CN110579683A - 一种电网故障分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电网故障分析方法及系统，该方法包括：获取各电网设备的数据信息；根据数据信息构建电网的无向拓扑图模型；当监测到电网设备发生故障时，在无向拓扑图模型中将与发生故障的电网设备对应的顶点确定为故障顶点；根据故障顶点，对无向拓扑图模型进行故障检测，生成电网的故障分析结果。通过使用图论方法和图数据处理技术实现了电网设备故障影响范围的自动分析，突破了大规模电网设备故障影响范围分析这项技术难点，提升电网故障影响范围的分析效率，能及时处理电网的故障设备进而对其他在影响范围内的设备进行保护，以防止电网系统进一步出现大规模的停电故障，确保电网设备安全高效的运行。

Description

一种电网故障分析方法及系统

技术领域

本发明涉及电力信息技术领域，具体涉及一种电网故障分析方法及系统。

背景技术

在电力信息系统中，电网设备形成了庞大的网络拓扑结构。随着全球能源互联网的快速建设与深入发展，电网的网架结构和运行方式日渐复杂化，电网设备呈现增长快、变化快、多样化的新趋势，并随着电网设备资产管理水平不断提高，对电网设备故障影响范围进行分析的需求越来越迫切。

电网设备故障影响范围是电网拓扑分析应用中一项重要的拓扑分析业务功能，目前在电网设备发生故障后，通常只能通过人工排查的方式来确定故障的影响范围，这种方式不仅耗时耗力而且分析效率低下，难以快速得出故障分析结果，而由于电网拓扑结构自身的复杂性，无法实现对大规模电网设备故障的分析，因此，如何实现电网设备故障影响范围的自动分析对整个电网拓扑分析及后续的故障检修等具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电网故障分析方法及系统，以解决现有技术中在电网设备发生故障后，通常只能通过人工排查的方式来确定故障的影响范围，耗时耗力，且分析效率低下的问题。

本发明实施例提供了一种电网故障分析方法，包括：获取各电网设备的数据信息；根据所述数据信息构建电网的无向拓扑图模型；当监测到电网设备发生故障时，在所述无向拓扑图模型中将与所述发生故障的电网设备对应的顶点确定为故障顶点；根据所述故障顶点，对所述无向拓扑图模型进行故障检测，生成所述电网的故障分析结果。

可选地，所述数据信息，包括：所述电网设备的设备信息以及各所述电网设备之间的连接关系信息，所述根据所述电网设备数据信息构建电网设备的无向拓扑图模型，包括：将所述电网设备设置为顶点，并根据所述电网设备的设备信息为所述顶点配置顶点属性；将各所述电网设备之间的连接关系设置为边，并根据所述连接关系信息为所述边配置边属性；根据所述顶点、顶点属性、边及边属性构建所述无向拓扑图模型。

可选地，所述根据所述故障顶点，对所述无向拓扑图模型进行故障检测，生成所述电网的故障分析结果，包括：在所述无向拓扑图模型中搜索所述故障顶点对应的供电电源顶点，并根据所述供电电源顶点与所述故障顶点之间的拓扑连接关系确定所述故障顶点的供电路径；在所述无向拓扑图模型中搜索所述故障顶点对应的故障影响顶点，并根据所述故障影响顶点与所述故障顶点之间的拓扑连接关系确定所述故障顶点的停电影响范围。

可选地，所述在所述无向拓扑图模型中搜索所述故障顶点对应的供电电源顶点，包括：将所述故障顶点确定为所述无向拓扑图模型的起始顶点；判断所述无向拓扑图模型中与所述起始顶点连接的下级节点的电压等级是否与所述起始顶点的电压等级相同；当所述下级节点的电压等级与所述起始顶点的电压等级不相同时，继续判断所述下级节点的电压等级是否大于所述起始顶点的电压等级。

可选地，当所述下级节点的电压等级大于所述起始顶点的电压等级时，将所述下级节点确定为所述供电电源顶点；当所述下级节点的电压等级与所述起始顶点的电压等级相同时，将所述起始顶点更新为所述下级节点，并返回所述判断所述无向拓扑图模型中与所述起始顶点连接的下级节点的电压等级是否与所述起始顶点的电压等级相同的步骤。

可选地，所述在所述无向拓扑图模型中搜索所述故障顶点对应的故障影响顶点，包括：将所述故障顶点确定为所述无向拓扑图模型的起始顶点；判断所述无向拓扑图模型中与所述起始顶点连接的下级节点的电压等级是否大于所述起始顶点的电压等级；当所述下级节点的电压等级不大于所述起始顶点的电压等级时，继续判断所述下级顶点的出度是否为1；当所述下级顶点的出度为1时，将支路所有节点及所述出度为1的节点的下级节点确定为所述故障影响顶点。

可选地，当所述下级顶点的出度不为1时，将所述起始顶点更新为所述下级节点，并返回所述判断所述无向拓扑图模型中与所述起始顶点连接的下级节点的电压等级是否大于所述起始顶点的电压等级的步骤。

本发明实施例还提供了一种电网故障分析系统，包括：获取模块，用于获取各电网设备的数据信息；模型构建模块，用于根据所述数据信息构建电网的无向拓扑图模型；故障顶点确定模块，用于当监测到电网设备发生故障时，在所述无向拓扑图模型中将与所述发生故障的电网设备对应的顶点确定为故障顶点；故障分析结果生成模块，用于根据所述故障顶点，对所述无向拓扑图模型进行故障检测，生成所述电网的故障分析结果。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，从而执行本发明实施例提供的电网故障分析方法。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，用于所述计算机指令执行本发明实施例提供的电网故障分析方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种电网故障分析方法，通过构建电网的无向拓扑图模型的方式，体现了电网设备网络化的特征，发挥分析电网设备连接关系的优势，使用图论方法和图数据处理技术实现了电网设备故障影响范围的自动分析，突破了大规模电网设备故障影响范围分析这项技术难点，提升电网故障影响范围的分析效率。通过故障影响范围的确定，能及时处理电网的故障设备进而对其他在影响范围内的设备进行保护，以防止电网系统进一步出现大规模的停电故障，确保电网设备安全高效的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例中电网故障分析方法的流程图；

图2为本发明实施例中根据故障顶点，对无向拓扑图模型进行故障检测，生成电网的故障分析结果的具体流程图；

图3为本发明实施例中确定供电电源顶点的流程图；

图4为本发明实施例中确定故障影响顶点的流程图；

图5为本发明实施例中电网故障分析系统的示意图；

图6为本发明实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供了一种电网故障分析方法，如图1所示，该电网故障分析方法具体包括：

步骤S1：获取各电网设备的数据信息。在实际应用中，此数据信息包括：电网设备的设备信息以及各电网设备之间的连接关系信息。

步骤S2：根据数据信息构建电网的无向拓扑图模型。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S2中根据数据信息构建电网的无向拓扑图模型，具体包括如下步骤：

步骤S21：将电网设备设置为顶点，并根据电网设备的设备信息为顶点配置顶点属性；

步骤S22：将各电网设备之间的连接关系设置为边，并根据连接关系信息为边配置边属性；

步骤S23：根据顶点、顶点属性、边及边属性构建无向拓扑图模型。

步骤S3：当监测到电网设备发生故障时，在无向拓扑图模型中将与发生故障的电网设备对应的顶点确定为故障顶点。在实际应用中，例如当电网系统发生故障时，监测出发生故障的电网设备后，将该故障电网设备在无向拓扑图模型中对应的顶点确定为故障顶点。

步骤S4：根据故障顶点，对无向拓扑图模型进行故障检测，生成电网的故障分析结果。生成的分析结果可用于对电网设备的故障影响范围进行确定。在实际应用中，可以以上述的故障顶点作为起始点在无向拓扑图中利用广度优先搜索算法进行故障检测的遍历搜索，遍历过程中统计所有出度为1的节点，需要说明的是，在实际搜索过程中也可以采用其他搜索方式对无向拓扑图进行遍历，本发明并不以此为限。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S4中根据故障顶点，对无向拓扑图模型进行故障检测，生成电网的故障分析结果，如图2所示，具体包括如下步骤：

步骤S41：在无向拓扑图模型中搜索故障顶点对应的供电电源顶点，并根据供电电源顶点与故障顶点之间的拓扑连接关系确定故障顶点的供电路径。通过搜索比当前节点电压等级高来确定供电电源顶点，从供电电源顶点到故障设备顶点之间连接的路径确定为供电路径。

步骤S42：在无向拓扑图模型中搜索故障顶点对应的故障影响顶点，并根据故障影响顶点与故障顶点之间的拓扑连接关系确定故障顶点的停电影响范围。

具体地，在一实施例中，如图3所示，上述的步骤S41中在无向拓扑图模型中搜索故障顶点对应的供电电源顶点，具体包括如下步骤：

步骤S411：将故障顶点确定为无向拓扑图模型的起始顶点。

步骤S412：判断无向拓扑图模型中与起始顶点连接的下级节点的电压等级是否与起始顶点的电压等级相同。下级节点表示与此起始顶点相连的各顶点。

步骤S413：当下级节点的电压等级与起始顶点的电压等级不相同时，继续判断下级节点的电压等级是否大于起始顶点的电压等级。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S41中，具体还包括如下步骤：

步骤S414：当下级节点的电压等级大于起始顶点的电压等级时，将下级节点确定为供电电源顶点。因为大电压设备向小电压设备供电，所有要找出电压等级高的下级节点的电网设备。如果下级节点的电压等级小于起始顶点的电压等级，则结束搜索，没有找到此故障设备的电源设备。

步骤S415：当下级节点的电压等级与起始顶点的电压等级相同时，将起始顶点更新为下级节点，并返回上述的步骤S412。并且最后统计出供电电源设备节点到故障设备节点的供电路径设备。

具体地，在一实施例中，如图4所示，上述的步骤S42中在无向拓扑图模型中搜索故障顶点对应的故障影响顶点，具体包括如下步骤：

步骤S421：将故障顶点确定为无向拓扑图模型的起始顶点。

步骤S422：判断无向拓扑图模型中与起始顶点连接的下级节点的电压等级是否大于起始顶点的电压等级，如果起始顶点连接的下级节点的电压等级是大于起始顶点的电压等级，则将支路设备加入故障停电影响范围设备集合。

步骤S423：当下级节点的电压等级不大于起始顶点的电压等级时，继续判断起始顶点的出度是否为1。可以通过判断节点出度是否为1来确定是不是还要进行下一级节点的判断。

步骤S424：当起始顶点的出度为1时，将支路所有节点及出度为1的节点的下级节点确定为故障影响顶点。如果下级顶点的出度为1，则证明此节点只有一个下级节点，可直接将此支路所有节点及出度为1的节点的下级节点确定为故障影响顶点。

具体地，在一实施例中，上述的步骤S42中，具体还包括如下步骤：

步骤S425：当起始顶点的出度不为1时，将起始顶点更新为下级节点，并返回判断无向拓扑图模型中与起始顶点连接的下级节点的电压等级是否大于起始顶点的电压等级的步骤。并且最后统计故障停电影响范围设备集合，给出故障停电影响范围。

最后将统计出供电电源设备节点到故障设备节点的供电路径设备和故障停电影响范围，通过可视化方式展示电网故障设备的供电路径及其停电影响范围，也可以使用其他方法展示此结果，只要能产生同样的显示效果即可，本发明不以此为限。

通过上述步骤S1至步骤S4，本发明实施例提供了一种电网故障分析方法，通过构建电网的无向拓扑图模型的方式，体现了电网设备网络化的特征，发挥分析电网设备连接关系的优势，使用图论方法和图数据处理技术实现了电网设备故障影响范围的自动分析，突破了大规模电网设备故障影响范围分析这项技术难点，提升电网故障影响范围的分析效率。通过故障影响范围的确定，能及时处理电网的故障设备进而对其他在影响范围内的设备进行保护，以防止电网系统进一步出现大规模的停电故障，确保电网设备安全高效的运行。

本本发明实施例还提供了一种电网故障分析系统，如图5所示，包括：

获取模块1，用于获取各电网设备的数据信息。详细内容参见上述方法实施例中步骤S1的相关描述。

模型构建模块2，用于根据数据信息构建电网的无向拓扑图模型。详细内容参见上述方法实施例中步骤S2的相关描述。

故障顶点确定模块3，用于当监测到电网设备发生故障时，在无向拓扑图模型中将与发生故障的电网设备对应的顶点确定为故障顶点。详细内容参见上述方法实施例中步骤S3的相关描述。

故障分析结果生成模块4，用于根据故障顶点，对无向拓扑图模型进行故障检测，生成电网的故障分析结果。详细内容参见上述方法实施例中步骤S4的相关描述。

通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供了一种电网故障分析系统，通过构建电网的无向拓扑图模型的方式，体现了电网设备网络化的特征，发挥分析电网设备连接关系的优势，使用图论方法和图数据处理技术实现了电网设备故障影响范围的自动分析，突破了大规模电网设备故障影响范围分析这项技术难点，提升电网故障影响范围的分析效率。通过故障影响范围的确定，能及时处理电网的故障设备进而对其他在影响范围内的设备进行保护，以防止电网系统进一步出现大规模的停电故障，确保电网设备安全高效的运行。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，该电子设备可以包括处理器901和存储器902，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法。

存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法。

上述电子设备具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电网故障分析方法，其特征在于，包括：

获取各电网设备的数据信息；

根据所述数据信息构建电网的无向拓扑图模型；

当监测到电网设备发生故障时，在所述无向拓扑图模型中将与所述发生故障的电网设备对应的顶点确定为故障顶点；

根据所述故障顶点，对所述无向拓扑图模型进行故障检测，生成所述电网的故障分析结果。

2.根据权利要求1所述的电网故障分析方法，所述数据信息，包括：所述电网设备的设备信息以及各所述电网设备之间的连接关系信息，其特征在于，所述根据所述电网设备数据信息构建电网设备的无向拓扑图模型，包括：

将所述电网设备设置为顶点，并根据所述电网设备的设备信息为所述顶点配置顶点属性；

将各所述电网设备之间的连接关系设置为边，并根据所述连接关系信息为所述边配置边属性；

根据所述顶点、顶点属性、边及边属性构建所述无向拓扑图模型。

3.根据权利要求1所述的电网故障分析方法，其特征在于，所述根据所述故障顶点，对所述无向拓扑图模型进行故障检测，生成所述电网的故障分析结果，包括：

在所述无向拓扑图模型中搜索所述故障顶点对应的供电电源顶点，并根据所述供电电源顶点与所述故障顶点之间的拓扑连接关系确定所述故障顶点的供电路径；

在所述无向拓扑图模型中搜索所述故障顶点对应的故障影响顶点，并根据所述故障影响顶点与所述故障顶点之间的拓扑连接关系确定所述故障顶点的停电影响范围。

4.根据权利要求3所述的电网故障分析方法，其特征在于，所述在所述无向拓扑图模型中搜索所述故障顶点对应的供电电源顶点，包括：

将所述故障顶点确定为所述无向拓扑图模型的起始顶点；

判断所述无向拓扑图模型中与所述起始顶点连接的下级节点的电压等级是否与所述起始顶点的电压等级相同；

当所述下级节点的电压等级与所述起始顶点的电压等级不相同时，继续判断所述下级节点的电压等级是否大于所述起始顶点的电压等级。

5.根据权利要求4所述的电网故障分析方法，其特征在于，

当所述下级节点的电压等级大于所述起始顶点的电压等级时，将所述下级节点确定为所述供电电源顶点；

当所述下级节点的电压等级与所述起始顶点的电压等级相同时，将所述起始顶点更新为所述下级节点，并返回所述判断所述无向拓扑图模型中与所述起始顶点连接的下级节点的电压等级是否大于所述起始顶点的电压等级的步骤。

6.根据权利要求3所述的电网故障分析方法，其特征在于，所述在所述无向拓扑图模型中搜索所述故障顶点对应的故障影响顶点，包括：

将所述故障顶点确定为所述无向拓扑图模型的起始顶点；

判断所述无向拓扑图模型中与所述起始顶点连接的下级节点的电压等级是否大于所述起始顶点的电压等级；

当所述下级节点的电压等级不大于所述起始顶点的电压等级时，继续判断所述下级顶点的出度是否为1；

当所述下级顶点的出度为1时，将支路所有节点及所述出度为1的节点的下级节点确定为所述故障影响顶点。

7.根据权利要求6所述的电网故障分析方法，其特征在于，

当所述下级顶点的出度不为1时，将所述起始顶点更新为所述下级节点，并返回所述判断所述无向拓扑图模型中与所述起始顶点连接的下级节点的电压等级是否大于所述起始顶点的电压等级的步骤。

8.一种电网故障分析系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取各电网设备的数据信息；

模型构建模块，用于根据所述数据信息构建电网的无向拓扑图模型；

故障顶点确定模块，用于当监测到电网设备发生故障时，在所述无向拓扑图模型中将与所述发生故障的电网设备对应的顶点确定为故障顶点；

故障分析结果生成模块，用于根据所述故障顶点，对所述无向拓扑图模型进行故障检测，生成所述电网的故障分析结果。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的电网故障分析方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1-7中任一项所述的电网故障分析方法。