CN110348690A - 基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统及方法，包括数据通信与解析模块，开关量输入模块，母线电压监测装置，全站电压监测装置，智能故障管理及分析模块和故障恢复辅助决策模块，图形处理模块，人机交互模块，采用树形搜索算法实现了电网事故智能化诊断、分析、恢复，保证电网的安全稳定运行。

Description

基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统及 方法

技术领域

本发明涉及大数据电力电网技术领域，具体地说，涉及一种基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统及方法。

背景技术

随着电网高速发展，调度业务也呈现迅速增长趋势，但长期以来调度业务的纸质化作业管理，单一业务多系统重复操作现象较为普遍，调度运行管理系统与自动化系统割裂运行，无法全面获取电网实时故障信息，所有故障数据报表均需人工手动查询获取，制约了调度管理水平由粗放型管理向精细化管理推进。而且，对客户服务能力需要不断提升的态势下，特别是电网异常处置时，要求调度运行与客服部门充分联动，但当前调度运行与客服之间的沟通仍停留在电话方式，特别是电网事故信息传递方面，现有处理方式无法高效传递，造成信息延误、甚至出现闭塞等严重情况。

发明内容

当电网发生大面积停电等事故时，需确保调度人员能够迅速掌握设备失压、影响范围、影响客户数等情况。为解决电网调度故障信息收集困难、信息传递速度慢等弊端，针对性利用现代化的大数据及整合技术，融合调度自动化系统的基础台账、图形、故障数据及功能重新构建电网调度运行系统，通过进一步整合调度自动化数据分析，结合实时潮流校验，开展高级数据应用的整合分析，形成更加结构化、智能化、人性化的调度辅助决策系统，满足电网安全生产需要。加以整合调度自动化系统的开关跳闸、失压母线、全站失压、SOE等事故信息数据，形成逻辑性强，阅读性高的事件序列，通过基于树形搜索的配电网故障区域检测、隔离及恢复算法，基于各开关联络关系构造出电网树形模型结构，利用配电自动化终端采集的故障信息，搜索出故障区域并找出多重供电恢复方案；构建调度事辅助决策平台，形成事故信息判断，并在事故处理中进行全过程辅助，形成结构化、专家化、人性化的调度辅助决策平台，满足电网安全生产需要。

该系统还包括结果查询菜单功能，能够在一个系统中以可视化的方式展示电网的影响范围及动态的复电过程，并具备将该信息发布至应急中心或对外提供查询。通过该种方式，不但有利于信息的汇总与上报，还可以减少调度对外信息应答时间，更加专注精力应对电网异常，确保电网失压设备稳步有序恢复。

基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统包括：数据通信与解析模块(1)，主要完成接受外部传送过来的数据以及对所接受到的数据进行解析：接收 SCADA的开关动作信息以及保护信息等实时数据，用以作为故障诊断所依据的实时信息源；接收EMS一次设备的配置信息、电气设备相互之间连接关系的拓扑信息以及由主接线转化为SVG图形格式的信息；接收保护故障信息系统的保护参数 配置的信息，通过读取保护控制字以及软压板信息，获取保护投退状态等信息；用于监测开关跳闸信息的事件顺序记录系统（SOE）开关量输入模块（2），用于监测母线失压信息的母线电压监测装置（3），以及用于监测全站失压信息的全站电压监测装置（4），智能故障管理及分析模块（5），故障恢复辅助决策模块（6）图形处理模块（7），人机交互模块（8）。其中模块（2）、（3）、（4）分别与模块（5）通讯连接，模块（5）又与模块（6）通讯连接。

进一步，智能故障诊断及分析模块（5），故障恢复辅助决策模块（6）采用树形搜索智能诊断、分析、恢复故障的算法，形成调度典型事故案例处置库，对主网停电形成的快速判断，能够多资源整合利用，并将自动化杂乱无章的事故信号有序、规律的筛选，形成调度员能够快速阅读和分析的电网事故报告，同时为下文的信息的快速联动打下基础。

配电网络将定义为“手拉手”环网开环运行结构，这种结构可分解为多个树状辐射网络。由于配电网的开环辐射状特点，对从某一电源点来看，由其供电的各节点可以从拓扑结构上看作一种树形结构，电源点为树根，其供电的末梢为树叶。对开环运行的配电网来说，其功率的方向是确定的，故障情况下，其故障电流的方向也是固定的，可以从电源点向下各开关的分合位置动态地确定其潮流方向。在功率方向上，对某节点来说，定义向本节点流入功率的节点为本节点的父节点，定义由本节点提供功率 的节点均为本节点的子节点。对开环网络来说，若某一节点的父节点未流过障电流，则该节点也应不会检测到故障电流，否则便 是配电终端装置检测到误故障信号。若该节点检测到故障信号，而该节点有一子节点检测到同样故障信号，则故障应在该子节点之后。

搜索树模型的建立从电源点出发，按以下步骤建立树的模型：

步骤一、以各电源点为树根，建立配网“树林”。将电源节点置为已处理，送入搜索队列。

步骤二、从搜索队列中取出一节点如节点A，寻找所有与其有连接关系的节点如节点B，若B节点未被处理 则将 B 节点置为节点 A 的子节点，B 节点的父节点置 为 A，将B节点置为已处理，若节点B为合位状态，则将其送入搜索队列。

步骤三、若搜索队列非空，则继续步骤二。

步骤四、对已生成的“树林”建立衍生支。对每棵树的末梢树叶，若该树叶处于分状态，则搜索与其有连 接关系且非其父亲的节点。若仅有唯一的节点，设为 节点 C，则将该树叶与节点 C 间建立一个衍生支。若有多个节点，则找出这多个节点中为父亲的那个节点，设为节点 D，在该树叶与节点D 间建立一衍生支。 从后面的实例上可以看出，衍生支实际上就是配电网开环点的开环处。

故障区域检测模块的工作规则：若某一条树支上有一节点不符合规则，则表示该通路上存在装置检测故障，退出该条树支的故障处理。

规则一：若某一节点具有故障信息，其从树根到本节点的树支上均应检测到故障信息，否则认定为误信息。

规则二：搜索从故障树的根节点开始，向下搜索。

规则三：若某节点有故障，且该节点有一子节点检测到故障，故障类型与本节点相同，则故障发生于该节点之后，可沿该故障节点的子节点继续向下搜索；若多个子节点故障，则为多重故 障，沿各个故障子节点分别向下搜索。

规则四：若某节点有故障，且该节点的一子节点有故障，且故障类型为该节点的子集，则认为存在多 重故障。可沿该节点继续向下搜索。

规则五：若某节点有故障，且该节点的所有子节点均未检测到相同故障，则表明系统故障点存在于该 节点处，应隔离该节点及其所有子节点。

故障隔离后恢复模块工作规则：经过上述的故障隔离后，可通过以下规则寻找恢复供电的方法。

规则一：故障隔离跳闸的节点均被闭锁，不参加恢复动作。

规则二：对隔离的父节点，不参加恢复供电。分别从各被隔离的子节点开始向下搜索可恢复供电的联络开关。

规则三：以被隔离的子节点为树根，向下搜索各节点。若存在节点具备以下条件，则认为找到一个恢复供电的方法：该节点未被闭锁。该节点存在一条衍生支。该节点与衍生支连接的节点的位置信号相反，即该节点为分位，则衍生支连接处于合位的开关；该节点为合位，则衍生支连接处于分位的开关。

规则四：在多重故障下，若某树枝具有多个恢复手段，而其他树枝的恢复开关与这些手段有相同的节点开关，则应选用不同部分为恢复手段。

规则五：不存在满足规则三的节点，则该条树支上的节点不存在恢复手段。 如果对某条支路，算法可能会找到多个可供恢复的联络开关，则可按照一定的算法或规定选出最优的 恢复供电方法，在系统恢复供电后或系统结构发生变化后，可重 新按照树模型的建立的步骤依照各终端的遥信，重新生成配网树形结构。

进一步，图形处理模块包括图元绘制、图形编辑、图形显示、图形计算四个部分。其中图元绘制和图形编辑是在的画布上实现的,图形显示和图形计算则是使用技术在的窗体上实现的,因此四个部分分别处于两个界面中。图元绘制是指在画布上指定的位置绘制出图元。图元包括图素和设备图元。图素指直线、折线、矩形、圆等绘图所必需的基本图形。设备图元在这里专指电力设备图元,一般包括发电机、变压器、母线、负荷、断路器,还有地理接线图中用到的变电站和发电厂图元。图形编辑包括图元编辑和属性设置。图元编辑是指对图元进行复制、粘贴、删除、移动等操作。属性设置包括图形属性设置和设备属性设置。图形属性设置是指设置线型、线宽、字体大小、颜色等基本绘图属性。设备属性设置是指根据设备类型的不同,调用历史数据库中存放的设备信息,设置图元必需的电气参数。图形显示包括设备图元显示、箭头潮流动画显示、动态饼图显示、电压等高线图显示等。图形计算指一或一故障分析的图形操作,主要包括以下两种图形操作、通过断路器图元的操作实现交流线等设备的投切、通过功率调节器图元的操作实现发电机、负荷等设备的功率调整。图形计算的原理是通过图形操作修改了相关电力设备的参数,并根据修改信息重新生成运行状态数据,然后通过人机交互模块的应用程序接口调用潮流计算、静态安全分析等程序进行分析计算。

进一步，人机交互模块主要包括文件操作和界面显示。在电网事故发生之后能够辅助对故障进行信息统计，并通过逻辑整合形成调度可观测，可量化的事故影响结果，使调度人员在面对大面积停电事故时能够快速的掌握影响范围以及时跟踪影响恢复情况，将该信息整理给调度员进行查询。

基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策方法步骤为：

步骤一，电网发生事故后，根据事故实际构成的影响将当前电网发生跳闸的开关、失压母线、全站失压的设备通过约定的解口传送至调度运行管理系统数据中心。

步骤二，调度运行管理系统收取到调度自动化系统传送的信息后全部存放至调度信息中心，以备查阅。

步骤三，调度运行系统部署检测服务，若判定开关是否为事故跳闸，并进行后续的流程。

步骤四，若开关不为事故跳闸，可能为人工分闸等情况，则终结算法，继续启用检测流程进行判断。

步骤五，若开关为事故跳闸，则启动智能算法，对当前的开关事故跳闸进行分析，分析的主体为开关跳闸的时间、设备、可能影响的范围，并找出关联的厂站。

步骤六，通过对事故跳闸的开关进行信息分析，根据跳闸时间建立事件主体，开关跳闸事件取前后五分钟或者可以活动调节的范围。

步骤七，基于树形搜索在基于各开关联络关系构造出配电网树形模型结构，的算法，利用配电自动化终端采集的故障信息，搜索出故障区域并找出多重供电恢复方案，实现配电网故障区域检测、隔离及恢复；

步骤八，建立该事件后，下载实时库中的所有跟此次告警事件有关的SOE、告警信息；

步骤九，查询出相应的SOE 信息后，可以通过按设备、按厂站、按时间整体等功能排序进行全景展示。

步骤十，完成SOE告警信息的智能整合之后与调度事件主体形成关联，做到随时能够调阅，实时能够查看。

Claims (11)

1.基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统，其特征在于，包括，数据通信与解析模块(1)，用于监测开关跳闸信息的事件顺序记录系统（SOE）开关量输入模块（2），用于监测母线失压信息的母线电压监测装置（3），以及用于监测全站失压信息的全站电压监测装置（4），采用树形搜索算法的智能故障管理及分析模块（5）和故障恢复辅助决策模块（6），图形处理模块（7），所述图形处理模块（7）包括图元绘制、图形编辑、图形显示、图形计算四个部分。

2.其中图元绘制和图形编辑是在的画布上实现的,图形显示和图形计算则是使用技术在的窗体上实现的,人机交互模块（8），所述人机交互模块主要包括文件操作和界面控制，模块（2）、（3）、（4）分别与模块（5）通讯连接，模块（5）又与模块（6）通讯连接。

3.根据权利要求1所述的基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统，其特征在于，所述数据通信与解析模块(1)，主要完成接受外部传送过来的数据以及对所接受到的数据进行解析：接收SCADA的开关动作信息以及保护信息等实时数据，用以作为故障诊断所依据的实时信息源；接收EMS一 次设备的配置信息、电气设备相互之间连接关系的拓扑信息以及由主接线转化为SVG 图形格式的信息；接收保护故障信息系统的保护参数配置的信息，通过读取保护控制字以及软压板信息，获取保护投退状态等信息。

4.根据权利要求1所述的基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统，其特征在于，图元绘制是指在画布上指定的位置绘制出图元，图元包括图素和设备图元，图素指直线、折线、矩形、圆等绘图所必需的基本图形，设备图元在这里专指电力设备图元,一般包括发电机、变压器、母线、负荷、断路器,还有地理接线图中用到的变电站和发电厂图元，图形编辑包括图元编辑和属性设置，图元编辑是指对图元进行复制、粘贴、删除、移动等操作，属性设置包括图形属性设置和设备属性设置，图形属性设置是指设置线型、线宽、字体大小、颜色等基本绘图属性，设备属性设置是指根据设备类型的不同,调用历史数据库中存放的设备信息,设置图元必需的电气参数，图形显示包括设备图元显示、箭头潮流动画显示、动态饼图显示、电压等高线图显示等，图形计算指一或一故障分析的图形操作,主要包括以下两种图形操作、通过断路器图元的操作实现交流线等设备的投切、通过功率调节器图元的操作实现发电机、负荷等设备的功率调整，图形计算的原理是通过图形操作修改了相关电力设备的参数,并根据修改信息重新生成运行状态数据,然后通过人机交互模块的应用程序接口调用潮流计算、静态安全分析等程序进行分析计算。

5.根据权利要求1所述的基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策系统，其特征在于，文件操作是指图形文件的新建、打开、保存等操作，界面控制包括动画显示的控制、图形编辑和图形显示的界面切换，动画显示的控制包括动画开始和动画暂停,由该界面上“开始”和“暂停”两个按钮控制，当点击“开始”时,控制动画刷新的定时器开始动作,动画开始显示当点击“暂停”时,定时器停止动作,动画停止显示，图形编辑和图形显示处于两个不同界面导致了这两者无法同时被显示,因此在系统界面上设置两个按钮来控制图形编辑和图形显示的界面切换，当点击“编辑模式”按钮时,调出图形编辑界面,隐藏图形显示界面当点击“运行模式”按钮时,调出图形显示界面,隐藏图形编辑界面，应用程序接口是指为调用系统中的稳态分析程序,包括潮流计算、静态安全分析、无功优化等三个程序提供接。

6.基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策方法，其特征在于，工作步骤为：

步骤一，电网发生事故后，根据事故实际构成的影响将当前电网发生跳闸的开关、失压母线、全站失压的设备通过约定的解口传送至调度运行管理系统数据中心；

步骤二，调度运行管理系统收取到调度自动化系统传送的信息后全部存放至调度信息中心，以备查阅；

步骤三，调度运行系统部署检测服务，若判定开关是否为事故跳闸，并进行后续的流程；

步骤四，若开关不为事故跳闸，可能为人工分闸等情况，则终结算法，继续启用检测流程进行判断；

步骤五，若开关为事故跳闸，则启动智能算法，对当前的开关事故跳闸进行分析，分析的主体为开关跳闸的时间、设备、可能影响的范围，并找出关联的厂站；

步骤六，通过对事故跳闸的开关进行信息分析，根据跳闸时间建立事件主体，开关跳闸事件取前后五分钟或者可以活动调节的范围；

步骤七，基于树形搜索在基于各开关联络关系构造出配电网树形模型结构，的算法，利用配电自动化终端采集的故障信息，搜索出故障区域并找出多重供电恢复方案，实现配电网故障区域检测、隔离及恢复；

步骤八，建立该事件后，下载实时库中的所有跟此次告警事件有关的SOE、告警信息；

步骤九，查询出相应的SOE 信息后，可以通过按设备、按厂站、按时间整体等功能排序进行全景展示；

步骤十，完成SOE 告警信息的智能整合之后与调度事件主体形成关联，做到随时能够调阅，实时能够查看；

根据权利要求5所述的基于大数据采用树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策方法，其特征在于，所述树形搜索算法，树模型的建立从电源点出发，按以下步骤建立树的模型：

步骤一、以各电源点为树根，建立配网“树林”，将电源节点置为已处理，送入搜索队列；

步骤二、从搜索队列中取出一节点如节点A，寻找所有与其有连接关系的节点如节点B，若B节点未被处理 则将 B 节点置为节点 A 的子节点，B 节点的父节点置 为 A，将B节点置为已处理，若节点B为合位状态，则将其送入搜索队列；

步骤三、若搜索队列非空，则继续步骤二；

步骤四、对已生成的“树林”建立衍生支，对每棵树的末梢树叶，若该树叶处于分状态，则搜索与其有连 接关系且非其父亲的节点，若仅有唯一的节点，设为 节点 C，则将该树叶与节点 C 间建立一个衍生支，若有多个节点，则找出这多个节点中为父亲的那个节点，设为节点 D，在该树叶与节点D 间建立一衍生支。

7.根据权利要求5所述的基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策方法，其特征在于，所述衍生支实际上就是配电网开环点的开环处。

8.根据权利要求5所述的基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策方法，其特征在于，故障区域检测模块的工作规则为：

规则一、若某一节点具有故障信息，其从树根到本节点的树支上均应检测到故障信息，否则认定为误信息；

规则二、搜索从故障树的根节点开始，向下搜索；

规则三、若某节点有故障，且该节点有一子节点检测到故障，故障类型与本节点相同，则故障发生于该节点之后，可沿该故障节点的子节点继续向下搜索；若多个子节点故障，则为多重故障，沿各个故障子节点分别向下搜索；

规则四、若某节点有故障，且该节点的一子节点有故障，且故障类型为该节点的子集，则认为存在多 重故障。

9.可沿该节点继续向下搜索；

规则五、若某节点有故障，且该节点的所有子节点均未检测到相同故障，则表明系统故障点存在于该节点处，应隔离该节点及其所有子节点。

10.规则六、故障隔离后恢复模块工作过程：经过上述的故障隔离后，可通过以下规则寻找恢复供电的方法。

11.根据权利要求3所述的基于树形搜索的结果查询菜单化电网事故辅助决策方法，其特征在于，故障隔离后恢复模块工作规则：

规则一：故障隔离跳闸的节点均被闭锁，不参加恢复动作；

规则二：对隔离的父节点，不参加恢复供电,分别从各被隔离的子节点开始向下搜索可恢复供电的联络；

规则三：以被隔离的子节点为树根，向下搜索各节点，若存在节点具备以下条件，则认为找到一个恢复供电的方法：该节点未被闭锁，该节点存在一条衍生支，该节点与衍生支连接的节点的位置信号相反，即该节点为分位，则衍生支连接处于合位的开关；该节点为合位，则衍生支连接处于分位的开关;

规则四：不满足规则三的条件，则该条树支上的节点不存在恢复手段， 如果对某条支路，算法可能会找到多个可供恢复的联络开关，则可按照一定的算法或规定选出最优的恢复供电方法，在系统恢复供电后或系统结构发生变化后，可重新按照树模型的建立的步骤依照各终端的遥信，重新生成配网树形结构；

规则五：在多重故障下，若某树枝具有多个恢复手段，而其他树枝的恢复开关与这些手段有相同的节点开关，则应选用不同部分为恢复手段。