CN109470998B

CN109470998B - 一种基于多维度故障特征量的配网中压故障判定方法

Info

Publication number: CN109470998B
Application number: CN201811509720.5A
Authority: CN
Inventors: 吴鹏; 朱红明; 周昊程; 孟进
Original assignee: Jiangsu Electric Power Information Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Electric Power Information Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: CN109470998A

Abstract

本发明公开了一种基于多维度故障特征量的配网中压故障判定方法，该方法通过转化为无向图的配电电线图以及配变与开关的映射关系，建立配电线路关联关系模型，通过配网变电站出线开关的变位信息及保护信号、线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息故障特征量的收集、预处理，输入配电线路关联关系模型，结合配电网网架拓扑数据开展故障位置定位、故障范围分析，最终输出配网中压故障判定结果，为配电网故障抢修提供辅助决策支撑。

Description

一种基于多维度故障特征量的配网中压故障判定方法

技术领域

本发明属于电网技术领域，涉及一种基于多维度故障特征量的配网中压故障判定的方法。

具体地说是通过变电站出线开关的变位信息及保护信号、配电线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息等故障特征量的收集、预处理，形成故障特征量集，输入到转化为无向图的配电单线图关联关系模型中进行处理，最终输出故障研判结果，辅助配网中压故障抢修。

背景技术

随着我国经济社会的发展，我国城镇化水平不断提高、电力体制改革逐步推进，新形势对配电网的设备、网架、技术和管理提出了更高的要求，配网故障停电直接影响人民的生活质量，在配电网发生故障时，如何快速定位故障，辅助抢修人员抢修，成为技术研究的热点。

当前对电网故障的研判诊断研究已经较多，但多集中在主网，且故障特征量多依赖于开关的变位信息和保护信号，数据来源单一。随着多年的研究应用，主网故障的研判诊断已经具备较高的准确性，但是配网的设备量比主网大的多，且配网中压线路拓扑复杂，采用单一的开关变位信息和保护信号来进行配网故障判别，准确性较低。随着配网TTU终端的建设与推广应用，配变停电信息已经能够实时上传，为配网故障研判提供了新的数据来源。目前利用开关的变位信息、保护信号、配变停电信息进行配网故障研判诊断的研究还不见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于多维度故障特征量的配网中压故障判定方法，通过配网变电站出线开关的变位信息及保护信号、线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息等故障特征量进行故障位置定位、故障范围分析，为配电网故障抢修提供辅助决策支撑。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于多维度故障特征量的配网中压故障判定方法，其特征在于：该方法通过转化为无向图的配电电线图以及配变与开关的映射关系，建立配电线路关联关系模型，通过配网变电站出线开关的变位信息及保护信号、线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息故障特征量的收集、预处理，输入配电线路关联关系模型，最终输出配网中压故障判定结果。

具体步骤如下：

S1：通过全业务数据中心，进行配电网故障特征量的汇集、预处理，得到故障特征量集S；

S2：根据故障特征集S对应的线路，将对应线路的配电单线图进行无向图转化，得到无向图G＝(V，E)，同时将配变与支线开关进行映射，得到映射关系Y＝(T^*′，LS)，形成配电线路关联关系模型M＝(G，Y)

S3：将故障特征量集Y输入配电线路关联关系模型M＝(G，Y)，输出判定结果G^*′。

本发明中，所述的步骤S1包括以下流程：

S1.1故障特征信号汇集

S1.1.1:基于全业务数据中心数据交互总线，与配电自动化、调度自动化、用电信息采集系统进行数据集成,收集配网变电站出线开关的变位信息及保护信号、线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息等故障特征量。

S1.2:故障特征量预处理

S1.2.1:变电站出线开关变位信号、保护信号与生产PMS系统的开关台账匹配，得到数据集CB_check；

S1.2.2:配电线路支线开关变位信号、保护信号与生产PMS系统的开关台账匹配，得到数据集LS_check；

S1.2.3:对变电站出线开关变位信号、保护信号数据集CB_check进行时序过滤(出线开关变位信号匹配前后5s时序内的对应保护信号，匹配成功则加入数据集，否则删去)，得到过滤后的数据集CB_check′；

S1.2.4:对配电线路支线开关变位信号、保护信号匹配集LS_check进行时序过滤(支线开关变位信号匹配前后15s时序内的对应保护信号，匹配成功则加入数据集，否则删去)，得到过滤后的数据集LS_check′；

S1.2.5:配变停电信息与生产PMS系统的配变台账匹配过滤,得到数据集T_check。

S1.2.6:对匹配、过滤后的数据进行合并，构建故障特征量集S＝(CB_check′，LS_check′，T_check)。

所述的步骤S2包括以下流程：

S2.1配电单线图无向图转化：

根据图论将配电单线图转化为无向图，通过G＝(V，E)进行描述,V表示所有设备组成的无向图顶点集合，V＝{L，B，T，G_t，CB，LS，LC}，其中L为线段集合，B为母线集合，T为配电变压器集合，G_t为变电站集合(等效作电源)，CB为出线开关集合；LS为支线开关集合；LC为联络开关集合；E表示顶点集合V中两个顶点v_i,v_j(v_i,v_j∈V)在电气上的连接关系。

S2.2配变与支线开关映射：

S2.2.1计算配电变压器集与支线开关集的关联关系：

对于无向图G,使用支线开关的子集LS^*＝{LS₁，LS₂...LS_m}(LS^*同样为V的子集)去切割(即每次将LS^*中的支线开关LS_i在G中删去与之对应的支线开关顶点)，得到连通子图的集合G^*＝{G₁ ^*，G₂ ^*...G_m ^*}，遍历G^*,对于G^*中的任意连通子图G_i ^*,如果有

并且

则将G_i ^*保留,最终得到无源连通子图集合G^*′(G^*′为G^*的子集)；遍历G^*′,取T^*＝G^*′∩T,则可认为T^*与支线开关LS_i存在关联关系。

S2.2.2搜索与支线开关LS_i直接相连的配变：

遍历T^*，对于T^*中的任意配变T_i ^*，如果与支线开关LS_i直接相连(即通过配变到支线开关LS_i的路径上不能存在非导线类设备的顶点)，则认为T_i ^*与支线开关LS_i映射，如果T^*存在多个配变与支线开关LS_i直接相连，则认为多个与支线开关LS_i直接相连的配变集合T^*′与支线开关LS_i映射。即可把T_i ^*或T^*′作为支线开关LS_i的补充，即在支线开关LS_i未跳闸但是T_i ^*或T^*′中的配变失电时，则可等效认为支线开关LS_i跳闸(由于支线开关LS_i跳闸信号丢失造成的)。

S2.2.3最终得到映射关系集

其中

为与支线开关LS直接相连的T_i ^*或T^*′的集合，LS^*为等效跳闸的支线开关集合。

所述的S3包括以下流程：

S3.1故障特征量输入

S3.1.1:输入配变停失电故障特征量集合T_check，根据映射关系集

得到受配变停电影响等效跳闸的支线开关集合LS_check ^*。

S3.1.2:对于无向图G(V，E)，输入CB_check′,LS_check′，LS_check ^*对G进行切割，得到切割后的子集G^*＝{G₁ ^*，G₂ ^*...G_l ^*}。

S3.2故障研判

S3.2.1对于G^*中的任意连通子图G_i ^*，如果存在G_i ^*，满足

并且

则保留，最终得到无源的连通子图集合G^*′，即为故障范围。

本发明通过转化为无向图的配电电线图以及配变与开关的映射关系，建立配电线路关联关系模型，通过配网变电站出线开关的变位信息及保护信号、线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息等故障特征量的收集、预处理，输入配电线路关联关系模型，最终输出配网中压故障判定结果。

与现有技术方案相比，本发明的有益效果是：

本发明适用于配电网中压故障的判定，通过配网变电站出线开关的变位信息及保护信号、线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息等故障特征量的收集、预处理，形成故障特征量集；同时，通过转化为无向图的配电单线图以及配变与开关的映射关系，建立配电线路关联关系模型；将故障特征量集输入配电线路关联关系模型中，输出配网故障判定结果，指导配网中压故障抢修。

由于数据源基于变电站出线开关、中压线路支线开关、配电变压器多个维度设备的故障特征量，可以相互印证，冗余因通信、硬件等原因造成的信号偏差，其故障判定结果更准确，具有很高的实用性。

附图说明

图1是基于多维度故障特征量的配网中压故障判定流程，

图2是故障特征量预处理步骤。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。一种基于多维度故障特征量的配网中压故障判定方法，该方法步骤如下：

1)故障特征量汇集

1.1:基于全业务数据中心数据，与配电自动化、调度自动化、用电信息采集系统进行数据集成,收集配网变电站出线开关的变位信息及保护信号、线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息等故障特征量。

2)故障特征量预处理

2.1:变电站出线开关变位信号、保护信号与生产PMS系统的开关台账匹配，得到数据集CB_check；

2.2:配电线路支线开关变位信号、保护信号与生产PMS系统的开关台账匹配，得到数据集LS_check；

2.3:对变电站出线开关变位信号、保护信号匹配集CB_check进行时序过滤(出线开关变位信号匹配前后5s时序内的对应保护信号，匹配成功则加入数据集，否则删去)，得到过滤后的数据集CB_check′；

2.4:对配电线路支线开关变位信号、保护信号匹配集LS_check进行时序过滤(支线开关变位信号匹配前后15s时序内的对应保护信号，匹配成功则加入数据集，否则删去)，得到过滤后的数据集LS_check′；

2.5:配变停电信息与生产PMS系统的配变台账匹配过滤,得到数据集T_check。

2.6:对匹配、过滤后的数据进行合并，构建故障特征量集S＝(CB_check′，LS_check′，T_check)。

3)配电单线图无向图转化：

4)配变与支线开关映射：

4.1:计算配电变压器集与支线开关集的关联关系：

并且

4.2:寻找与支线开关LS_i直接相连的配变：

遍历T^*，对于T^*中的任意配变T_i ^*，如果与支线开关LS_i直接相连(即通过配变到支线开关LS_i的路径上不能存在非导线类设备的顶点)，则认为T_i ^*与支线开关LS_i映射，如果T^*存在多个配变与支线开关LS_i直接相连，则认为多个与支线开关LS_i直接相连的配变集合T^*′与支线开关LS_i映射。即可把T_i ^*或T^*′作为支线开关LS_i的补充，即在支线开关LS_i未跳闸，但是T_i ^*或T^*′中的配变失电时，则可等效认为支线开关LS_i跳闸(由于支线开关LS_i跳闸信号丢失造成的)。

4.3:最终得到映射关系集

其中

5)故障特征量输入

5.1:输入配变停失电故障特征量集合T_check，根据映射关系集

得到受配变停电影响等效跳闸的支线开关集合LS_check ^*。

5.2:对于无向图G(V，E)，输入CB_check′,LS_check′，LS_check ^*对G进行切割，得到切割后的子集G^*＝{G₁ ^*，G₂ ^*...G_l ^*}。

6)故障判定

6.1:对于G^*中的任意连通子图G_i ^*，如果存在G_i ^*，满足

并且

Claims

1.一种基于多维度故障特征量的配网中压故障判定方法，其特征在于：该方法通过转化为无向图的配电电线图以及配变与开关的映射关系，建立配电线路关联关系模型，通过配网变电站出线开关的变位信息及保护信号、线路支线开关的变位信息及保护信号、配电变压器停复电信息故障特征量的收集、预处理，输入配电线路关联关系模型，最终输出配网中压故障判定结果；具体步骤如下：

S3：将故障特征量集S输入配电线路关联关系模型M＝(G，Y)，输出判定结果G^*′；

所述的步骤S1包括以下流程：

1)故障特征量汇集

11)基于全业务数据中心数据交换总线，与配电自动化、调度自动化、用电信息采集系统进行数据集成；

2)故障特征量预处理

21)变电站出线开关变位信号、保护信号与生产开关台账匹配，得到数据集CB_check；

22)配电线路支线开关变位信号、保护信号与生产开关台账匹配，得到数据集LS_check；

23)变电站出线开关变位信号、保护信号进行时序过滤，得到过滤后的数据集CB_check′；

配电线路支线开关变位信号、保护信号进行时序过滤，得到过滤后的数据集LS_check′；

24)配变停电信息与生产PMS系统的配变台账匹配过滤，得到数据集T_check；

25)对匹配、过滤后的数据进行合并，构建故障特征量集S＝(CB_check′，LS_check′，T_check)；

所述的步骤S2包括以下流程：

3)配电单线图无向图转化

根据图论，将配电单线图抽象为无向图G＝(V，E)，其中V＝{L，B，T，G_t，CB，LS，LC}，L为线段集合，B为母线集合，T为配电变压器集合，G_t为变电站集合，CB为出线开关集合；LS为支线开关集合；LC为联络开关集合；E代表顶点v_i，v_j(v_i，v_j∈V)在物理上的连接关系；

4)配变与支线开关对应关系映射：

41)计算配电变压器集与支线开关集的关联关系：

对于无向图G使用支线开关集合LS^*＝{LS₁，LS₂...LS_m}LS^*为V的子集，去切割，即每次将LS^*中的支线开关LS_i在G中删去与之对应的支线开关顶点，得到连通子图的集合G^*＝{G₁ ^*，G₂ ^*...G_m ^*}，遍历G^*，对于G^*中的任意连通子图G_i ^*，如果有

并且

则将G_i ^*保留，最终得到无源连通子图集合G^*′(G^*′为G^*的子集)；遍历G^*′，取T^*＝G^*′∩T，则可认为T^*与支线开关LS_i存在关联关系；

42)搜索与支线开关LS_i直接相连的配变：

遍历T^*，对于T^*中的任意配变T_i ^*，如果与支线开关LS_i直接相连，即通过配变到支线开关LS_i的路径上不能存在非导线类设备的顶点，则认为T_i ^*与支线开关LS_i映射，如果T^*存在多个配变与支线开关LS_i直接相连，则认为多个与支线开关LS_i直接相连的配变集合T^*′与支线开关LS_i映射；即把T_i ^*或T^*′作为支线开关LS_i的补充，即在支线开关LS_i未跳闸但是T_i ^*或T^*′中的配变失电时，则可等效认为支线开关LS_i跳闸；

43)最终得到映射关系集

其中

为与支线开关LS直接相连的T_i ^*或T^*′的集合，LS^*为等效跳闸的支线开关集合；

所述的S3包括以下流程：

5)故障特征量输入

51)输入T_check，根据映射关系集

得到LS_check ^*；

52)对于无向图G(V，E)，输入CB_check′，LS_check′，LS_check ^*对G进行切割，得到切割后的子集G^*＝{G₁ ^*，G₂ ^*...G_l ^*}；

6)故障判定

取满足

并且

的G_i ^*，所有满足条件的无源连通子图集合G^*′即为故障范围。