。然而，现有的故障定位过程存在定位速度较慢、定位结果不够准确的问题，容易造成停电时间较长，导致经济损失和服务质量下降。
如今随着智能计量装置的应用，上述问题出现了解决的可能性。智能计量装置是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有用电信息存储、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。智能计量装置的系统可定制电流回路异常、相序异常、电压电流不平衡等各类事件报警，在表计发生此类事件后主动上报提醒。因此，在配电网故障精确定位的问题中，可以利用智能计量装置的实时数据缩小停电范围，减小排查区域，辅助实现配电网故障的精确定位。
综上所述，本发明在线路故障指示器信息的基础上，引入智能计量装置的实时数据，提出一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法及其装置，对于提高配电网故障定位的准确性和快速性，缩短停电时间、减少经济损失、改善服务质量等方面都具有很重要的现实意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明“一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法及其装置”，根据线路故障指示器和智能计量装置所采集的数据，提出一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法及其装置，输出满足要求的配电网故障定位结果，可以提高配电网故障定位的准确性和快速性，对缩短停电时间、减少经济损失、改善服务质量等方面都具有很重要的现实意义。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法，用以提高配电网故障定位速度和定位结果的准确性，该方法包括如下步骤：
步骤1：启动检测装置，采集所有线路故障指示器和智能计量设备的数据，并上传至检测装置；
步骤2：生成配电网的电容电流突变信息逻辑阵，基于该矩阵确定负荷馈线的故障区段，缩小故障排查范围，并以该区段为范围，基于该区段智能计量电表实时上报的失压失流事件警告信息，生成电表实时报警信息矩阵；
步骤3：基于步骤2确定的负荷馈线故障区段，生成该馈线区段的网络描述矩阵；
步骤4：将步骤3中生成的故障馈线区段网络描述矩阵，与智能计量装置实时生成的电表报警信息矩阵相乘并进行规格化处理，生成配电网故障判断信息矩阵；
步骤5：根据故障判断信息阵对配电网各馈线的故障情况进行主动故障研判，并通知检修，等待反馈；
步骤6：最后，确定判断是否正确，继续采集下一时刻所有智能计量设备及故障指示器的数据，继续进行配电网故障定位检测。
本发明实施例还提供一种配电网故障定位装置，用以提高配电网故障定位速度和定位结果的准确性，该装置包括：
数据采集单元201，用于采集本装置所需的原始数据；
定位计算单元202，用于根据数据采集单元所采集的数据，对配电网故障的定位进行计算；
结果输出单元203，用于输出定位计算单元所求得的配电网故障定位结果。
具体实施时，数据采集单元用于配电网故障精确定位新方法中的步骤1，实现对于线路故障指示器和智能计量装置实时数据的数据采集。
具体实施时，定位计算单元用于一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法的计算。
具体实施时，结果输出单元用于输出定位计算单元计算后得到的配电网故障定位结果。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明根据线路故障指示器和智能计量装置所采集的数据，输出满足要求的配电网故障定位结果，可以提高配电网故障定位的准确性和快速性，对缩短停电时间、减少经济损失、改善服务质量等方面都具有很重要的现实意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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发明的一些实施例，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。在附图中：
图1为本发明一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法的整体实施流程图；
图2为本发明一种配电网故障定位装置的结构示意图。
【附图标记说明】
数据采集单元201；
定位计算单元202；
结果输出单元203。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明提出的一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法，其整体实施流程见图1，下面阐述其具体实施方式。
步骤1：启动检测装置，采集所有线路故障指示器和智能计量设备的数据，并上传至检测装置；
配电网各分支线路上设置有用于将线路检测信息无线发送出去的2G/3G/4G通信模块，线路故障指示器将线路状态量采集到后发送至检测装置，同时，各处安装的智能计量装置将采集到的状态信息通过基于GPRS的上行通信系统发送至检测装置。
步骤2：生成配电网的电容电流突变信息逻辑阵，基于该矩阵确定负荷馈线的故障区段，缩小故障排查范围，并以该区段为范围，基于该区段智能计量电表实时上报的失压失流事件警告信息，生成电表实时报警信息矩阵；
在配电网中，故障指示器是重要的自动化设备，是实现故障判定和定位的关键设备。故障发生时，一般伴随着故障电流的突变、馈线对地场强的突变，故障馈线上游断路器开关跳闸，故障馈线失压等一系列的事件发生。采样接地瞬间的电容电流首半波与接地瞬间的电压首半波，比较其相位，当采样接地瞬间的电容电流突变且大于一定数值，并且与接地瞬间的电压首半波同相，同时导线对地电压降低，则判断线路发生接地，否则线路未发生接地。建立电容电流突变信息逻辑阵ATIL，并以该阵记录故障指示器采集的馈线电流突变信息，具体为如式1所示。
其中，每一行表示一条馈线，n为简易配电网所包含的馈线总条数，m为简易配网中所含故障指示器数最多的馈线所含的故障指示器数。ALij为第i条馈线的第j个故障指示器采集的馈线电流突变逻辑值，1表示电流发生突变，0表示电流未发生突变，i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,…,m。若i条馈线的第j个故障指示器不存在，则ALij为取值为-1。则根据此电容电流突变信息逻辑阵，可以判断出故障馈线的故障区段。
智能计量装置可定制失压失流等各类故障事件的报警。当智能计量装置发生此类事件后主动上报提醒，并在检测装置系统内生成报警信息矩阵，报警信息矩阵G也是N×N方阵，它是根据配电网故障时智能计量装置上报的相应测量装置是否发生了失压或失流的情况来构造的。具体的定义方式为：如果第i个节点的电表发生了失压失流事件，则报警信息矩阵的第i行第i列的元素置0；反之则第i行第i列的元素置1，报警信息矩阵的其它元素均置0。也即报警信息反映在矩阵G的对角线上。依据上述方法，生成该故障区段的电表实时报警信息矩阵。
步骤3：基于步骤2确定的负荷馈线故障区段，生成该馈线区段的网络描述矩阵；
配电网负荷馈线故障区段的网络描述矩阵生成方法如下：
将配电网馈线上的断路器、分段开关和联络开关当作节点并进行编号，假设共有N个节点，则可构造一个N×N方阵。若第i个节点和第j个节点之间存在一条馈线，则位于第i行第j列的元素和位于第j行第i列的元素均置1，并称这两个节点为相邻节点；反之将不存在馈线的节点所对应的元素置0。这样构成的方阵就称为网络描述矩阵，用D表示，它反映了馈线的拓扑结构。
步骤4：将步骤3中生成的故障馈线区段网络描述矩阵，与智能计量装置实时生成的电表报警信息矩阵相乘并进行规格化处理，生成配电网故障判断信息矩阵；
网络描述矩阵D和故障信息矩阵G相乘后得到矩阵P'.再对矩阵P'进行规格化后就得到了故障判断矩阵P，如式2所示：
P＝g(D×G)＝g(P') (式2)
其中g(·)代表规格化运算，其具体操作如下：
若D中的元素dmj，dnj，…，dkj为1，并且G中gjj＝1时，需对P’中第j行和第j列的元素进行规格化处理，若gmm，gnn，…，gkk至少有两个为0，则将P'中第j行和第j列的元素全置0；若上述条件不满足，则P’中相应的元素值不变。
故障判断矩阵P反映了故障区段：若P中的元素pijXORpji。则馈线上第i节点和第j节点之间的区段有故障，故障隔离时应断开第i节点和第j节点，XOR表示异或。
步骤5：根据故障判断信息阵对配电网各馈线的故障情况进行主动故障研判，并通知检修，等待反馈；
步骤6：最后，确定判断是否正确，继续采集下一时刻所有智能计量设备及故障指示器的数据，继续进行配电网故障定位检测。
图2为本发明具体实施时的一种配电网故障定位装置的结构示意图。如图2所示，本发明中配电网故障定位装置可以包括：
数据采集单元201，用于采集本装置所需的原始数据；
定位计算单元202，用于根据数据采集单元所采集的数据，对配电网故障的定位进行计算；
结果输出单元203，用于输出定位计算单元所求得的配电网故障定位结果。
具体实施时，数据采集单元用于配电网故障精确定位新方法中的步骤1，实现对于线路故障指示器和智能计量装置实时数据的数据采集。
具体实施时，定位计算单元用于一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法的计算。
具体实施时，结果输出单元用于输出定位计算单元计算后得到的配电网故障定位结果。
综上所述，本发明实施例的配电网故障定位方法和装置，可以提高配电网故障定位的准确性和快速性，对缩短停电时间、减少经济损失、改善服务质量等方面都具有很重要的现实意义。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施、完全软件实施、或结合软件和硬件方面的实施形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种大数据融合配电网故障精确定位新方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤1：启动检测装置，采集所有线路故障指示器和智能计量设备的数据，并上传至检测装置；
步骤2：生成配电网的电容电流突变信息逻辑阵，基于该矩阵确定负荷馈线的故障区段，缩小故障排查范围，并以该区段为范围，基于该区段智能计量电表实时上报的失压失流事件警告信息，生成电表实时报警信息矩阵；
步骤3：基于步骤2确定的负荷馈线故障区段，生成该馈线区段的网络描述矩阵；
步骤4：将步骤3中生成的故障馈线区段网络描述矩阵，与智能计量装置实时生成的电表报警信息矩阵相乘并进行规格化处理，生成配电网故障判断信息矩阵；
步骤5：根据故障判断信息阵对配电网各馈线的故障情况进行主动故障研判，并通知检修，等待反馈；
步骤6：最后，确定判断是否正确，继续采集下一时刻所有智能计量设备及故障指示器的数据，继续进行配电网故障定位检测。
2.根据权利要求1所述的大数据融合配电网故障精确定位新方法，其特征在于：
步骤1中，对配电网故障定位的数据准备，除采集常规的所有线路故障指示器外，所需采集的数据还包括所有的智能计量设备所上传的实时失压失流事件警告信息，这些终端数据将同样用于配电网故障定位的检测流程中去，这些数据通过无线通讯技术上传。
3.根据权利要求1所述的大数据融合配电网故障精确定位新方法，其特征在于：
步骤2中，先根据电容电流突变信息逻辑阵确定负荷馈线的故障区段，缩小故障排查范围，再以权利要求2中基于智能计量装置实时上报的失压失流事件警告信息，生成智能计量装置实时报警信息矩阵。
4.根据权利要求1所述的大数据融合配电网故障精确定位新方法，其特征在于：
步骤4中，配电网故障判断信息矩阵的生成，是以权利要求3中的方法来生成的故障区段实时报警信息矩阵后，再与步骤3中生成的网络描述矩阵做常规处理才得到的。
5.根据权利要求1所述的大数据融合配电网故障精确定位新方法，其特征在于：
步骤5中，进行配电网馈线的故障情况主动故障研判的过程，是以权利要求4中生成的配电网故障判断信息矩阵作为判定基础的。
6.一种大数据融合配电网故障精确定位装置，其特征在于：包括：
数据采集单元，用于采集本装置所需的原始数据；
定位计算单元，用于根据数据采集单元所采集的数据，对配电网故障的定位进行计算；
结果输出单元，用于输出定位计算单元所求得的配电网故障定位结果。
7.根据权利要求6所述的大数据融合配电网故障精确定位装置，其特征在于：
所述的数据采集单元用于权利要求2中对于线路故障指示器和智能计量装置实时数据的数据采集。
8.根据权利要求6所述的大数据融合配电网故障精确定位装置，其特征在于：
所述的定位计算单元用于权利要求1中的一种基于智能计量和线路故障指示器的大数据融合配电网故障精确定位新方法的计算。
9.根据权利要求6所述的大数据融合配电网故障精确定位装置，其特征在于：
所述的结果输出单元用于输出权利要求8的配电网故障定位计算结果。
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